1、1叶尔羌河河道演变分析摘 要：本文通过对叶尔羌河河道的历史演变、近期演变分析，从而分析预测河道未来演变趋势及工程区的河床演变及发展趋势。同时根据阿尔图宁公式计算出叶尔羌河各河段的稳定河宽。这对叶尔羌河的防洪有一定的指导意义。 关键词：叶尔羌河；河道演变；稳定河宽 中图分类号：TV85 文献标识码：A 文章编号： 河道演变一般有以下几个原因：与地质构造及地壳运动有较大关系，地质运动是一个非常久远的过程，目前很难探求它的原因和过程；与区域内的气候、气象条件关系密切，本地区的气候、气象条件直接决定了该区域的植被情况和水土保持情况。一般来说，植被条件好的地区，水土保持就较好，河槽也较稳定，反之则河槽变
2、化较频繁，本地区植被情况较差，容易因暴雨洪水的影响而造成洪沟的改道；与区域下垫面条件有直接的关系，如下垫面由基岩、大的鹅卵石组成，这类河道（洪沟）比较稳定，也难以形成冲刷或淤积。如一些山区河流。本地区下垫面多为粒径较小的沙砾石、细沙等，植被较差，遇大暴雨容易产生冲刷、淘蚀，甚至形成河床改道。 工程河段概况 2解放后叶尔羌河流域先后修建水库 40 座，总库容达 15.7 亿 m3，现春季从水库放出的调节水量，已超过同期大河来水量的一倍以上，在一定程度上缓解了春旱。在修建水库的同时，还进行了大规模的灌区改建工作，先后修建各级渠道 27455 条，总长 31300km。由于渠道的裁弯取直，防渗等措施
3、，使输水损失大为减少。在改建灌溉渠系的同时，还开挖了总长达 9397km 的各级排水渠道，使灌区耕地盐渍化的现象有了大的改善。从 80 年代开始，在进行流域规划的基础上，在叶尔羌河上先后修建了卡群渠首、勿甫渠首、民生渠首、艾力克塔木渠首等，在提孜那甫河修建了江卡渠首、红卫渠首、黑孜阿瓦提渠首、汗克尔渠首等，大大改善了叶尔羌河灌区的灌溉引水状况。 本次拟建防洪工程上游河段，河床宽度 500-1000m，纵坡相对较陡、流速大，河床主要为卵砾石河床，两岸为砂砾石、亚砂土组成，而且河道纵坡大于河道稳定坡降，主流不稳定，左右摆动，河弯处河岸冲刷严重。结合河道特性该段防洪工程布置形式主要以护岸为主，以稳定
4、河岸提高河道过洪能力，保护沿岸城镇、农田、村庄、交通和水利工程等的安全。 工程区中段，河床宽 1000-3000m，粉细砂河床，两岸为砂土、亚砂土。河道纵坡接近稳地坡降，河道游荡性大，河床在汛期冲刷下切，汛末又淤积回升，基本处于冲淤平衡，两岸多有淘刷。此段河道防洪工程的布置也以护岸为主，稳定河岸提高河道过洪能力，保护沿岸城镇、农田、村庄、交通和水利工程等的安全。 3工程区下段，河床宽 1000m 左右（末端为夏河营林场） ，河床地质条件同中段。河道为季节性河流，只在主汛期 7-9 月行水。河道纵坡缓，主河槽不宽，河道容泄能力低，大汛期常有漫溢，淹没沿河地势较低的农田村庄以及散失于远离河岸的沙漠
5、边沿。此段河道防洪工程的布置应以修筑岸上的防洪堤为主，以挡御洪水漫溢泛滥，防止淹没沿河农田村庄，确保安全行洪。 河道的历史演变 叶尔羌河在暂高以上的山区，由于两岸有岩石山体为屏障，加之到目前为止还没有修建山区水利枢纽工程，河床也没有大的变化。 叶尔羌河自暂高出山口以下，进入了平原灌区。由于河流在平原区两岸失去了山体屏障，加之坡度陡，流速大，便以其水流之动能冲刷河岸，造成河岸在平面上摆动，形成游荡性河床，使河床越来越宽。 从叶尔羌河历史上的第一道岔河泽河河口以下，至巴楚夏河林场长约 150km，习惯上称之为下游灌区河段。这一段河流两侧，历史上极少人烟，没有灌区的引水问题，其功能主要是在夏秋输送洪
6、水入塔里木河。泽河口以下，地形坡度越来越缓，又因是季节性河流，由于风沙等诸因素的影响，河床易于淤塞，在遇到大洪峰时，洪水漫出河道并因此而改道，或形成岔河。故从泽河口起，形成的岔河较多，如历史上的泽河（现已封堵废弃） 、沙郎河、干美里克河、夏河以及进入夏河胡杨林区后形成的若干处岔河。 河道的近期演变 叶尔羌河中上游灌区河床近 40 年来在平面上摆动。 4（1）冲积扇以上的河阶地段：叶尔羌河从堑高出山后到泽普县亚斯墩林场的末端，这一段河段长 43km。河道的两岸基本上是最末一级的河阶地，阶地宽约 500-2000m，大部已开发成农田，形成连绵不断的村庄，且人烟稠密，土地资源贫乏，人多地少。由于该河
7、段的末端即为叶尔羌河冲积扇的顶端，也是叶尔羌河灌区的起点，故叶尔羌河第一级引水枢纽及东西岸两条总干渠均起源于此。鉴于此因，这段河道的稳定极其重要。但这段河道又是叶尔羌河灌区洪水最大的一段河道，水流湍急，对河岸冲刷也很严重。其中左岸遭严重冲刷的河岸有 4 处总长约 6km。近40 年来，河岸后缩了 100-300m；右岸受到严重冲刷的河岸 5 处总长约12km，河岸后缩 100-300m。两岸被冲刷的河岸大部分为耕地，少部分为林地。 （2）上游灌区冲积扇段：从泽普县的罕栏干至莎车县依干其渡口，河段全长 58km。两岸几乎全为耕地。本河段中，左岸遭洪水冲刷严重的有 9 处，总长 40km，因冲刷而
8、使河岸后缩了约 200-500m；右岸冲刷严重的有 9 处，总长 40km，河岸被冲后缩了 200-1000m。 （3）中游灌区冲积平原段：从依干其渡口以下至巴楚县钱老汉龙口段，为叶尔羌河的中游灌区河段，长约 140km，河床底为粉细砂，河两岸绝大部分为耕地，少数为林地、草地。本河段左岸受冲刷较严重的有 19处，长约 45km，河岸后缩 200-500m；右岸受冲刷较严重的有 7 处，长约30km，河床因冲刷后缩 200-2000m。 近 30 年来，叶尔羌河下游灌区段河道的变迁，也受到修建小海子水库的影响。水库于 60 年代初第一期工程建成开始蓄水，整个 60 年代水5库蓄水是通过泽河进行的
9、，一般情况下把叶尔羌河主河道堵死。到了1972 年，又堵死了泽河改从干流上的艾力克塔木处将叶河堵死，通过人工开挖一段河道及干美里克河部分河段引洪水入库。 由于小海子水库蓄水进入库内的泥沙淤积，抬高水位并往上延伸，从而逐步影响河道。叶尔羌河在艾力克塔木入库闸测流断面处，1996 年比 1978 年实际淤高近 2m。 艾力克塔木以上河段，由于地形坡度缓，受影响的纵深也是很大的。如距此地 66km 外的 48 团渡口水文测流大断面，1996 年比 1974 年河床淤高 1.19m，平均每年抬高 0.054m。从发展趋势上看，这段河道的淤积问题，还将逐年加剧。 民生渠首修建后，由于资金紧缺没有修建溢洪
10、堰，以溃坝方式溢洪，而有的年份又没有溃坝，仅靠泄洪闸泄洪，虽然也能满足泄洪要求，但加大了闸前水深，降低了渠首前河道洪水的流速，也形成了一定程度的淤积，这种影响已达到渠首以上 40 余公里的墩阔滩防洪工地。因为河道淤积抬高河床，降低了河道对稀遇洪水的宣泄能力，使临近河床地势较低的农田、村庄造成数次大面积的淹没。 河道演变趋势分析 叶尔羌河自暂高出山口以下，进入了平原灌区。由于河流在平原区两岸失去了山体屏障，加之坡度陡，流速大，便以其水流之动能冲刷河岸，在中上游灌区处造成河岸在平面上摆动，形成游荡性河床，使河床越来越宽的趋势还会延续。 叶尔羌河下游灌区由于小海子水库蓄水进入库内的泥沙淤积，抬高6水
11、位并往上延伸，从而逐步影响河道。艾力克塔木以上河段，由于地形坡度缓，受影响的纵深也是很大的。从发展趋势上看，这段河道的淤积问题，还将逐年加剧。 工程区河床演变及发展趋势 叶尔羌河防洪工程除卡群以上防洪河段外，其余大多位于平原区。河床演变趋势较为接近，本次仅以部分典型工程分析其所在河段河道演变情况。 如恰木萨防洪工程，位于卡群站以上 16.5km，而叶尔羌河在錾高以下至喀群引水枢纽的河道，由于两岸有较高的河岸为屏障，河床没有大的变化。 本段河道的洪水灾害主要表现为河岸冲涮破坏，此河段河床底部为砂卵砾石，河道断面在此段由上游 500m 左右扩宽至 2.4km，水流速度减缓，泥沙在河心淤积逐渐形成河
12、心滩地，主流分散为 2 条支流，分别掏刷河道右岸的兰干村和左岸的恰木萨村的河岸，致使 2000 至今河道左岸向后退缩约 130m。通过近 20 年的水文断面测量资料，河滩有逐年淤积现象。 又如托乎拉克防洪工程，工程区位于莎车县喀群乡，紧邻喀群引水枢纽工程，位于枢纽上游 5.3km。从卡群至该河段，由于两岸有较高的河岸为屏障，加之到目前为止还没有修建山区水利枢纽工程，河床没有大的变化。工程区近几年的演变表现为：叶尔羌河从对岸的启门墩村末端折向左岸直冲托乎拉克，由于多年的冲刷从而形成两大弯道，自 2002 年至今弯道处已向内推进约 150m，已冲走耕地数百亩。由于弯道的导流作7用在弯道末端将水流导
13、向右岸高坎阶地，因此在近几十年时间里枢纽以上 4.5km 河道宽度并未有较大的变化，始终保持 280-500m 的宽度。 本段河道的洪水灾害主要表现为河岸冲涮破坏，此河段河床底部为砂卵砾石，河道右岸为高坎阶地，垂直高度约为 8-12m，均为含土砂卵砾石戈壁滩，左岸为相对右岸较低的二级阶地，垂直高度为 3-5m，表层有0.3-1.0m 土层，生长有较密树木、草丛，通过近二十年的水文断面测量资料，河滩有逐年淤积现象。 卡群以下河段，如泽普县吾鲁孟防洪工程距喀群渠首 35km，位于冲积扇以上河阶地段区域。由于河流在平原区两岸失去了山体屏障，加之坡度陡，流速大，便以其水流之动能冲刷河岸，造成河岸在平面
14、上的摆动，形成游荡性河床，使河床越来越宽。 吾鲁孟防洪工程河道两岸基本是最末一级河阶地，阶地宽约13001800m，大部分已开发成农田，形成连绵不断的村庄，且人烟稠密，土地资源贫乏，人多地少。由于该河段末端即为叶尔羌河冲积扇的顶端，也是叶尔羌河灌区的起点，该河段又是叶尔羌河灌区洪水最大的河段，水流湍急，对河岸冲刷也非常严重。从泽普县的吾鲁孟至莎车县依干其渡口，河段全长 58km。两岸几乎全为耕地。左岸遭洪水冲刷严重，因冲刷而使河岸后缩了约 200-500m。 本段河道河床较窄，为冲刷型河床，其洪水灾害主要表现为局部的冲涮破坏，此河段河床底部为漂石，被冲刷的河岸大部分为耕地，少部分为林地。 河道
15、稳定性计算 8确定合理的河床整治宽度，对保证引洪和两岸安全非常重要，河道整治宽度一般不宜太窄，避免束缩水流加大流速，冲刷两岸堤防。苏联学者阿尔图宁整理大量中亚细亚冲积扇河流的资料，得到稳定河宽与造床流量及比降的关系为 式中： B稳定河段水面宽度（m） ； Q造床流量，相当于频率 P=(3-10)的洪水流量（m3/s） ； J河床比降； A系数。 在此稳定河宽度的计算公式中，没有反映河流泥砂及河床质地等特性。河流特性不同，公式中 A 值也将不同，根据资料，我国长江的荆江蜿蜓性河流 A0.64-1.15；黄河高村以上的游荡性河道 A2.23-5.41；我区和田河管理处曾在玉龙喀什河选取标准河段，在
16、洪水满槽情况进行实测，求得系数 A3.6，河道治理时采用 4.2。实践证明，符合该河流的特性规律。 针对叶尔羌河的情况，在本次规划时，系数 A 参照国内及区内现有资料在 A2.5-5 范围内选取，同时在叶河内选取标准稳定河段，实测满槽情况下的 B1、Q1、J1，反求 A 值。现根据卡群、依干其渡口两个稳定的标准河段实测 B1、Q1、J1 资料，反求系数 A 值如下： （1）卡群河段：B1=311m，Q1=1030m3/s，J1=0.003，根据阿尔图宁公式，A=B1/（Q10.5/J10.2）=311/（10300.5/0.0030.2）=3.03； 9（2）依干其渡口河段：B1=346m，Q
17、1=1020m3/s，J1=0.00222，根据阿尔图宁公式，A=B1/（Q10.5/J10.2）=346/（10200.5/0.002220.2）=3.19。 要符合我区河道宽浅这一特性，系数 A 值不宜过小，综合以上分析，在叶尔羌河河道整治宽度计算时，采用 A4.0。 根据有关资料和我区河道整治的实践经验，通过计算初步确定了叶尔羌河各河段的稳定宽度，但具体确定各河段的整治宽度时，应遵循因地制宜、合理规划的原则。河道整治宽度要力求接近河道稳定宽度，但同时要考虑适应渲泄稀遇洪水的要求，不能降低河道的安全泄洪能力及滞洪能力，还要考虑整治工程的合理控制和对两岸堤防要有一定的缓冲区。 叶尔羌河目前河
18、床宽达 1000m-4000m，如果均按由计算得出的各段稳定宽度进行整治，势必要重新修建堤防，束缩河道，其工程量将很大，且将降低河道的滞洪能力，对渲泄稀遇洪水不利。因此，在河道规划治理中，河道整治宽度不应小于稳定宽度，但只要现有河床宽度不小于由计算得出的稳定宽度数值，可不必对河道缩窄，可利用原有堤防作为治导控制线，进行整治加固，保证设计洪水顺畅通过，并保证河道的安全泄洪能力和槽蓄滞洪能力。 治导控制线的规划原则是力求与天然河道主河槽相适应，统一规划，尊重历史，兼顾左右岸。治导控制线之间不能小于计算出的稳定河宽（卡群以上不小于 600m，民生渠以下不小于 1000m） 。另据 1995 年 6 月14 日制定的叶尔羌河流域防洪公约规定：“河道护岸一般应以短小丁坝10或短小井柱为主。当必须做较长挑流坝时，一定要给河道留下足够的河宽。叶尔羌河民生渠首以上一般不应少于 1000m，民生渠首以下一般不应占用正常河宽。在现状河宽远远大于计算和稳定河宽时，亦应因势利导，稳定现状为主，不强求过分缩窄河道；治导控制线曲率半径不能太小，尽量避免急弯。 ”见表 1。 表 1 叶尔羌河河道稳定宽度计算
