黄河兰州段根据河流形态大体上可分讲课教案

黄河兰州段根据河流形态大体上可分

山区河流典型河段整治模型试验研究

何文社方铎李昌志杨胜发

（四川大学高速水力学国家重点实验室成都 610065）

摘要通过对黄河兰州市区河段水文特征、河道地形、河相关系及河床演变规律的分析，认为该河段具有山区冲

积河流的特性；并提出了防洪最小整治河宽为300m。同时进行了泥沙模型试验，实验与原型基本吻合。该方案

的实施不但可满足泄洪的要求，且并未引起水位、流速及河床断面地形较大幅度的变化；相反,断面地形趋于平

坦，平均流速及岸边流速有所增大，减小了污染物的沉积，有利于岸边取水。且整治方案为城市滨河路的规划，

美化及城市建设合理用地提供了设计依据。

关键词山区河道河道整治整治宽度物理试验黄河

1 典型河道概况

1.1 地形特征

黄河兰州段位于兰州带状盆地，呈东西走向，西起西柳沟东至桑园峡，河段全长44.84km。根据河流形态大体上可分为四段；第一段，从西柳沟(1#水文大断面)到西沙桥（5#水文大断面），河道长约5km，河宽300-400m，无河心滩，河床稳定，水面比降约0.9‰。第二段, 从西沙桥到七里河桥(14#水文大断面)，河道长约17.5km，河宽230-600m，河心多滩，河道主流不定，时而向南，时而向北，在行洪期间河岸易被冲刷，水面比降为1‰-1.3‰。第三段，从七里河桥到黄河铁桥（19#水文大断面），河道长约 5.4km，河宽300-380m，除金城关（K27+100）有夹心滩外，河床比较稳定，两岸河堤基本形成，水面比降0.8-0.9‰。第四段，从黄河铁桥到桑园峡（26#水文大断面），河道长约14km，河岸宽350m左右，由于桑园峡口宽度仅120m,当流量较大时该河段出现壅水。

总之，全河段河槽宽窄相间，河宽变化较大且多边滩或江心洲，窄处仅120m，宽处可达600-700m（含江心洲）。河床基本上由砂卵石组成，且多卵石边滩及江心洲。主泓在一定范围内摆动，河段洪枯水位变幅不大；洪水期河岸时有冲刷，水面比降0.9-1.3‰。河段枯水流量540m3/s,造床流量3000m3/s,百年一遇流量6500m3/s，1981年实测的最大流量5600m3/s。从平均情况看，枯水流量下，平均水深2.5m,平均河宽200m,平均流速1.0m/s；行洪时,平均水深 5.7m,平均河宽450-500m,平均流速 2.9m/s，河床糙率为0.032，河岸糙率为0.030-

0.35，滩地糙率为0.045，中水情况下综合为糙率0.035。

1.2 水文泥沙特征

黄河铁桥下游210m处为黄河兰州水文站，自1935年建站以来积累了较长的实测资料（见表1）。1981年黄河兰州段出现了5600 m3/s的洪水，当年市建委沿兰州市44.84km的黄河段布设了27个水文大断面，测量了水位，并推算了若干流量级沿河水面线。

整理分析黄河兰州水文站的实测流速、泥沙及断面等资料。本河段历年演变特征是：河段的挟沙水流处于次饱和状态。年内具有涨水期淤积，退汛期冲刷的特征。随着年际和年内流量

分配的不同，浅滩河段河床有着相应的变化。年际间具有枯水年淤积，丰水年冲刷的特征。由

表1 黄河兰州水文资料

此可见本河段水流输沙能力强，其河床形态、输沙条件具有山区冲积河流的属性。兰州上游刘家峡水电站截流后(见表2)，悬沙含量有着明显的降低，年平均由 6.4kg/ m3降为 1.52 kg/ m3，根据河床中边滩及沙洲取样分析（见表3），可见上游来沙仍以悬移质形式被带往下游。在来沙方面主变化是下泄沙量减小，泥沙的组成变细。1985年后，同流量下水文站水位已基本稳定，河床趋于平衡。

表2 刘家峡截流前后兰州水文特征

表3 河床泥沙级配资料

2 最小整治河宽方案探讨

2.1 河相关系法

通过对本河段的自然演变规律分析得知河段冲淤基本平衡。为此采用阿尔图宁计算稳定河宽的公式，取ξ为1.0~1.1[1]，求得河宽为218~240m。故河宽240 m可作为中水整治方案的依据。

2.2 优良河段类比法

在市区河段上选取了几个控制断面进行论证。黄河铁桥建于1909年，桥址断面河宽230m，七里河桥建于1958年，桥址断面河宽270m，其下游1.2km(k23+600)处河宽仅200 m，此几处河段均经受了1964年5660m3/s及1981年5600m3/s的洪水考验。盐城黄河大桥建于1979年，桥址处河宽305m，1981年的洪水顺利宣泄。由此可以认为，河宽300m可作为设计洪水最小堤间距的参考值。

3 试验方案及结果分析

3.1 动床模型设计