1 概況

  桑干河屬海河流域永定河水系,由上游源子河、恢河在朔城區(qū)馬邑匯合后為桑干河,流經(jīng)朔城區(qū)、山陰縣、應(yīng)縣、懷仁縣,在懷仁縣古家坡附近進入大同市,經(jīng)河北省匯入永定河。朔州市界以上流域面積8618km2,省界以上流域面積為17744km2,河道長度為241km,其中朔州段長為124km。在朔城區(qū)東榆林村建有一座中型水庫,總庫容為6500萬m3,水庫大壩控制流域面積3430km2。本段河道主要支流有兩條即黃水河與渾河,分別于應(yīng)縣西朱莊、懷仁縣新橋附近匯入桑干河。并在干流東榆林水庫下游羅莊、黃水河入?yún)R口下游西朱莊附近分別設(shè)有兩個水文測站。本文僅對東榆林水庫下游至懷仁縣新橋(渾河入口)段進行初步分析,全長81.3km。

  本流域地處內(nèi)陸高原,屬北溫帶較干燥的大陸性氣候,干旱寒冷溫差大,降雨量少,雨期集中,降雨主要集中在7—9月份,占全年降雨量的70%左右,降水量年內(nèi)分配很不均勻,年降雨量為300—500mm,多年平均降雨量為350—430mm之間。

  桑干河朔州段河道,具有平原型河道特征,兩岸平坦開闊,河床寬淺。河道兩岸均有一級階地分布,一級階地高出河床1—2m,在安榮橋上游一帶階地高出河床3—8m,河寬約200—1500m,坡降約為0.6‰左右。河床組成物質(zhì)主要是沙壤土,泥沙平均粒徑0.2—0.7mm,中小水流河勢變化迅速,走彎嚴重,主流擺動頻繁。各河段河道特征見表1。干流沿線均為第四系沖積地層。

  桑干河河道特征統(tǒng)計表(朔州段) 表1

河段 距離(km) 平均坡降(‰) 主槽寬度B(m) 主槽深度H(m) 河寬(m) 河相關(guān)系√B/H
壩下—安榮橋 12 0.59     200  
安榮橋—西小河 16 0.62 97 1.4 350 7.03
西小河—西朱莊橋 24 0.61 120 1.2 400 9.13
西朱莊橋—新橋 19 0.86 150 1.4 420 8.75

 

2 水文特征分析

  2.1 歷史洪水

  桑干河洪澇災(zāi)害比較頻繁,從明朝開始就有不少史料記載。據(jù)馬邑縣志記載:“明神宗萬歷三年(1575年)秋七月, 馬邑大雨四十日,壞城屋蘆舍千余。”清光緒十八年(1892年), 桑干河上游發(fā)生了一次長歷時的降雨過程, 致使河道出現(xiàn)范圍很廣的特大洪水, 給我省北部地區(qū)造成了大范圍的洪水災(zāi)害。

  從海委審定的《永定河流域規(guī)劃報告》看,400年來,1896年(清光緒二十二年)洪水為桑干河我省境內(nèi)調(diào)查的首位洪水,據(jù)馬邑縣志記載,“六月桑干河道,四關(guān)一村為水淹,溺死男女老幼共三十七口”,尉家小堡該年調(diào)查值為5140m3/s。

  本世紀的1922年、1949年、1952年、1959年、1963年、1967年均出現(xiàn)過較大的洪水,形成沿河兩岸一定范圍的洪澇災(zāi)害。

  2.2 水文特征及對河道影響

  桑干河流域地處半干旱的黃土高原,大部分降雨集中于汛期,屬于暴雨型徑流過程,非汛期的河道徑流主要為神頭泉水(流量為4.5——6.5m3/s)及降雨補給,輸沙量則基本集中于汛期洪水。由于河道洪枯相差十分懸殊,平原河道呈復(fù)式河槽形態(tài)。

  根據(jù)羅莊及西朱莊水文站的多年統(tǒng)計資料表明,桑干河上游的水沙系列在近四十年內(nèi)的變化很大,主要表現(xiàn)從七十年代以后徑流量,輸沙量大幅度減小,含沙量下降,詳見表2,河道洪水發(fā)生頻率降低。究其原因主要是:(1)六、七十年代在桑干河流域的上游干、支流興建了一系列的中、小型水庫和河道引水工程,隨著工農(nóng)業(yè)用水的逐漸增加,水庫等水利設(shè)施對徑流量的調(diào)蓄和攔截量也隨之增加,以致在枯水期經(jīng)常出現(xiàn)河道斷流。攔蓄洪水的同時也攔蓄了大量的泥沙。(2)七十年代以后,特別是九十年代,流域的枯水年份所占比例明顯增大。以西朱莊站為例,八十年代和九十年代的年平均徑流量分別是六十年代的27%和14%。

  桑干河上游兩站分年代(10年)水沙統(tǒng)計表 表2

河段 距離(km) 平均坡降(‰) 主槽寬度B(m) 主槽深度H(m) 河寬(m) 河相關(guān)系√ B/H
壩下—安榮橋 12 0.59     200  
安榮橋—西小河 16 0.62 97 1.4 350 7.03
西小河—西朱莊橋 24 0.61 120 1.2 400 9.13
西朱莊橋—新橋 19 0.86 150 1.4 420 8.75
 由于河道徑流量、含沙量減少,漫灘洪水出現(xiàn)的機率下降,導(dǎo)致河槽縮窄,平灘流量降低。河槽淘刷深約1.0—1.5m,呈現(xiàn)“V”字型枯水河槽。由于中、枯水所占比例相對增加,部分河段的曲率增大,致使洪水傳播歷時延長。

  2.3 水文分析

  羅莊站采用1896年及1949年兩次調(diào)查洪水,西朱莊站采用1896年及1922年兩次調(diào)查洪水,加上兩站全部實測洪水系列(還原后)分別進行各站洪峰頻率計算,采用P-Ⅲ型分布適線,雙權(quán)函數(shù)法計算統(tǒng)計參數(shù)。計算結(jié)果見表3。

  桑干河洪峰流量特征值表 表3 單位:m3/s

河段 距離(km) 平均坡降(‰) 主槽寬度B(m) 主槽深度H(m) 河寬(m) 河相關(guān)系√ B / H
壩下—安榮橋 12 0.59     200  
安榮橋—西小河 16 0.62 97 1.4 350 7.03
西小河—西朱莊橋 24 0.61 120 1.2 400 9.13
西朱莊橋—新橋 19 0.86 150 1.4 420 8.75
 2.4 各河段設(shè)計洪峰流量

  東榆林水庫至懷仁縣新橋渾河入?yún)R口共有兩條較大支流匯入桑干河,即流域面積在2000km2以上的黃水河和渾河。黃水河入?yún)R口距西朱莊水文站上游1.0km處,其影響可由西朱莊站的洪水系列反應(yīng)。這樣根據(jù)主要支流入?yún)R情況將本河段的洪水計算分為二段即東榆林水庫至西朱莊段,西朱莊至新橋段,這兩段河道設(shè)計洪峰流量可由兩水文站洪水資料系列分析而得。詳見表4。

  各河段設(shè)計洪峰流量成果表 表4

分析河段 對應(yīng)水文站 設(shè)計洪峰流量 備注
2% 5% 10%
東榆林水庫—西朱莊段 羅莊站 1541 1182 906 黃水河入口
西朱莊—新橋段 西朱莊站 2321 1680 919 渾河入口

3 河道特征分析

  桑干河在東榆林水庫至山陰縣安榮村段的12km內(nèi)兩岸階地較高;安榮村至懷仁新橋段長約69km為平原游蕩型河流,河道形態(tài)及基本特征具有游蕩性特征。

 。1)河槽寬淺,河勢散亂多變

  本段河道屬于平原游蕩型河流,河道比降約0.8‰,河道寬闊,平均寬度400—700m,主槽寬淺,寬約100—200 m,深約1.0 m。河床主要由沙壤土組成,穩(wěn)定性較差,在一般小流量尤其是中水流量下變化較大,河勢變化十分散亂。河段內(nèi)堤防工程基本上沒有。

 。2)主河段河床淤積嚴重

  在河道的灘地里,兩岸群眾自60年代起就種植防護林帶,主要有楊樹、酸刺柳等,使主槽寬度縮窄,僅100—200m,因此當(dāng)發(fā)生較大洪水時,洪水漫灘后,流速減緩,泥沙落淤,造成河灘內(nèi)淤積嚴重。根據(jù)羅莊和西朱莊水文站實測資料,在近30年的時間里,河床平均淤高約1.0m,年平均淤積速度約3.0cm。尤其是薛家營水庫引水段,由于在河道筑壩取水,主河槽淤積已滿,形成了局部的懸河。

4 存在問題及規(guī)劃原則

  4.1 存在問題

  根據(jù)以上分析,本段河道目前存在的主要問題有兩點:一是河道擺動范圍大,河勢多變,河槽遷徙不定,危及兩岸村莊及沿河耕地的安全;二是防洪標準低,由于本段河道一直沒有進行過系統(tǒng)規(guī)劃和堤防建設(shè),個別地段修建的防護工程也因年久失修而破壞十分嚴重。目前的防洪標準不足五年一遇。

  4.2 治理目標

  1. 為沿河兩岸村鎮(zhèn)的人民生命財產(chǎn)安全和經(jīng)濟建設(shè)提供防洪保障,為合理開發(fā)灘涂,治理鹽堿下濕地創(chuàng)造必要的條件;

  2. 將本河段的防洪能力由現(xiàn)在不足五年一遇的標準提高到二十年一遇,理順并基本控制洪、中水河勢。

  4.3 規(guī)劃原則

  1. 河道現(xiàn)狀為基礎(chǔ),根據(jù)本河段的治理目標,河床演變特點,因勢利導(dǎo),統(tǒng)籌規(guī)劃,著眼長遠;

  2. 充分利用天然節(jié)點和經(jīng)多年加固的護岸、控導(dǎo)工程及堤防工程,穩(wěn)定河勢,節(jié)約投資;

  3. 保證主要引水工程的引水條件和主要建筑物的防洪安全;

  4. 提高河道防洪標準與控制河勢相結(jié)合。

5 規(guī)劃治理思路

  5.1 穩(wěn)定河勢,理順流路

  桑干河朔州段洪水含沙量較高,河床質(zhì)為易淘涮的沙壤土,形成了散亂多變,河槽頻繁擺動,河床淤積抬高的游蕩性河勢。因此,為了確保防洪,應(yīng)當(dāng)在兩岸建立防洪堤防。但桑干河的流路特點仍具有一般河流的流路規(guī)律,即“小水坐彎,大水趨直”,在沿途查勘中,更多更嚴重的情況是在中小流量下的坐灣,因此,對于本段河流,其治理不僅要防御稀遇的較大洪水,也要防止中小水流量造成的險情,要穩(wěn)定河勢,保證流路通暢。

  5.2 寬河固堤,為泥沙淤積留下較大的位置

  桑干河河道在來沙較大的情況下,泥沙的淤積不可避免。根據(jù)黃河下游游蕩型河道治理的措施,“寬河固堤”是治理游蕩型河流較正確的方針,即維持較寬的堤距,以較大的河道面積來調(diào)節(jié)洪水和儲存泥沙,以確保堤防的安全。灘地過流能力雖然不大,但其削峰和槽蓄的作用是明顯的。

  5.3 加強控導(dǎo)護岸護灘

  將河道主槽穩(wěn)定在堤防中央,不使主槽過分靠近堤防成為險工,因此,守堤須先護灘,必須修建一系列的工程來保護灘壩,穩(wěn)定河勢是固堤的重要前提。對于游蕩型河流來說,由于主流擺動,頂沖灘壩,造成灘地塌坍,進而迫近堤防,河勢經(jīng)常上提下挫,造成守灘的困難,因此,在修建堤防的基礎(chǔ)上,必須增加控導(dǎo)護岸護灘工程。把控制主流與護灘工程結(jié)合起來,才能有效地防洪。

  通過以上初步分析和探索,為將來桑干河朔州段河道堤防規(guī)劃提供參考依據(jù)。