水利工程對(duì)下游河道洪水影響分析

摘要：河流在自然環(huán)境下會(huì)隨著砂石沉積、泥土沉淀造成周邊水域在汛期產(chǎn)生較高水平，水利工程作為人類合理改造自然的有效方式，能夠?qū)⑾掠魏拥浪鶟撛诘娘L(fēng)險(xiǎn)降到最低。文章結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)及對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)的閱讀，研究了水利工程對(duì)下游河道洪水的影響，并在此基礎(chǔ)上對(duì)用于河流洪水防控的大型水利工程提出相關(guān)建設(shè)與使用的對(duì)策。

關(guān)鍵詞：水利工程；下游河道；洪水影響；防洪防汛；下游水位 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TV122 文章編號(hào)：1009-2374（2016）14-0123-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.14.062

1 概述

隨著我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化的飛速發(fā)展，國(guó)內(nèi)環(huán)境逐漸得以改善。政治、經(jīng)濟(jì)、文化、社會(huì)與法律環(huán)境的完善，為當(dāng)代我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并在這一時(shí)代背景的影響下，對(duì)我國(guó)小康社會(huì)建設(shè)、減少城鄉(xiāng)地區(qū)收入、大力發(fā)展地方經(jīng)濟(jì)等戰(zhàn)略提供了充足的動(dòng)力。社會(huì)基礎(chǔ)建設(shè)作為有利于保障地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的有利保障，其完善、全面的建設(shè)程度將直接影響到我國(guó)居民生活質(zhì)量的提升。大型水利工程建設(shè)作為國(guó)家河道改造、河流生態(tài)保護(hù)、地區(qū)環(huán)境與資源管理的重要工具，通過(guò)工程建設(shè)可使河流下游區(qū)域的徑流得以有效的控制與制約，從而對(duì)現(xiàn)有河流中的含沙量、水位、水流量進(jìn)行有效的控制。下游河道由于地勢(shì)較低的影響，地球引力拉動(dòng)水流力往往可實(shí)現(xiàn)對(duì)其河道的改造，從而促使沖擊河流的形成。由于沖擊力所產(chǎn)生的河床可稱為由自然界所創(chuàng)造的天然動(dòng)態(tài)反饋系統(tǒng)。因此，下游河床會(huì)在周而復(fù)始的沖擊與洗刷過(guò)程中，逐漸根據(jù)周邊水流環(huán)境進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)整體砂石情況的改變。為此，可以發(fā)現(xiàn)，在上述原理研究的基礎(chǔ)上，大型水利工程的建設(shè)將能夠可靠實(shí)現(xiàn)對(duì)下游河流所流經(jīng)河床的改造，從而造福人類，減少河流潛在隱患對(duì)水陸通行、河流周邊貿(mào)易的影響。鑒于水利工程建設(shè)對(duì)整個(gè)區(qū)域經(jīng)濟(jì)所帶來(lái)的重要作用，本文將采用數(shù)據(jù)列舉及案例研究方式，探討水利工程在實(shí)踐中對(duì)下游河道洪水的防控影響，并為其提出相關(guān)建設(shè)與使用建議。

2 水利工程對(duì)下游水位、含沙量、水流量的影響

本文所選取的水利工程為國(guó)內(nèi)地區(qū)的XX水壩（下稱XX水壩）。該水壩興建于2013年期間，并于2013年底竣工，在2014年年初投入使用。作者針對(duì)2014年XX水壩的全年瞬時(shí)水文要素過(guò)程圖進(jìn)行了繪圖，并于2015年全年的瞬時(shí)水文要素過(guò)程圖進(jìn)行對(duì)比，以此開(kāi)展水利工程對(duì)下游河流造成的影響。主要監(jiān)測(cè)的參數(shù)為每月瞬時(shí)的水位、含沙量及水流量。其中水位采用的計(jì)量單位為：米（m）；含沙量采用的計(jì)量單位為：千克每立方米（kg/m3）；水流量采用的計(jì)量單位為：立方米每秒（m3/s）。具體統(tǒng)計(jì)圖及數(shù)據(jù)如圖1所示：

在以上部分，作者分別列舉了2014年與2015年兩年的瞬時(shí)水文要素過(guò)程圖，并對(duì)其中的數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳細(xì)的列舉。由于篇幅所限，文中并為三變量間的交叉曲線進(jìn)行枚舉。接下來(lái)，將針對(duì)三個(gè)變量（水位、含沙量、水流量）進(jìn)行逐月比對(duì)，具體如下所示：

2.1 針對(duì)水位

（1）2014年全年水位平均值為40.41m3，2015年全年水位平均值為27m3?？砂l(fā)現(xiàn)2015年水位較2014年明顯下降；（2）2014年水位最大值為86m3、中值為26m3，2015年水位最大值為54m3、中值為23m3?？砂l(fā)現(xiàn)2014年水位最大值與中值明顯大于2015年；（3）2014年水位上升較快區(qū)間為8～12月，2015年水位上升較快區(qū)間為8～12月。兩者區(qū)間對(duì)等，但在同等區(qū)間內(nèi)2015年水位上下閥值均明顯小于2014年，并整體變?yōu)橼呌谄骄彙?/p>

2.2 針對(duì)含沙量

（1）2014年全年含沙量平均值為25kg/m3，2015年全年水位平均值為24kg/m3?？砂l(fā)現(xiàn)2015年含沙量較2014年有一定下降；（2）2014年含沙量最大值為74kg/m3、中值為13kg/m3，2015年水位最大值為50kg/m3、中值為22kg/m3?？砂l(fā)現(xiàn)2014年水位最大值明顯大于2015年；（3）2014年含沙量上升較快區(qū)間為9～12月，2015年含沙量全年趨于平緩。

2.3 針對(duì)水流量

（1）2014年全年水流量平均值為35m3/s，2015年全年水流量平均值為27m3/s?？砂l(fā)現(xiàn)2015年水流量較2014年明顯下降；（2）2014年水流量最大值為86m3/s、中值為26m3/s，2015年水流量最大值為54m3/s、中值為24m3/s?？砂l(fā)現(xiàn)，2014年水流量最大值與中值明顯大于2015年；（3）2014年水流量上升較快區(qū)間為9～12月，2015年水位上升較快區(qū)間為8～12月。兩者區(qū)間對(duì)等，但在同等區(qū)間內(nèi)2015年水流量上下閥值均明顯小于2014年，并整體變?yōu)橼呌谄骄彛?014年水流量在11～12月期間存在

激增。

2.4 水位、含沙量、水流量對(duì)比小結(jié)

通過(guò)對(duì)2014年與2015年期間的水位、含沙量、水流量進(jìn)行比對(duì)之后，可得出以下三點(diǎn)共性的結(jié)論：

第一，水位、含沙量、水流量間存在相互影響的正比例關(guān)系。為驗(yàn)證三者之間相互影響的關(guān)系，作者在此采用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析軟件SPSS17.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。經(jīng)過(guò)使用Logistic線性回歸分析具體公式為：

Y=α+β1x1+β2x2+β3x3

式中：x1、x2、x3分別表示水位、含沙量、水流量。

將2014年與2015年數(shù)據(jù)分別采用標(biāo)準(zhǔn)化形式代入上述公式當(dāng)中，尋找其規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)上述三個(gè)變量之間sig值均小于0.05，表明三者之間存在正相關(guān)關(guān)系并較為

顯著。

第二，經(jīng)采用大壩進(jìn)行河流上游控制之后，對(duì)2014年與2015年期間水域瞬時(shí)水文圖進(jìn)行對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，2015年整年的水位、含沙量、水流量均較2014年較小，并整體處于穩(wěn)步上升階段。并且在此研究當(dāng)中，并未考慮整體水壩初期的試運(yùn)行對(duì)下游控制的因素，因此可發(fā)現(xiàn)水利工程修建能實(shí)現(xiàn)對(duì)下游區(qū)域河道的水流控制。

第三，經(jīng)瞬時(shí)圖的比對(duì)后發(fā)現(xiàn)，在2015年全面實(shí)現(xiàn)水利工程運(yùn)作后，水位、含沙量與水利量上下閥值激增的期間與2014年相比整體延后，從而進(jìn)一步表明了有效使用水利工程的大壩設(shè)置將能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)汛期與旱期的人為調(diào)節(jié)，并可通過(guò)有效使用水利工程，實(shí)現(xiàn)對(duì)下游水域天然自循環(huán)系統(tǒng)的持續(xù)利用，以幫助天然自循環(huán)系統(tǒng)更為有效

運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 對(duì)大型水利工程提出的對(duì)策與建議

在上文當(dāng)中筆者以現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)為支撐，驗(yàn)證了現(xiàn)代水利工程在河流治理當(dāng)中的重要作用。基于上述研究，對(duì)我國(guó)大型水利工程的具體使用提出些許建議，以加強(qiáng)該領(lǐng)域應(yīng)用管理研究，使大壩使用更加造福于民。

3.1 大型水利工程的科學(xué)化

水利工程的修建除了可以對(duì)下游河流的河道進(jìn)行充分改造，實(shí)現(xiàn)對(duì)下游徑流的治理之外，還可借助水力發(fā)電、借助水庫(kù)搞好水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)等。為此，作為現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)基礎(chǔ)建設(shè)，在大型水利工程使用過(guò)程中要從更全面的視角出發(fā)，在充分實(shí)現(xiàn)大型水利工程中大壩對(duì)水流、水位及砂石控制的基礎(chǔ)上，不斷加強(qiáng)日常水文監(jiān)控。

在此基礎(chǔ)上應(yīng)利用好水力發(fā)電資源，把握成本與效益的原則，科學(xué)設(shè)計(jì)洪峰開(kāi)閘、旱期儲(chǔ)水的期間，從而使水利資源更加易于被人類所使用，并造福人類。還可針對(duì)水壩儲(chǔ)水區(qū)域，組織山區(qū)或鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民開(kāi)展水產(chǎn)養(yǎng)殖。由于大壩修建通常會(huì)影響地方居民原始生活。為此，在大壩修建之后，對(duì)地區(qū)原住民進(jìn)行良好的引導(dǎo)與幫扶，也有助于大壩等一系列水利工程建筑能得到地區(qū)居民的良好保護(hù)，從而發(fā)揮最大功效。

3.2 大型水利工程的綠色化

大型水利工程在建設(shè)過(guò)程中，通常會(huì)涉及周邊生態(tài)環(huán)境的改造。為此，在修建之初，將地區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)考慮進(jìn)來(lái)，將其載入整個(gè)水利工程未來(lái)的建設(shè)與使用中十分重要。下游徑流在天然水流沖擊力與地球吸引力的影響下，對(duì)整條河床的改造擁有天然的作用，從而很好地促進(jìn)了下游周邊地區(qū)土地的肥沃與依賴水土動(dòng)植物的繁衍。而人為所修建的大型水利工程，盡管可促使整條河流的發(fā)展變得更加健康與穩(wěn)定，但卻與大自然本身賦予河流的能力相互違背。因而在修建大型水利工程的后期使用與管理過(guò)程中，應(yīng)盡量保持與自然界的和諧相處。在對(duì)地區(qū)水域和生態(tài)環(huán)境進(jìn)行人為改造之后，應(yīng)為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的保護(hù)單獨(dú)建立一定的原生態(tài)平臺(tái)，可采用濕地公園、拆遷救治、動(dòng)物保護(hù)區(qū)等形式，給予當(dāng)?shù)貏?dòng)植物一定的生存機(jī)遇，從而促使河流所具備的自然功能不被磨滅，使人類與自然之間和諧相處。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文的研究，可以發(fā)現(xiàn)水利工程在國(guó)內(nèi)大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)占有重要地位，并且能夠?yàn)榈貐^(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、居民生活質(zhì)量等主動(dòng)方面的提升帶來(lái)促進(jìn)作用。在本文中筆者以數(shù)據(jù)研究、案例研究的方式，對(duì)XX水壩2014年1月至2015年12月期間的下游河流控制情況進(jìn)行了分析與研究。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，下游河流的水位、含沙量、水流量在大壩投入使用并逐漸成熟過(guò)程中，對(duì)三者同時(shí)起到了良好的控制作用?；诤恿魈烊蛔匝h(huán)理論，驗(yàn)證了上述三個(gè)變量間自相關(guān)正比例關(guān)系，對(duì)大壩現(xiàn)實(shí)作用進(jìn)行了可靠性驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上，對(duì)大型水利工程的日常使用與管理提出了些許建議，謹(jǐn)此希望能夠?yàn)槲覈?guó)大型水利工程的建造與使用領(lǐng)域做出自身貢獻(xiàn)。

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作者簡(jiǎn)介：焦陽(yáng)（1982-），男，江蘇南京人，長(zhǎng)江水利委員會(huì)水文局長(zhǎng)江中游水文水資源勘測(cè)局工程師，研究方向：水文勘測(cè)中的自動(dòng)化。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）