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黑龍江河道演變及工程整治技術的研究

2022-10-26 08:58:58璐,向波,張婧,王東,杜康,童
水資源與水工程學報 2022年5期
關鍵詞:干流河段黑龍江

康 璐,向 波,張 婧,王 東,杜 康,童 欽

(1.西華大學 流體及動力機械教育部重點實驗室,四川 成都 610039;2.四川省公路規(guī)劃勘察設計研究院有限公司,四川 成都 610041;3.西華大學 流體機械及工程四川省重點實驗室,四川 成都 610039)

1 研究背景

黑龍江流域地處亞洲東北部,跨蒙古、中國、俄羅斯3個國家,屬于高緯度寒區(qū)河流,全長5 498 km,流域面積為184.3×104km2。黑龍江干流年內徑流變幅大,徑流以雨水補給為主、積雪融水為輔[1-2]。關于水沙變化,上、中游基本同步,年內分布集中于汛期,年際變化呈減小趨勢[3]。黑龍江干流研究河段概況如圖1所示。

黑龍江干流島嶼眾多,受到國界河的政治因素制約,難以實現(xiàn)全面的水文監(jiān)測,已有的水文徑流數(shù)據(jù)系列較短,導致河道治理措施和技術缺少充分的理論依據(jù),河岸及洲島的防護加固工程在設計和施工上受到限制。另一方面,受到俄方的工程干擾,岸坡坍塌、水土流失現(xiàn)象頻發(fā),國土面積流失的風險大大提高[4-5]。同時,黑龍江流域歷史上爆發(fā)過多次全流域大洪水,加劇了干流沿線的岸邊崩塌,導致河勢急劇惡化。為了遏止岸崩、抵抗洪水、穩(wěn)定河勢[6],專家學者們不斷對防洪技術進行創(chuàng)新[7-8],針對黑龍江這類高寒干流因地制宜地提出了河道治理措施[6,9]。

本文主要從河道演變規(guī)律、暴雨洪水研究、防護工程布置3個方面對近30年以來黑龍江河道演變及工程整治技術的研究進展進行梳理分析,進而對未來的研究方向提出建議。

2 研究熱點及趨勢

Web of Science(WOS)核心合集并未收錄關于黑龍江干流河道演變及工程整治技術的文獻,這大概是因為國境界河的特殊屬性。本文將1990-2022年收錄于中國知網(wǎng)(CNKI)的文獻作為數(shù)據(jù)源,以“黑龍江河道演變”和“黑龍江干流工程整治”為關鍵詞進行篩選,刪除與主題無關的文獻,發(fā)現(xiàn)自1990年以來,相關文獻僅百余篇,與長江、黃河相關研究文獻的萬篇量級以及淮河、珠江相關研究文獻的千篇量級比較,相差1~2個數(shù)量級。借用Citespace軟件對文獻計量信息進行可視化分析,結果如圖2所示。

圖1 黑龍江干流研究河段概況示意圖(單位:km)

圖2 1990-2022年黑龍江干流河道演變及工程整治技術文獻關鍵詞共線圖譜

黑龍江以及烏蘇里江作為中俄國界河,河道演變直接影響著國土面積的流失,只有充分認識清楚河道演變的規(guī)律才能夠為國土防護提供有力的依據(jù)。如圖 2所示,檢索顯示近30年研究文獻中出現(xiàn)的高頻詞匯有黑龍江干流、黑龍江、烏蘇里江、河道演變、國土防護。2000年之前,已經(jīng)開始對黑龍江河道演變規(guī)律有一些基本的認識,主要是對某些特殊河段進行成因分析。2000年之后,關于黑龍江干流及烏蘇里江的研究文獻數(shù)量明顯增加,尤其是數(shù)學模型和遙感技術的廣泛運用,加強了對重點河段的河道演變及其治理方案的研究,并開始重視暴雨洪水的影響,國土防護布置方案(包括工程型式與材料等)進一步細化。

3 河道演變規(guī)律

3.1 黑龍江干流

如圖 1所示,黑龍江干流上、中游我國境內長系列水文站較少,由上游向下游依次為洛古河、上馬廠、卡倫山水文站,以及2013年后增設的太平溝和撫遠水文站,共計5個。因黑龍江干流水文資料系列較短且數(shù)據(jù)類型較少,導致黑龍江中、上游水沙時空分布、沿程泥沙級配等水沙特性的相關研究稀少。目前僅沈銘暉等[3]根據(jù)黑龍江上、中游的洛古河、上馬廠、卡倫山3個典型水文站1988-2008年的實測水沙資料,對黑龍江上中游上段河道的水沙動力特性做了定量研究,該時段3個水文站的水沙變化如圖 3所示。分析圖 3可知,黑龍江水沙變化在上、中游基本同步,年內分布集中于汛期,年際變化呈減小趨勢,輸沙量占全年九成以上。同時可確定黑龍江干流上洛古河、上馬廠和卡倫山3個水文站的造床流量分別為3 137、4 580和6 538 m3/s。該結果確定了塑造河流形態(tài)的水沙條件指標,為黑龍江全干流的河道整治提供了理論參考。

黑龍江的右岸岸灘、洲島沖淤演變直接影響國土面積的流失,但是黑龍江的 “先天條件”不容樂觀。一是在柯式力的作用下,右岸侵蝕加劇[4];二是岸邊植被稀少,土質松散;三是高寒地區(qū)凌汛破壞不可抗拒;四是降雨年內分配不均,7-8月份流量大,水流的動能大。加之黑龍江中下游汊道眾多,彎道縱橫,彎道橫向環(huán)流現(xiàn)象顯著,致使黑龍江干流凹岸沖刷或崩岸頻發(fā),低灘切割嚴重,洲島演變劇烈?,F(xiàn)有的公開文獻對于黑龍江干流洲島演變的研究主要基于系列較短的歷史實測資料,且資料收集年份多為20世紀80、90年代,或者是套繪河勢演變圖及典型河道斷面圖與近期資料進行對比,再結合河流動力學、河床演變學原理進行現(xiàn)象描述或邏輯推理,得出黑龍江干流河道沖淤的定性分析結論,而缺少定量的研究成果去指導河道整治工程開展因地制宜的設計。

河道的沖淤一直是針對黑龍江干流的研究熱點。隨著信息采集技術的進步,少量學者在遙感技術的支持下,利用數(shù)學模型模擬預測界河的變遷趨勢[10-12]。冷莉等[13]研究發(fā)現(xiàn)黑龍江干流沖淤變化及其強度總體呈現(xiàn)上游小于中游。王志興等[14]對中游松花江入口處進行了三維數(shù)值模擬研究,認為此處沖淤變化強度大,且涉及面積廣。

河勢的穩(wěn)定性分析主要通過河相關系表征,用以描述來水來沙條件與河床地質條件相適應的均衡形態(tài),具體指標包含縱橫向穩(wěn)定性指標、橫向可動性指標、彎曲度等。由于長江、黃河的相關研究成果比較成熟,冷莉等[5,13]參考黃河、長江的河相關系,得出黑龍江干流縱向穩(wěn)定、橫向欠穩(wěn)定的結論,并結合地形圖套繪和河流動力基本理論對黑龍江干流上、中游多處大型汊道分布及其演變特點進行了研究。現(xiàn)有的研究多是針對黑龍江干流典型河段進行分析,盡管典型河段的研究成果能夠為黑龍江干流的河道演變規(guī)律提供一定參考,但是由于依據(jù)資料陳舊短缺、機理性的分析不夠深入,因而具有較強的局限性,難以為治河思路提供科學可靠的理論依據(jù)。

黑龍江黑河段的整治重點是彎道切割、江心島發(fā)育以及凹岸沖刷等問題,圖4顯示了不同時期黑龍江干流中游臨江鎮(zhèn)典型江段的江心洲形態(tài),由圖4可以直觀地觀察到彎道、江心島、凹岸的演化過程。隨著遙感技術的不斷成熟,潘世兵等[11]運用遙感數(shù)據(jù)重點分析了黑河凹岸和江心洲的演變規(guī)律,并建立了數(shù)學模型預測今后河道的沖刷速率。黑河段凹岸江段的岸邊線變化最為顯著,河道不斷沖刷,主流和汊道不斷發(fā)展;同時江心洲范圍擴大、推移使得河道沖刷更為劇烈,塌岸嚴重,基于此,曹修玉等[15]分析了塌岸的成因,并提出了相應的整治對策。

圖3 1988-2008年黑龍江干流洛古河、上馬廠、卡倫山水文站水沙年際變化[3]

圖4 黑龍江干流中游臨江鎮(zhèn)典型江段江心洲演化過程[11]

雪水溫江段作為黑龍江干流最典型的復雜分汊河段,必須加以控制,否則主支汊易位不僅會造成洲島變化,同時也會導致主流劇烈擺動,引起中俄糾紛。宗原等[10]利用二維水沙數(shù)學模型模擬了無護岸條件下雪水溫江段20 a的沖淤變化,提出此處凹岸比較穩(wěn)定,但是河道主流在主汊與支汊之間擺動劇烈。雪水溫江段 “大水淤積,小水沖刷”的河道演變特征導致河中段河勢穩(wěn)定性較差[16]。

哈魚島江段是黑龍江干流最典型的邊灘切割河段,江面寬廣遼闊,洲島、汊道發(fā)育,寬灘上存在大量交織散亂的汊道及串溝。但該江段相關研究的文獻報道十分有限,卜漢臣[17]對比了1957及1988年的地形圖岸線,認為由于裁彎比較大,漫灘水流深,加之河岸土質松散,導致低灘串溝發(fā)育,形成了新汊奪流,造成主江改道,致使國土產(chǎn)生爭議。

撫遠水道上接黑龍江干流,下連烏蘇里江,是連接黑龍江與烏蘇里江的唯一水道,與黑龍江干流、烏蘇里江形成三角洲,三角洲內部有兩島三汊交錯分布,如圖5所示。

圖5 黑龍江撫遠水道平面示意圖[19]

撫遠水道河床基本處于略淤或沖淤平衡狀態(tài),總體河勢相對穩(wěn)定[18]。撫遠三角洲內部黑瞎子島呈現(xiàn)出 “一島兩國”的現(xiàn)狀,俄側汊道具有發(fā)展條件,但其植被茂盛,我國一側汊道更易發(fā)展成主流,因此研究三角洲內的河道演變規(guī)律極為迫切。戴春勝[12]、盧玉海等[19]建立了數(shù)值模型對撫遠江段演變進行模擬,并預測未來撫遠水道的沖淤分布情況與河床演變趨勢。結果表明:受阿穆爾齊克河道的頂沖,撫遠鎮(zhèn)處形成淘刷;大夾信子島北汊河床淤積,南汊少量沖刷;兩汊出口兩側沖岸條件成熟,島后存在潛在淤積區(qū)。

3.2 主要支流

如圖 1所示,黑龍江干流共有7條支流匯入,除了結雅河、布列亞河在俄羅斯境內,其余支流全部位于中國境內。其中,關于河道演變的相關研究以松花江最多,烏蘇里江其次,額木爾河、呼瑪河、遜畢拉河的相關研究十分有限,甚至為空白。

松花江屬于中國內河,水文資料相對容易獲取,學者們通過整理分析松花江干流各水文站實測水文資料、套繪實測大斷面比較圖、套繪70年代地形圖與現(xiàn)狀衛(wèi)星地圖,對松花江泥沙運動及河道演變狀況進行分析,圖6為1968與2003年松花江干流哈爾濱市區(qū)某河段河勢演變。松花江干流橫縱向總體相對穩(wěn)定[20],但河段內部分區(qū)域存在裁彎取直、沖刷塌岸等現(xiàn)象,嚴重影響河勢[21]。松花江自同江匯入黑龍江,交匯處產(chǎn)生壅水,導致河床河勢穩(wěn)定性差,主要體現(xiàn)在河道與灘地的平面形態(tài)和沖淤等變化較大。王志興等[14]對松花江匯口江段進行了三維數(shù)值模擬研究,提出部分河段的岸堤有可能發(fā)生沖蝕,應加強保護。

學者們基于充足的輸沙、徑流、降雨等資料,采用小波分析法、累計曲線法、M-K次序分析法等對松花江的泥沙顆粒特性和水沙變化進行分析[22-25]。研究發(fā)現(xiàn),松花江干流河床質為中細沙(0.005~0.6 mm),下游較中上游床沙粒徑偏小[26],且河道中泥沙大多為均質細沙,不同水文期松花江干流河床質泥沙顆粒級配曲線如圖 7所示。故松花江是以推移質造床為主、懸移質為輔的少沙河流,水沙搭配基本協(xié)調,以徑流來沙為主。松花江干流江段和佳木斯江段的輸沙量增加趨勢緩慢,而哈爾濱站輸沙量減少趨勢顯著。其中哈爾濱段河勢總體穩(wěn)定,僅灘島迎流位置多有沖刷,島尾略有淤積,局部深點有淤平趨勢[27]。

圖6 1968與2003年松花江干流哈爾濱市區(qū)某河段河勢對比[20]

圖7 不同水文期松花江干流各河段河床質泥沙顆粒級配曲線[23]

烏蘇里江為中俄界河,整體以淤積變遷為主,下游侵蝕和淤積強度在整個變遷過程中最強[28]。我國一側地質及洪水災害頻發(fā):塌岸退岸切灘嚴重、主流變動頻繁、汊道不斷發(fā)展,導致國界線向中方偏移,造成嚴重的洪澇災害和大面積國土流失。烏蘇里江岸線崩塌的主要原因包括江岸地勢低洼、岸坡抗沖能力低、洪水的沖擊等,同時河流常年還經(jīng)受冰排撞擊以及凍融循環(huán)的作用[29-30]。基于上述塌岸影響因素,孟令輝等[31]建立了烏蘇里江饒河段河岸穩(wěn)定性評價體系,該成果可為類似河段塌岸地質災害的防治提供科學參考。

從以上分析來看,由于松花江、烏蘇里江兩條支流的水文資料相對容易獲取,目前有關黑龍江流域的研究多集中在這兩條支流。其中,松花江的河道演變以及水沙變化規(guī)律已較為清晰,而烏蘇里江的相關研究主要集中在地質災害發(fā)生的原因以及如何整治河道、穩(wěn)定河勢方面。

綜上所述,由于黑龍江的國境河屬性,對其干流及主要支流地形的測量受限,致使大范圍地形資料短缺。所以黑龍江河道演變的精細研究難以開展,目前學者們主要根據(jù)水文數(shù)據(jù)和局部河段的地形資料進行研究,因此關于長河段、長時間河道演變及水沙運動的研究成果十分有限。根據(jù)已有研究成果認為,黑龍江干流縱向穩(wěn)定,橫向欠穩(wěn)定,水沙變化在上、中游基本同步,其年內分布集中于汛期,年際變化呈減小趨勢,汛期輸沙量占全年的90%以上。在不理想的 “先天條件”制約下,河道中游右岸岸灘及洲島的沖淤變化較劇烈,而上游比中游的沖淤變化小。黑龍江各典型河段的河道演變特征存在顯著性差異,比如黑河段塌岸嚴重;雪水溫江段 “大水淤積,小水沖刷”;哈魚島江段低灘串溝發(fā)育;撫遠水道圈河島南汊易淤積等。這均與黑龍江整體堤岸防護程度偏低有關,從而導致河道狀況不夠穩(wěn)定,所以及時采用有效的工程措施和技術手段來穩(wěn)定河道已刻不容緩。

4 暴雨洪水特征

對于防護程度偏低的黑龍江干流,暴雨洪水的沖擊對河道具有強烈的沖刷破壞作用。根據(jù)主要控制站的系列水文資料,可以總結出以下3點水文特性:(1)黑龍江干流為少沙河流,年內與年際降雨分配不均,汛期多集中在7、8月份;(2)由于地處高緯度區(qū),易發(fā)生冰塞、冰壩等引起河流壅水;(3)徑流以雨水補給為主,積雪融水為輔[32],黑龍江干流流域上各水庫起到了良好的蓄洪補枯作用[33]。黑龍江流域大洪水多發(fā)生在7、8月份,分別在1958、1984和2013年爆發(fā)了全流域大洪水,沿線百姓受災嚴重,造成了嚴重的經(jīng)濟損失。除了區(qū)間來水,洪水主要來源是春季融雪和夏季降水形成的地表徑流,由于前兩次洪水發(fā)生時期的監(jiān)測技術不成熟,也缺乏相應的研究,因而沒有數(shù)據(jù)資料記錄及文獻報道。

針對2013年黑龍江流域暴雨洪水的研究報道比較詳細[1-2,34],表 1匯總了2013年黑龍江干流主要控制性水文站的洪水特征值[35]。此次暴雨洪水的成因主要是大氣環(huán)流異常,導致黑龍江流域降水量較常年同期偏多30%~40%[2];同時,結雅河、布列亞河及松花江支流區(qū)間來水提高了黑龍江干流的洪水量級,所以在上述雙重作用疊加下,越往下游洪峰量越高,造成河道持續(xù)高水位,發(fā)展成為1961年后歷史第1位的特大暴雨洪水[34-36]。由于當時黑龍江干流缺少水庫、蓄滯洪區(qū)等調蓄工程,為了及時有效地控制此次洪水,俄方的結雅水庫、布列亞水庫采取了超常規(guī)調蓄運行方式,對黑龍江干流洪水削峰、錯峰作用顯著,保障了下游干流的安全[1]。

由于國境河具有一定的政治敏感性,常常難以實施傳統(tǒng)的工程措施,如修建水庫、堤防及設置蓄滯洪區(qū)等[37],所以應多利用非工程措施減少洪水災害損失?;诤邶埥樗考昂榉宕蟮奶攸c,并結合流域特征,黑龍江的防洪抗災技術得到不斷的總結和創(chuàng)新,防洪技術概況詳見表 2。

表1 2013年汛期黑龍江干流主要控制性水文站洪水特征值統(tǒng)計表[35]

表2 黑龍江防洪技術概況

通過歸納2013年以來黑龍江防洪技術的發(fā)展,總結其大致經(jīng)歷以下3個階段。

(1)“被動”獲取階段。由于初期水文監(jiān)測技術不夠成熟和全面,黑龍江干流的水文計算方式多采用試算和間接計算,防護方案側重于保護。

(2)“主動”獲取階段。該階段監(jiān)測技術不斷創(chuàng)新發(fā)展,鑒于洪水發(fā)生的隨機性,防洪技術越來越朝著自動化、連續(xù)、無人值守的方向發(fā)展。將實測數(shù)據(jù)與編程語言、Excel、GIS技術、遙感平臺等結合起來監(jiān)測洪水水情變化,實現(xiàn)監(jiān)測與洪水演進同步,首先減少了人工需求,其次計算更為精確,最大程度地降低了人為誤差。

(3)“超前”獲取階段。黑龍江干流洪水災害時有發(fā)生,需要不斷提高洪水預報精度。首先對2013年大洪水做全面的分析調研,為后續(xù)黑龍江干流洪水研究提供寶貴的經(jīng)驗參考;再通過總結歸納歷次洪水調查,建立預報洪峰、確定洪水位的模型,最終采用自動化的儀器進行監(jiān)測,迅速提供洪水數(shù)據(jù),將災害損失降至最低。

目前,現(xiàn)代科技已廣泛應用于洪水管理領域,例如不斷加強防洪信息系統(tǒng)自動化、提高數(shù)據(jù)精確程度,使相關洪水預警系統(tǒng)逐步完善,在一定程度上保障了水文氣象的預報精度及洪水管理效率。

5 防護工程布置

黑龍江汊道眾多、邊界物質松散、河道蜿蜒曲折,低灘切割、凹岸沖刷、切島(洲)改道、邊岸坍塌災害頻發(fā)[4,43],土壤流失的風險較高,為防止國土面積減少必須對其進行有效的工程防護,以穩(wěn)定江道流向,限制江汊發(fā)展。黑龍江干流的治理必須遵循河流演變的自然規(guī)律,因勢利導、因地制宜地提出河道河勢治理方案[44]。沖積型河流的河道控制工程一般分為防止沖刷坍岸整治線、防止切灘整治線以及穩(wěn)定主流控制汊道變化的整治線[43],但是受限于黑龍江高寒氣候和國界河的客觀約束條件,資料匱乏,研究難以深入,導致河道治理理論和技術研究滯后,制約了河道治理工作的開展。

黑龍江屬于高緯度河流,冬季長達8個月,平均封凍期大于150 d,受其特殊的水流流量、河道形態(tài)和水文氣象條件的影響,上、中游極易發(fā)生凌汛災害[45]。其中流冰、冰排對于護岸的撞擊不容忽視 (圖8(a)),同時,凍融循環(huán)造成的護岸破壞也是非常明顯(圖8 (b)),這些都會造成江岸坍塌。與低緯度河流相比,雖然治理的手段措施基本相同,但是受水動力-凍脹/凍融耦合作用的影響,黑龍江防護材料的選擇需要考慮季凍區(qū)流域的特點[42]:一是應具有較高的水力糙率,主要是減少冰排的沖擊作用。二是應具有較強的耐久性,即材料要有一定的自愈能力。三是應采用適應凍脹變形的柔性防護[6],以減少凌汛的影響。

圖8 黑龍江防護工程典型破壞形式[6]

基于黑龍江干流各河段的破壞類型和成因不同,一般采用將護岸布置與多種整治工程措施相結合的綜合防護治理措施。由于國境河流的政治敏感性,工程治理中多以護岸為主,難以采取削坡方案,而且為了防止基礎被掏空,造成護坡塊石脫落,其護腳應深入到當?shù)厍治g基準面以下,同時加強植被種植,減少水土流失和風浪沖刷。為了加快施工速度,同時省工省料,黑龍江河道防護可以應用模袋混凝土,筑堤土料建議在冬季備料[46]。鑒于已建工程冰壩作用破壞非常嚴重,建議使用拋石護岸的結構型式[47]。目前黑龍江干流堤防工程多為砂性土原料,工程完工后的不均勻沉降易造成工程破壞??梢姺治龅谭涝谘雌诘钠茐臋C理[48]以及提出適用于黑龍江干流砂性堤防的建設方案[49]十分必要。黑龍江河道防護治理措施總結如表 3所示。

結合前文中總結的黑龍江河道演變特征,發(fā)現(xiàn)該河道的破壞類型主要表現(xiàn)為沖刷塌岸、低灘切割。但是河道整治的工程型式受到限制,河道治理時不能修筑對河勢和水流流勢產(chǎn)生影響的控導工程,例如解決分流頂沖方向控制問題,只能在分流口上游利用岸線導流控制流向,或在洲頭布置不同方向的魚嘴控制調整分流。因此,目前對于黑龍江的防護形式比較單一,最為有效的工程措施和技術主要是因地制宜地布置護岸,固岸固汊。對于易發(fā)生沖刷塌岸的河段,比如分水島頭、“S”彎道,無法采用壩式或墻式護岸,只能采用依岸貼坡的平順護岸[47],避免額外修建壩體和擋墻而引起國際爭端。對于容易被切割的灘地,多通過布置護岸加固工程,覆蓋整個切割范圍邊沿,以此保護大片灘地的連續(xù)完整,同時加固邊界以保護汊道進口不再發(fā)展,固岸保土。

表3 黑龍江干流防護治理措施匯總

6 結 論

黑龍江的河勢穩(wěn)定有重要的意義,但其河道演變研究滯后,治理水平不高。本文從河道演變規(guī)律、暴雨洪水研究、防護工程布置3個方面梳理了黑龍江河道演變及工程整治技術的研究成果,得到了以下幾點結論:

(1) 黑龍江作為中俄國界河,河道政治屬性強,水文測量工作難度較大,目前的研究成果數(shù)據(jù)基礎較差;已有的研究成果多是定性分析或者粗略的定量估算,難以歸納總結出適合于黑龍江自身特點的河道演變及水沙運動規(guī)律,理論和技術研究滯后制約了河道治理水平。

(2) 基于黑龍江暴雨洪水的洪峰量極高、高水位持續(xù)時間長、影響范圍廣的特點,結合高寒地區(qū)流域特征,黑龍江防洪抗災技術的發(fā)展主要經(jīng)歷了3個階段,即“被動”獲取階段、“主動”獲取階段和“超前”獲取階段。

(3) 與低緯度沖積型河流相比,黑龍江干流極易發(fā)生凌汛,流冰、冰排對于邊岸的撞擊以及凍融循環(huán)造成的沖刷作用十分顯著,所以防護材料的型式選擇需要更加貼合黑龍江流域的特點。同時,鑒于黑龍江作為國界河的敏感性,工程型式上也會受到限制,應盡量簡化工程布置。

7 展 望

針對黑龍江河道演變研究滯后、河道治理程度較低、災害防治水平不高等現(xiàn)狀,對今后的研究方向提出以下幾點展望:

(1) 黑龍江干流島嶼眾多,汊道密布,是典型的分汊型河流,但是現(xiàn)階段少有針對黑龍江典型分汊河段分流分沙的觀測,岸灘崩塌或洲灘消長規(guī)律等研究也相當匱乏。限于數(shù)據(jù)的保密性,可以考慮采用室內試驗、數(shù)值模擬及野外調查相結合的手段,重點對河道造床過程及洲灘、島嶼的沖刷、變形重塑過程進行研究。

(2) 黑龍江復雜河道的洪水演進受到復雜河型、支流匯流、蓄滯洪區(qū)調度運行方式、冰凌等多方面因素疊加影響,但是目前缺少對于黑龍江長距離復雜河道洪水疊加與演化規(guī)律的研究。受限于黑龍江干流長距離以及復雜的來流條件,建議采用河道洪水演變模擬技術,重點關注高寒地區(qū)特有的封凍期和流冰期,定量識別基于兩岸控制性工程調度運行方式下以及區(qū)間洪水匯入后的黑龍江干流洪水疊加演化規(guī)律。

(3) 目前高寒地區(qū)的河道防護型式多樣,但由于黑龍江河道演變相關成果較少,同時又受到高寒條件的約束,導致河道治理程度和災害防治水平滯后?;谖覈鴤群邶埥闪鞑皇菃我缓有停隙我资鼙抛矒?,中、下段洪澇災害頻發(fā),建議選取典型河段進行分段研究,同時基于模型試驗、數(shù)值模擬及已建工程實例的相互印證,歸納出適合于黑龍江不同典型河段自身特點的防洪安全與島嶼穩(wěn)定綜合治理技術。同時應該加強中俄合作,資源共享,共同推進中俄界河的河道整治。

(4) 在上述研究和工程實踐的基礎上,可以通過模擬和分析不同河段典型洪水演變規(guī)律及特點,結合歷史長系列的氣象和水文資料以及未來氣候變化情景,預測未來黑龍江復雜河道洪水的演變趨勢和規(guī)律。根據(jù)我國新時代生態(tài)文明建設、國土安全和跨界河流防洪安全的需要,對重點典型河段提出綜合治理方案和措施,以穩(wěn)定岸灘島嶼、保障防洪安全。

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