水利工程对下游河道洪水影响分析

摘要：河流在自然环境下会随着砂石沉积、泥土沉淀造成周边水域在汛期产生较高水平，水利工程作为人类合理改造自然的有效方式，能够将下游河道所潜在的风险降到最低。文章结合工作经验及对相关文献的阅读，研究了水利工程对下游河道洪水的影响，并在此基础上对用于河流洪水防控的大型水利工程提出相关建设与使用的对策。

关键词：水利工程；下游河道；洪水影响；防洪防汛；下游水位 文献标识码：A

中图分类号：TV122 文章编号：1009-2374（2016）14-0123-03 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.14.062

1 概述

随着我国社会主义现代化的飞速发展，国内环境逐渐得以改善。政治、经济、文化、社会与法律环境的完善，为当代我国社会主义现代化建设提供了坚实的基础，并在这一时代背景的影响下，对我国小康社会建设、减少城乡地区收入、大力发展地方经济等战略提供了充足的动力。社会基础建设作为有利于保障地区经济建设、推动社会发展的有利保障，其完善、全面的建设程度将直接影响到我国居民生活质量的提升。大型水利工程建设作为国家河道改造、河流生态保护、地区环境与资源管理的重要工具，通过工程建设可使河流下游区域的径流得以有效的控制与制约，从而对现有河流中的含沙量、水位、水流量进行有效的控制。下游河道由于地势较低的影响，地球引力拉动水流力往往可实现对其河道的改造，从而促使冲击河流的形成。由于冲击力所产生的河床可称为由自然界所创造的天然动态反馈系统。因此，下游河床会在周而复始的冲击与洗刷过程中，逐渐根据周边水流环境进行自我调节，从而实现整体砂石情况的改变。为此，可以发现，在上述原理研究的基础上，大型水利工程的建设将能够可靠实现对下游河流所流经河床的改造，从而造福人类，减少河流潜在隐患对水陆通行、河流周边贸易的影响。鉴于水利工程建设对整个区域经济所带来的重要作用，本文将采用数据列举及案例研究方式，探讨水利工程在实践中对下游河道洪水的防控影响，并为其提出相关建设与使用建议。

2 水利工程对下游水位、含沙量、水流量的影响

本文所选取的水利工程为国内地区的XX水坝（下称XX水坝）。该水坝兴建于2013年期间，并于2013年底竣工，在2014年年初投入使用。作者针对2014年XX水坝的全年瞬时水文要素过程图进行了绘图，并于2015年全年的瞬时水文要素过程图进行对比，以此开展水利工程对下游河流造成的影响。主要监测的参数为每月瞬时的水位、含沙量及水流量。其中水位采用的计量单位为：米（m）；含沙量采用的计量单位为：千克每立方米（kg/m3）；水流量采用的计量单位为：立方米每秒（m3/s）。具体统计图及数据如图1所示：

在以上部分，作者分别列举了2014年与2015年两年的瞬时水文要素过程图，并对其中的数据进行了详细的列举。由于篇幅所限，文中并为三变量间的交叉曲线进行枚举。接下来，将针对三个变量（水位、含沙量、水流量）进行逐月比对，具体如下所示：

2.1 针对水位

（1）2014年全年水位平均值为40.41m3，2015年全年水位平均值为27m3。可发现2015年水位较2014年明显下降；（2）2014年水位最大值为86m3、中值为26m3，2015年水位最大值为54m3、中值为23m3。可发现2014年水位最大值与中值明显大于2015年；（3）2014年水位上升较快区间为8～12月，2015年水位上升较快区间为8～12月。两者区间对等，但在同等区间内2015年水位上下阀值均明显小于2014年，并整体变为趋于平缓。

2.2 针对含沙量

（1）2014年全年含沙量平均值为25kg/m3，2015年全年水位平均值为24kg/m3。可发现2015年含沙量较2014年有一定下降；（2）2014年含沙量最大值为74kg/m3、中值为13kg/m3，2015年水位最大值为50kg/m3、中值为22kg/m3。可发现2014年水位最大值明显大于2015年；（3）2014年含沙量上升较快区间为9～12月，2015年含沙量全年趋于平缓。

2.3 针对水流量

（1）2014年全年水流量平均值为35m3/s，2015年全年水流量平均值为27m3/s。可发现2015年水流量较2014年明显下降；（2）2014年水流量最大值为86m3/s、中值为26m3/s，2015年水流量最大值为54m3/s、中值为24m3/s。可发现，2014年水流量最大值与中值明显大于2015年；（3）2014年水流量上升较快区间为9～12月，2015年水位上升较快区间为8～12月。两者区间对等，但在同等区间内2015年水流量上下阀值均明显小于2014年，并整体变为趋于平缓，而2014年水流量在11～12月期间存在

激增。

2.4 水位、含沙量、水流量对比小结

通过对2014年与2015年期间的水位、含沙量、水流量进行比对之后，可得出以下三点共性的结论：

第一，水位、含沙量、水流量间存在相互影响的正比例关系。为验证三者之间相互影响的关系，作者在此采用统计学分析软件SPSS17.0对数据进行处理。经过使用Logistic线性回归分析具体公式为：

Y=α+β1x1+β2x2+β3x3

式中：x1、x2、x3分别表示水位、含沙量、水流量。

将2014年与2015年数据分别采用标准化形式代入上述公式当中，寻找其规律。研究发现上述三个变量之间sig值均小于0.05，表明三者之间存在正相关关系并较为

显著。

第二，经采用大坝进行河流上游控制之后，对2014年与2015年期间水域瞬时水文图进行对比研究发现，2015年整年的水位、含沙量、水流量均较2014年较小，并整体处于稳步上升阶段。并且在此研究当中，并未考虑整体水坝初期的试运行对下游控制的因素，因此可发现水利工程修建能实现对下游区域河道的水流控制。

第三，经瞬时图的比对后发现，在2015年全面实现水利工程运作后，水位、含沙量与水利量上下阀值激增的期间与2014年相比整体延后，从而进一步表明了有效使用水利工程的大坝设置将能够实现对汛期与旱期的人为调节，并可通过有效使用水利工程，实现对下游水域天然自循环系统的持续利用，以帮助天然自循环系统更为有效

运转。

3 对大型水利工程提出的对策与建议

在上文当中笔者以现实数据为支撑，验证了现代水利工程在河流治理当中的重要作用。基于上述研究，对我国大型水利工程的具体使用提出些许建议，以加强该领域应用管理研究，使大坝使用更加造福于民。

3.1 大型水利工程的科学化

水利工程的修建除了可以对下游河流的河道进行充分改造，实现对下游径流的治理之外，还可借助水力发电、借助水库搞好水产养殖业等。为此，作为现代经济社会基础建设，在大型水利工程使用过程中要从更全面的视角出发，在充分实现大型水利工程中大坝对水流、水位及砂石控制的基础上，不断加强日常水文监控。

在此基础上应利用好水力发电资源，把握成本与效益的原则，科学设计洪峰开闸、旱期储水的期间，从而使水利资源更加易于被人类所使用，并造福人类。还可针对水坝储水区域，组织山区或乡镇居民开展水产养殖。由于大坝修建通常会影响地方居民原始生活。为此，在大坝修建之后，对地区原住民进行良好的引导与帮扶，也有助于大坝等一系列水利工程建筑能得到地区居民的良好保护，从而发挥最大功效。

3.2 大型水利工程的绿色化

大型水利工程在建设过程中，通常会涉及周边生态环境的改造。为此，在修建之初，将地区生态环境保护考虑进来，将其载入整个水利工程未来的建设与使用中十分重要。下游径流在天然水流冲击力与地球吸引力的影响下，对整条河床的改造拥有天然的作用，从而很好地促进了下游周边地区土地的肥沃与依赖水土动植物的繁衍。而人为所修建的大型水利工程，尽管可促使整条河流的发展变得更加健康与稳定，但却与大自然本身赋予河流的能力相互违背。因而在修建大型水利工程的后期使用与管理过程中，应尽量保持与自然界的和谐相处。在对地区水域和生态环境进行人为改造之后，应为当地生态环境的保护单独建立一定的原生态平台，可采用湿地公园、拆迁救治、动物保护区等形式，给予当地动植物一定的生存机遇，从而促使河流所具备的自然功能不被磨灭，使人类与自然之间和谐相处。

4 结语

通过本文的研究，可以发现水利工程在国内大型基础设施建设占有重要地位，并且能够为地区经济发展、居民生活质量等主动方面的提升带来促进作用。在本文中笔者以数据研究、案例研究的方式，对XX水坝2014年1月至2015年12月期间的下游河流控制情况进行了分析与研究。经研究发现，下游河流的水位、含沙量、水流量在大坝投入使用并逐渐成熟过程中，对三者同时起到了良好的控制作用。基于河流天然自循环理论，验证了上述三个变量间自相关正比例关系，对大坝现实作用进行了可靠性验证。在此基础上，对大型水利工程的日常使用与管理提出了些许建议，谨此希望能够为我国大型水利工程的建造与使用领域做出自身贡献。

参考文献

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[4] 王生云.大型水利枢纽工程对区域经济社会安全影响的评价体系及实证研究[J].中国农村水利水电，2009，（8）.

作者简介：焦阳（1982-），男，江苏南京人，长江水利委员会水文局长江中游水文水资源勘测局工程师，研究方向：水文勘测中的自动化。