中部引嫩工程2007年引渠取水口沖淤變化分析

李 輝，張忠萍

（1.齊齊哈爾水文局，黑龍江齊齊哈爾 161005;2.齊齊哈爾市橡膠壩水利樞紐工程管理站，黑龍江齊齊哈爾 161005）

1 基本概況

江口水文站是我省中部引嫩工程管理處設(shè)置的專用水文站，是中部引嫩工程的取水設(shè)施工程。位于富裕縣友誼鄉(xiāng)大登科村西北4 km處的嫩江黃魚灘彎道左側(cè)下稍。主要測驗(yàn)項(xiàng)目：主江、渠道水位及流量測驗(yàn)。江口水文站測驗(yàn)河段從上游至下游全長1 500 m，按照河道特性可分為3個(gè)不同特性的河段：①1+150至0+550為上游段，平均水深為2.00 m，河道比降0.167‰左右;②0+550至0+000為中游段，為200余米，水深較大，平均水深為3.30 m，河道比降0.122‰左右;③下游段分為兩段：主江0+000至渠道0+300處，平均水深為3.85 m，河道比降0.333‰左右。主江0+000至魚嘴0+250處，平均水深為3.35 m，河道比降0.4‰。

2 河流縱向分析

2.1 河底高程分析

通過繪制主江、魚嘴、渠道平均河底高程及沖淤變化計(jì)算表和主江、魚嘴、渠道平均河底高程及沖淤過程線圖可以看出：主江0+550斷面成為沖淤的分界點(diǎn)，以上斷面河寬水淺流速大，比降也大，所以全部為沖刷區(qū)，以下斷面河窄水深，斷面平均流速較小，所以均為淤積區(qū)，整體上看，沖淤基本平衡，呈現(xiàn)上沖下淤現(xiàn)象，上游平均沖刷0.04 m，0+750斷面以上河床較為平坦，變化不大，其中最大為0+750斷面沖刷為0.08 m;下淤平均淤積0.06 m，0+750至0+550斷面比降雖較大，但河床總體變化也不是很大，0+550斷面以下最大是0+250斷面淤積為0.18 m。魚嘴4個(gè)斷面全部沖刷，平均沖刷0.06 m。縱觀整個(gè)江道，2007年與2006相比沖刷的成分占多一些，但沖淤量不大。

渠道4個(gè)斷面除0+050斷面外全部淤積，平均淤積0.10 m，其中最大為0+100斷面淤積為0.31 m。

2.2 深泓動(dòng)力分析

通過繪制主江、魚嘴、渠道縱斷深泓高程表和中部引嫩工程江口水文站測驗(yàn)斷面深泓位置圖可以看出：

2007年與2006年相比，總體上一致，局部上只有八個(gè)斷面的深泓點(diǎn)發(fā)生變化：主江1+150斷面，高程與2006年差0.06 m，深泓右移20 m，因斷面是寬淺河道，河底高程又十分接近，所以屬正常現(xiàn)象，主江0+950斷面深泓左移10 m，高程與2006年只差0.02 m;主江0+750斷面深泓左移10 m，高程與2006年只差0.12 m;主江0+650斷面深泓左移10 m，高程與2006年只差0.05 m;主江0+450斷面深泓左移10 m，高程與2006年只差0.04 m;主江0+000斷面深泓左移10 m，高程與2006年差0.61 m;魚嘴斷面深泓點(diǎn)與2006年相比，只是0+250斷面右移10 m;渠道0+000斷面深泓右移5 m，高程與2006年只差0.25 m;渠道0+300斷面深泓右移5 m，高程與2006年只差0.08 m。河床深泓左右擺動(dòng)較大的，河床平坦;擺動(dòng)較小沖淤較大，總之整個(gè)測驗(yàn)河段深泓動(dòng)力軸線并未發(fā)生根本性的變化。

2007年與1994年相比，整個(gè)測驗(yàn)河段深泓動(dòng)力軸線略有變化：河底較為平坦，深泓動(dòng)力軸線左右擺動(dòng)，但其意義并不大，無實(shí)質(zhì)性變化。深泓動(dòng)力軸線從近幾年測驗(yàn)情況看，主江0+550斷面是河道“頂沖點(diǎn)”，水流過該斷面進(jìn)入彎道，中低水期水流動(dòng)力小，主流線曲率較大，一直到魚嘴下0+250斷面深泓動(dòng)力軸線大都靠近凹岸，使凹岸常受主流頂沖。但由于左岸引水口上下1 400 m范圍內(nèi)均為塊石護(hù)坡，減弱了水流對左岸的沖刷能力，保障了引水口正常運(yùn)行。

引水角為河道與引水渠軸線的夾角。由本年度實(shí)測深泓動(dòng)力軸線量得，引水角未發(fā)生變化仍為46°，與1994年的45°角相比只差1°，引水頂點(diǎn)在主江0+000斷面上與2006年相同，比1994年向里移15 m。護(hù)岸工程經(jīng)過近幾年的運(yùn)行，對引水口和魚嘴的的穩(wěn)定逐步發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

3 河流橫向分析

本年度進(jìn)行橫斷面測量時(shí)，主江基本水尺斷面施測水位153.79 m，為便于分析，確保資料的完整性、連續(xù)性，仍以1994年12月施測水位為基準(zhǔn)，計(jì)算各橫斷面的面積進(jìn)行分析。

3.1 橫斷面分析

通過繪制2007年與2006年各個(gè)橫斷面對比圖、斷面沖淤圖得出：主江、渠道各斷面有沖有淤，而總體上呈淤積現(xiàn)象，其中主江淤積量為8 558 m3，渠道淤積量為3 286 m3，魚嘴沖淤平衡，略呈沖刷，沖刷量微小為98 m3;主江0+550斷面以下除0+050斷面有明顯的左淤右沖現(xiàn)象，其余各斷面無明顯沖淤，只是細(xì)微的變化，河床線變得光滑，單式河床更加明顯，河床更加穩(wěn)定;主江0+550斷面以上各斷面有明顯的左沖右淤或右沖左淤現(xiàn)象，但大體上是上游以沖刷為主，下游以淤積為主。

3.2 斷面面積變化分析

2007年與基準(zhǔn)年（1994）各斷面比較：整個(gè)測驗(yàn)河段斷面都有明顯的沖刷，面積加大。其中主江部分0+000斷面沖刷最大，面積增加12.7%;渠道0+050～0+300區(qū)段斷面面積增大最多，增大最多的是渠道0+300斷面，多達(dá)29.4%。渠道斷面面積增大較多的原因是2003年為了滿足扎龍濕地補(bǔ)水工程用水需要，對取水口渠道部分進(jìn)行了人工疏浚以增大分流比所至，近兩年內(nèi)沒有形成淤積。河道過水面積增加，過流量增加，有利于取水工程取水。

4 沖淤量計(jì)算及分析

4.1 水位級(jí)選擇及沖淤量計(jì)算

河道地形測量自1994～2007年共進(jìn)行了14次測量，其中1994年12月施測水位較高，且時(shí)間又靠前，故此，參照1994年12月施測水位求各斷面面積。在求得各斷面面積差后，用相鄰兩斷面面積差的代數(shù)和的平均值，再乘以其斷面平均間距得沖淤量。

4.2 測驗(yàn)河段沖淤量分析

通過主江、魚嘴、渠道測驗(yàn)河段各斷面沖淤量柱狀圖可知：整個(gè)測驗(yàn)河段大體可分為4段：第一段主江1+150斷面～0+650斷面沖刷，第二段主江0+550斷面～0+000斷面淤積;此兩段沖淤基本持平，最后精確計(jì)算淤積8 557 m3;第三段主江0+000斷面～魚嘴0+250斷面以沖刷為主，共沖刷98 m3;第四段主江0+000斷面～0+300斷面以淤積為主，共淤積3 286 m3。2007年整個(gè)江道以淤積為主，共計(jì)淤積11 746 m3。

5 河相關(guān)系

5.1 河岸橫向穩(wěn)定性

關(guān)于河岸穩(wěn)定性，從問題的物理實(shí)質(zhì)來看，決定河岸穩(wěn)定的因素主要是河岸邊土壤的抗沖能力，抗沖能力越強(qiáng)，則河岸越穩(wěn)定。而河岸穩(wěn)定性是決定河道演變過程的重要因素，為此阿爾圖寧提出了橫向穩(wěn)定性指標(biāo)K3。

式中：K3為河岸的穩(wěn)定性系數(shù);Qn為造床流量;I為平灘水位時(shí)的水面比降;B為造床流量時(shí)的河寬。

為了保持分析資料的系統(tǒng)性、連續(xù)性，本次分析仍采用以往的平灘水位155.90 m為準(zhǔn)，由本年度的水位流量關(guān)系線查得相應(yīng)流量為1 000 m3/s。I計(jì)算得0.08‰。B由圖上查得本年度主江測流斷面的河寬為220 m。

經(jīng)過計(jì)算K3值為1.05，小于歷年平均值，K3值越大，則河岸越不穩(wěn)定。由此可見由于0+250斷面上下100 m內(nèi)河道較為順暢，左岸為石頭護(hù)坡，河岸基本穩(wěn)定。見表1。

表1 河岸歷年穩(wěn)定性指標(biāo)計(jì)算

5.2 橫斷面的河相關(guān)系

河相關(guān)系常用河寬與水深之比（寬深比）表示：

α值越大河床越不穩(wěn)定，一般礫石河床α為1.4;沙質(zhì)河床α為2.75;有極易沖刷的細(xì)沙河床α為5.5。α值可供河道整治規(guī)劃時(shí)參考使用，用這個(gè)值來決定整治河段的寬度和深度。本年度及歷年的α值計(jì)算詳見表2。

表2 歷年的α值對照表

由表2得知，2007年除主江0+250段α值和歷年均值相比略有減小外，其余斷面都比平均略大，主江取水口附近河床基本沒有變化。綜合以上情況可以看出，由于整個(gè)測驗(yàn)河段主江左岸、渠道左右兩岸及魚嘴以下斷面都有石頭護(hù)坡，雖然河床局部有沖有淤，但變化不大，引水口處河床還是比較穩(wěn)定的。

[1]齊齊哈爾水文局.黑龍江省中部引嫩工程江口水文站水文分析[R].齊齊哈爾：齊齊哈爾水文局，2006.

[2]成都科技大學(xué)水力學(xué)教研室.水力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1990.