撫河采砂河道泥沙分析

摘 要：通過對撫河采砂河道演變趨勢分析及泥沙補給分析，提出撫河干流河段泥沙年補給量較少，河砂開采量應結合河道現狀泥沙儲存量等因素綜合確定，切勿超量開采引起砂石資源枯竭。

關鍵詞：泥沙特征；演變趨勢；泥沙補給

撫河位于江西省東南部，是鄱陽湖水系五大河流之一，主河道長348km，流域面積16493km2[1]。撫河河道機械采砂始于上世紀80年代，隨著經濟的快速發展，建筑砂石需求量不斷增加，河道采砂規模由小到大不斷擴大。撫河的砂石資源是經歷史沖刷堆積而成，經多年砂石開采，撫河所剩砂石資源已相當有限。

1 河道泥沙特征

撫河屬少沙河流，據李家渡水文站資料統計分析，多年平均含沙量為0.109kg/m3，多年平均懸移質輸沙量為138.7×104t（推移質輸沙量按占懸移質輸沙量的15%估算，則多年平均推移質輸沙量為20.8×104t，李家渡站多年平均總輸沙量為159.5×104t），懸移質輸沙量最多的年份為1998年達352×104t，最少為1963年，輸沙量僅26.1×104t。分時段統計結果表明：撫河2000-2010年平均輸沙量最小，為97.0×104t，其次為1960-1969年平均輸沙量為103.3×104t；最大為上世紀80年代，年平均輸沙量達174.5×104t。上世紀70年代前撫河干流河道輸沙量相對較小，之后河道輸沙量逐漸增加，至80年代達到最大，90年代后呈遞減的趨勢，主要是江西省實施水土保持重點治理和水土保持生態修復等一批水土保持防治工程，流域植被條件逐漸改善、水土流失減輕的結果。

撫河沙量年際年內變化規律，與其徑流變化規律基本一致。一般是豐水年多沙，中水年中沙，枯水年少沙。泥沙年內分布極不均勻，泥沙主要集中在4-9月，占年總量的83.9%，其中主汛期4-6月占69.1%。據李家渡站平均懸移質顆粒級配資料分析，懸移質最大粒徑小于1mm，為0.945mm，平均粒徑為0.059mm，中數粒徑為0.049mm，小于0.10mm粒徑懸移質占90.7%。懸移質級配成果見表1。

由于來沙量及時程分配不同，流態變化復雜，各河段水域地形差異大，使得泥沙淤積在平面上和高度上的分布都不同。來沙主要淤積在水網區的分支口、擴散段和彎曲段凸岸以及入湖擴散區。在水網區河道的淤積主要表現為中洲（心灘）、淺灘、邊灘等形態。

2 河道演變趨勢

撫河中下游干流河道沿岸山丘多具風化的紅砂巖，水土流失相對嚴重，河床高低不平，河道縱向、橫向變形較不定。但隨著上游來水來沙的相對平穩以及廖坊水庫攔沙作用，對河道采砂深度和采砂總量的控制以及水文周期性變化和人類活動的影響，受地質邊界條件和兩岸圩堤的控制作用，河道縱向變形的幅度將較為平緩和趨穩，加上沿岸堤防的加高加固，地區的防洪能力不斷提高，從而使得河道的平面形態基本趨于穩定，將河床演變約束在河道范圍內，河床發生縱向變化較橫向變化要大，但不會發生劇烈的變化（除2010年廖家灣沖刷較嚴重外），未來河道演變趨勢遵循這一規律。

20世紀50年代興建了焦石攔河壩形成水庫，造成焦石壩上游河段排沙不暢、泥沙淤積、河床升高。但經過數十年的運行，焦石壩上游河段河道已趨于動態平衡，目前河床基本穩定。在河流上修建水庫，將改變天然河流的水沙條件，并打破河床形態的相對平衡狀態。水庫水位的抬高，壩前侵蝕基準面的變化，下泄泥沙數量的減少，對庫區、壩區及壩下游河床演變帶來一系列影響。

在水庫壩址下游河床將發生兩種不同類型的沖刷，一是在樞紐下游較長河段上（一般在數十公里以上）普遍發生的一般沖刷，二是在樞紐下游附近較短河段內（一般在數十米至數百米之間）發生的局部沖刷。

在樞紐下泄清水的條件下，壩址下游河床將發生自上而下的普遍沖刷；當水庫淤滿后下泄渾水時，將發生自上而下的普遍回淤，這是樞紐下游河床演變的普遍現象。

樞紐下游河道的一般沖刷是自上而下逐漸發展的，距壩址愈近沖刷強度愈大，反之愈小。下泄流量大，沖刷能力強，沖刷距離長；卵石夾沙河床，其沖刷發展迅速；細沙組成的河床，其開始階段的沖刷過程也很迅速，之后逐漸變緩，直至達到起動平衡為止。

水庫蓄水以后，下游河道的含沙量會明顯降低。而壩址下游河道的沖刷，將引起河床的粗化，下游河床為卵石夾沙量，粗化過程十分迅速，在沖刷過程中，沙粒被沖走，卵石逐漸覆蓋于床面，形成抗沖粗化層；河床為細沙時，其粗化過程與卵石夾沙河床不同，其粗化過程是在沖刷過程中因懸移質泥沙和床沙的交換而逐年完成的。

水利樞紐下游河床的一般沖刷，將使河床斷面形態及縱比降同時進行調整。就斷面形態而言，視河床組成的不同，沖刷發展過程存在著下切、展寬、下切與展寬同時進行等情況。在河道斷面形態調整的同時，縱比降也相應進行調整。由于水庫長期下泄清水，改變了下游河道的來水來沙過程，導致河床斷面形態、河床比降及河床組成的重新調整，下游河道的河型也將發生轉化。工程建成后水沙條件的變化是有利于下游河道朝著較穩定的方向發展的，流量過程的調平和比降的平緩，將使河道的輸沙強度減弱，樞紐下泄沙量的減少，將使下游河道由堆積抬高轉化為侵蝕下切；灘槽高差的加大和床沙的粗化，將增強河床的抗沖能力，這有利于削弱河床演變強度。

3 河道泥沙補給

撫河干流泥沙由上游河流以及兩岸直接匯入干流的一級支流來沙補給。根據水文站泥沙測驗情況，撫河干流泥沙（懸移質，下同）控制站有南城站、廖家灣站和李家渡站，最大支流臨水有婁家村站。采用分段估算撫河干流各河段內的泥沙淤積量。

河段泥沙淤積量為河段泥沙流入量減去流出量。泥沙流入量由上游控制站泥沙流入量和區間面積（上游控制站至河段出口斷面區間面積）泥沙流入量兩部分組成，上游控制站泥沙流入量由實測資料確定，區間面積泥沙流入量按輸沙模數估算。河段泥沙流出量采用河段出口斷面（控制站）的實測成果，李家渡站以下河段泥沙部分淤積在入湖尾閭河道，部分淤積在鄱陽湖區，部分經鄱陽湖帶入長江，考慮到入湖河道流速較緩，大部分河道來沙將沉積在尾閭河道及入湖三角洲上，結合以往分析成果，下游尾閭河道按泥沙淤積率0.40估算李家渡下游河段泥沙年淤積量。經估算，各河段泥沙平均年淤積量（包括懸移質和推移質，推移質按懸移質的15-25%計），河段多年平均年總淤積量約為136.0×104t。由于泥沙運動規律的復雜性以及推移質泥沙觀測資料的缺乏，上述估算成果存在一定的不確定性。

4 結束語

經河道演變趨勢分析和泥沙補給分析，撫河干流河段泥沙年補給量較少，河砂開采應結合河道現狀泥沙儲存量及有利于河道清淤疏浚等因素綜合確定，切勿超量開采引起砂石資源枯竭。

參考文獻

[1]江西省水利廳.江西河湖大典[R].南昌：江西省水利廳，2009.

[2]江西省水利規劃設計院.江西省撫河中下游河道采砂規劃[R].南昌：江西省水利規劃設計院，2013.