人類活動深刻影響下的航道維護設計水位變化及確定——以東江下游博羅站為例

游夢琦

摘 要：通過對東江下游沿程各水文（位）站不同時期設計最低通航水位進行計算，研究受人工采砂和梯級樞紐建設影響下基本站設計最低通航水位變化情況，并分析未來發展趨勢，為東江下游航道建設和維護設計水位確定提供參考。

關鍵詞：設計最低通航水位 人工采砂 梯級樞紐 東江下游

1.前言

東江作為連接東江上游和下游珠三角地區的重要通道，也是廣東省人工開發程度最高的河流之一。在人工采砂、樞紐建設等人類活動的干擾下，原來有規律的水文要素發生了不規律的變化，進而也影響到了與航道建設及維護管理密切相關的一個重要工程技術參數—設計水位，使之也發生了與以前天然情況下不一樣的變化趨勢，需要采取動態的方法對其確定方法進行確定，以確保航道建設和航道維護工作順利開展。本文以最為典型的東江干流博羅水文站為例，進行分析和探討。

2.東江及博羅站概況

東江干流發源于江西省尋鄔縣椏髻缽，由東北向西南流經廣東省龍川、博羅、惠陽等縣市，至東莞石龍鎮分南（東莞水道）、北（東江北干流）兩水道進入獅子洋。東江下游航道惠州至東江口段全長116km，通航500-1000t級船舶。

東江下游河段控制水文站為博羅站，該站位于博羅縣羅陽鎮江東村，于1953年8月17日由珠江水利工程總局設立為水文站，1969年1月又向下游遷移537m，改稱博羅（二）站。

3.對河段水文要素影響較大的人類活動情況

對博羅站水文要素影響較大的人類活動包括惠州東江水利樞紐建設及人工采砂。

3.1惠州東江水利樞紐建設及運行調度情況

惠州東江水利樞紐于2004年開始建設，2007年建成運營，樞紐為低水頭無調節徑流式電站，正常蓄水位10.5m（珠基，下同），最低運行水位9.0m，船閘下游設計最低通航水位0.2m，閘室有效尺度120×16×3.0m，通航500t級船舶。

3.2河段采砂情況

根據多次現場及向沿河水利、水文部門調查結果，可知目前東江下游大規模的人工采砂活動情況如下：東江干流大規模無序采砂活動始于上世紀90年代，自下而上大規模逐年上溯，近期隨著樞紐建設、岸堤保護、樞紐保護等原因，截止目前東江博羅段采砂已經基本停止，造成河床大幅下切的由下而上的采砂活動止于博羅大橋橋下。

4.人類活動深刻影響下東江下游航道維護設計水位分析計算

4.1受人工采砂影響下的博羅站設計水位確定

如何確定受人類活動影響深刻河段的設計水位，此前相關研究和航道整治工程實踐已經給出了好的方法，即流量保證率頻率法，具體做法是：參照規范規定的水位保證率頻率分析法，通過統計分析站點多年流量資料，確定設計最小通航流量，然后通過查相應年份的當年確定的水文站水位流量關系曲線，獲得相應水位，即可作為來年該站點設計最低通航水位及航道維護水位。

按照此方法，首先收集惠州東江水利樞紐建成前13年的流量資料系列（1989-2002），采用流量保證率法，分析計算出博羅站保證率95%、五年一遇的流量為236m3/s，然后據此流量查博羅站相應年份水位，得出的水位值即為相應設計水位值。

由表1確定設計水位值可知，惠州東江水利樞紐建成前，博羅站設計水位主要受人工采砂影響，這一人類活動在距離博羅站較遠（30km以上）時（1991～1997年），水位受其影響每年略微下降，每年下降幅度值在10cm左右；后續隨著下游大規模挖沙點距離水文站越來越近，水位下降幅度越來越大，每年以10cm以上速度繼續下降，最大降幅發生在挖沙活動距離博羅站約10km處時的2001～2006年，每年下降幅度超過30cm。到2006年，博羅段采砂區域已經到了博羅大橋下游，加之岸坡不穩導致博羅河段嚴格控制采砂活動，2005-2006年水位明顯下降趨勢受到控制。

4.2惠州東江水利樞紐建成后設計水位變化趨勢分析

2007年，惠州東江水利樞紐建成，下游采砂已經控制，樞紐至博羅大橋之間的處于人工采沙后水淺流急以及樞紐運行調度清水下泄沖刷綜合影響河段，同時受采砂疏通河道潮汐上溯影響，枯水期已經影響到東江樞紐壩下。

這三大人類活動影響要素對博羅站設計水位影響，主要體現在以下幾個方面：首先由于樞紐運行調度，下泄枯水基流有一定程度增加，經對2007-2017年博羅站流量資料統計計算，保證率為95%的流量已經增加至270m3/s；其次其對設計水位影響也較為明顯，呈現出與以前不一樣的變化規律。如依據相應年份水文資料，查得當年與現階段設計流量最接近流量對應水位如表2。

由表2數據統計結果表明，樞紐建成后，下泄基流基本有保障，部分年份最小流量都超過400m3/s，雖然河床調整在采砂后效應及清水下泄沖刷影響還在持續，但較之采砂劇烈影響時期已經明顯減緩，同時由于下游潮汐已經回溯影響到壩下，因此近似設計流量對應水位也相對比較穩定，總體穩定趨勢明顯。

4.3博羅站設計最低通航水位確定

由上分析可見，近10年來，隨著大規模人工采砂活動停止，潮汐上溯及樞紐下泄沖刷影響，博羅站所在航道段設計水位基本穩定，因此依據最新資料確定的設計最低通航水位可以作為未來一段時期內航道維護設計水位。經查取2017年水位流量關系曲線，270m3/s 對應水位為0.39m，此即為該站設計最低通航水位。

5.小結

20世紀90年代以來，河床無序過度采砂使得東江下游河段河床深切，水位下降明顯，潮汐影響范圍上溯。在博羅縣城河段，受無序人工采砂影響，在一段時間內（主要是2001～2005年）水位受采砂導致的河床下切直接影響逐年下降十分迅速，博羅站年最低水位逐次走低；2006年以來，隨著水行政主管部門對采砂的管理力度加強，采砂逐步走向有序化，該河段采砂規模顯著減小，直至停止。但由于惠州東江水利樞紐建成蓄水發電，該河段河床目前仍處于較強的清水沖刷和采砂造成的陡比降水流沖刷狀態，水位仍在不斷降低，但同時受到河口潮汐上溯影響，設計水位已經處于穩定階段。