飛來峽水庫建成運行后連江高道站斷面變化分析

何際斌

（廣東省水文局清遠水文分局，廣東 清遠 511599）

眾所周知， 水利工程的建成運行對于天然河道的水文、河床、水環境、水生態會造成很大影響。本文通過分析連江控制站高道站在飛來峽水庫建成運行后近20年來的河道斷面實測資料，研究其變化情況。對連江洪水預報、北江防汛抗旱、北江航運安全、水庫下游供水、水庫庫區河床變化、水庫上下游水資源水環境變化及水庫防洪安全調度具有重要意義。

1 概況及其影響

1.1 概況

飛來峽水庫位于廣東省清遠市清城區飛來峽鎮境內，是一座以防洪為主，兼有航運、發電、水資源調配及改善生態環境功能的綜合利用的大型水利樞紐。 水庫攔腰北江干流，控制流域面積34097km2，占北江流域面積的73%，水庫正常蓄水位為24.00m，總庫容19.04億m3。 水庫自1999年建成運行， 到目前為止，已經運行二十幾年［1］。

1.2 建成后影響

二十幾年來， 飛來峽水庫在防洪減災方面發揮了巨大作用， 同時也對上下游的水環境產生了重要影響。 大壩壩址以上回水地區已回溯至北江干流英德境內的白石窯水庫大壩下游， 滃江干流英德境內長湖水庫大壩下游， 連江干流英德境內西牛航運樞紐大壩下游。庫區的河床、水資源及水環境已經發生了重大改變。 水庫的安全運行對大壩下游的清遠市主城區、佛山市主城區、廣州市主城區、珠三角地區乃至粵港澳大灣區等廣大經濟富庶地區的防洪安全具有很大影響。

2 連江概況及控制站高道站情況

2.1 連江概況

連江，古稱湟水，又稱小北江，是珠江流域北江水系的最大支流。 連江發源于連州市星子鎮潭嶺村三姊妹峰，上游干流為星子河，到連州城區鸕鶿嘴與東陂河匯合后，始稱連江。 連江干流流經連州市、陽山縣、英德市等三縣（市），于英德市連江口鎮江口咀匯入北江。 流域面積10061km2， 干流河長275km，平均坡降為0.077%。連江的流域面積占飛來峽水庫集水面積的三分之一，其來水對庫區來講具有很大影響。

2.2 連江控制站高道站概況

高道水文站位于清遠市英德市西牛鎮高道村，控制面積9007km2，是連江的總控制站，占連江總面積的90%， 多年平均徑流量107.8m3， 折合年徑流深1197.4mm，距離飛來峽水庫約50km。 高道站為國家基本水文站，具有降水、水位、流量、蒸發等測驗功能， 河床斷面的變化對于水文測驗及水文預報具有重要影響。因此，分析飛來峽水庫建成后高道站斷面的變化意義十分重大［2］。

本文從水文學、 數理統計學等方面， 對高道站2001—2020年近20年的斷面資料進行研究分析［3］。

3 連江高道站近20年來河道斷面分析

3.1 河道斷面情況

根據水文實測資料， 將高道站從2001—2020年的河道斷面圖繪制在一起［4］，如圖1，單將2001年和2020年兩年的河道斷面圖繪制在一起，如圖2。

從圖1、圖2可以看出：①高道站近20年來河床有不斷下切趨勢。 ②2001年河底河床明顯在最上面，2019年河床明顯在最下面，2007年河床在右岸（注：起點距0樁在右岸）明顯下切，2003年后河床明顯左傾。③2001年與2020年相比，斷面往左岸下切比較嚴重，河床變化較大［2］。

圖1 連江高道站2001—2020年河道斷面

圖2 連江高道站2001年和2020年河道斷面變化情況

3.2 從過水面積分析河床斷面的變化

確定河床的變化情況， 通過分析其過水面積是其中的一種方法。但水位變化是不確定的，時刻都在發生變化，每次施測大斷面的水位也不一樣，沒有一個統一標準。 為了統一標準，采用假定法，選定一個假設水位，可以覆蓋20年來施測的所有河道斷面，然后對這些資料進行對比。 按照水文有關規定及統計方法，選定水位34.00m作為假定水位，左右兩岸對應34.00m的地方利用內插值方法進行補充， 然后計算每一年對應的過水面積、水面寬、平均水深、平均河底高程、最大水深及最低河底高程［4］。 如表1。

表1 連江高道站2001—2020年河道斷面統計分析（以34.00m水位計算）單位：m

續表1

將年份及河道過水面積繪制關系趨勢變化圖，如圖3，由表1及圖3可知：①飛來峽水庫建成運行后，高道站河道斷面面積呈現逐漸增大趨勢，兩者相關系數達0.70，同一水位情況下面積增大，水面寬在2004年以后基本變化不大，說明河床在不斷下切。②以2010年為界，前10年面積增加較快，后10年則較為平緩。③河道斷面面積最大3760m2（2017年），最小出現在3240m2（2001年），兩者相差520m2，最大是最小的1.2倍。

圖3 連江高道站2001—2020年河道斷面過水面積變化趨勢（以34.00m水位計算）

3.3 從水面寬及平均河底高程來分析河床斷面的變化

由圖2、圖3及表1可知，近20年來高道站平均水面寬238m （以34.00m水位來計算），2004年變化較大之后趨于穩定，比之前3年（2001—2003年）偏大8～12m，平均偏離9m。

將年份及平均河底高程繪制成關系圖［4］，如圖4。由表1及圖4可知：20年來高道站的平均河底高程平均值為23.40m，隨著時間推移，斷面平均河底高程在前10年總體下切，后10年基本趨于穩定。

圖4 連江高道站2001—2020年河道斷面平均河底高程變化趨勢

3.4 從最低河底高程分析河床斷面的變化

將年份及最低河底高程繪制成關系趨勢如圖5。

圖5 連江高道站2001—2020年河道斷面最低河底高程變化趨勢

由表1及圖5可知：①近20年來，高道站的最低河底高程持續走低，說明河床在不斷下切。②自2013年以后最低河底高程全面降至14.10m以下 （平均最低河底高程為14.59m），下切更加嚴重。 ③最低河底高程最高為16.50m（2001年），最低為12.92m（2017年），兩者相差3.58m。

4 結語

通過分析研究連江高道站在飛來峽水庫建成運行后近20年來的河道斷面資料變化情況，可以得知：

（1）從河道過水面積、平均河底高程、最低河底高程都發現高道站的河道斷面在不斷下切， 前十年下切得比較嚴重，后十年比較平緩，最低河底高程也不斷走低。

（2）斷面的變化對于連江流域水文系列資料的影響很大，水位變化直接影響著連江洪水預報方案的修改、北江防汛抗旱工作方案的調整。

（3）河道河床的變化十分復雜，從高道站的河道變化來看，對于飛來峽水庫庫區、連江干流、北江干流的航運也有一定影響。

（4）河道變化情況對于飛來峽水庫庫區河底變化、水庫上下游水資源、水環境改變及水生態影響不小，庫容曲線也可以優化調整。

（5）鑒于飛來峽水庫的安全運行影響著下游清遠市、佛山市、廣州市、珠三角及粵港澳大灣區等廣大經濟富庶地區的供水、防洪、抗旱安全，高道站的河道斷面變化在影響水庫蓄水調水的前提下， 亦可為省、流域、市、縣等水行政主管部門水庫安全調度提供參考。