黑龍江省嫩江段中小洪水糙率分析

張忠萍，李 輝

(1.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;2.齊齊哈爾水文局，黑龍江齊齊哈爾161005)

1 流域概況

嫩江是松花江的最大支流，發(fā)源于大興安嶺北部的伊勒呼里山南麓，在肇源縣三站東南約15 km處匯入松花江。從源頭至河口全長1 416 km，流域面積29.85萬km2，我省境內(nèi)面積10.3萬km2。

根據(jù)地形、地貌及河谷特征，嫩江干流分為3段，由發(fā)源地至嫩江縣城為上游，江道長661 km。河源區(qū)為著名的大興安嶺山地林區(qū)，群山聳立，森林茂密，河谷狹窄，水面寬100～200 m，河床組成多為礫石。河源區(qū)以下，江道逐漸變寬，相繼有支流匯入，水量增大，河谷寬度可達(dá)5～10 km。嫩江縣城以下至尼爾基為中游，江道長122 km。兩岸多低山丘陵，地勢(shì)較上游段平坦，兩岸不對(duì)稱，特別是左岸，河谷很寬。中游段支流較少，嫩江縣城下游4 km處，嫩江右岸有較大支流甘河匯入干流外，其余均為一些小支流或小山溪。從尼爾基到三岔河口為下游段，江道長587 km。此江段進(jìn)入廣闊的松嫩平原地帶，江道蜿蜒曲折，沙灘、沙洲、江汊多，江道多呈網(wǎng)狀，兩岸灘地分布著泡沼、濕地和牛軛湖。齊齊哈爾市以上江道主槽水面寬300～400 m，水深3～4 m。下游江段河網(wǎng)密度較大，右岸有諾敏河、雅魯河、綽爾河、洮兒河、霍林河等大支流匯入嫩江，左岸廣大地區(qū)基本屬于內(nèi)陸閉流區(qū)，有大片沼澤、連環(huán)湖和濕洼地。河床多為細(xì)沙組成。從河源到三岔河口高差900 m。

嫩江支流多在右岸，流域面積＞1萬km2的支流共有8條，其中6條在右岸，左右岸支流均發(fā)源于大小興安嶺各支脈，且是順著大小興安嶺坡面而形成，東北至西南向，或是西北至東南向匯入干流。

嫩江流域在嫩江中游莫力達(dá)瓦達(dá)斡爾旗鏡內(nèi)修建了尼爾基水庫，嫩江下游左岸建有大慶、紅旗泡、太平湖、音河、雙陽河等大型水庫，嫩江右岸建有察爾森、月亮泡等大型水庫。

嫩江歷史最大洪水發(fā)生年份是1998年，江橋水文站洪峰流量為26 400 m3/s，富拉爾基水文站洪峰流量25 500 m3/s，同盟水文站洪峰流量12 300 m3/s。

2 測(cè)站布設(shè)

我局于2006年4月對(duì)嫩江(齊齊哈爾內(nèi)段)干流進(jìn)行了實(shí)地勘查，選定布設(shè)了4個(gè)比降、糙率監(jiān)測(cè)斷面，斷面詳情見表1。

表1 黑龍江省嫩江中小洪水糙率監(jiān)測(cè)斷面一覽表

3 各站所在河段河流特征及土壤植被情況

1)同盟(主槽)站:監(jiān)測(cè)斷面位于甘南縣東陽鎮(zhèn)沿江村，測(cè)驗(yàn)河段順直長度600 m左右，距河口距離514 km。測(cè)驗(yàn)河段常年暢通的有兩股水流，俗稱“頭道江”和“三道江”，兩股流間距800 m，頭道江主槽靠近右岸，右岸為陡岸，沖涮嚴(yán)重。當(dāng)水位在167.30 m左右時(shí)，另一股距主槽1 700 m的“四道江”開始過水。當(dāng)水位達(dá)168.30 m時(shí)，距主槽100 m處的“二道江”也開始行洪。當(dāng)水位達(dá)168.80 m以上時(shí)開始跑灘。測(cè)驗(yàn)斷面兩岸為土堤。主槽河床由泥沙和礫石組成，灘地為耕地、草甸子和灌木叢。

2)富拉爾基站:監(jiān)測(cè)斷面位于齊齊哈爾市富拉爾基區(qū)，測(cè)驗(yàn)河段順直長度約2 000 m，距河口距離459 km。流速橫向分布較均勻。測(cè)驗(yàn)河段右岸為高地，迎水坡為砌石護(hù)坡，地面高程為146.20 m，可控制歷年最高水位，左岸也為高地控制，高水期間有近300 m跑灘。河床由細(xì)沙組成。

3)江橋站:監(jiān)測(cè)斷面位于泰來縣江橋鎮(zhèn)，測(cè)驗(yàn)河段略有彎曲，距河口距離270 km。流速橫向分布較均勻。右岸為高地控制，左岸約10 km的灘地上有大量的農(nóng)田。左岸河槽約5 km處有土堤控制。河床由細(xì)沙組成。

4)半拉山:監(jiān)測(cè)斷面位于江橋水文站下游37 km處，測(cè)驗(yàn)河段順直長度2 000 m，距河口距離233 km。流速橫向分布較均勻。右岸有國堤控制，左岸上為灘地，主槽河床由細(xì)沙組成，灘地土質(zhì)為黑黏土，土層厚約30 cm，下層為細(xì)沙。起點(diǎn)距1 400～1 470 m和3 800～3 890 m有兩處串溝，水位在135 m以上時(shí)串溝過水。

4 測(cè)驗(yàn)情況

測(cè)驗(yàn)次數(shù):以滿足確定水位流量關(guān)系曲線為原則，各測(cè)站流量測(cè)驗(yàn)測(cè)次，均勻分布于各水位級(jí)并基本控制流量變化過程。

測(cè)驗(yàn)精度:各測(cè)站流量測(cè)驗(yàn)斷面均達(dá)到二類以上精度站流量測(cè)驗(yàn)隨機(jī)不確定度標(biāo)準(zhǔn)。

本年水位級(jí)屬于中低水年份。

5 糙率分析成果

根據(jù)各站實(shí)測(cè)斷面流量，進(jìn)行分析不同水位級(jí)別條件下河床糙率變化規(guī)律及沿程變化情況。用實(shí)測(cè)斷面流量計(jì)算出糙率，點(diǎn)繪水位與糙率相關(guān)圖，根據(jù)曲線走點(diǎn)群中間來定相關(guān)線，分析得出不同水位級(jí)條件下各河床糙率，通過相關(guān)分析，得出河床水位糙率變化規(guī)律。

5.1 同盟站

通過對(duì)同盟站斷面實(shí)測(cè)糙率成果表分析，得出主槽及三道江水位糙率變化規(guī)律，同盟站主槽和三道江河床糙率都隨水位上漲而逐漸減小，三道江糙率隨水位上漲遞減幅度較大，主槽糙率變化不大。主槽水位165.20～166.30 m，糙率0.022～0.019;水位166.30～168.80 m時(shí)，河床糙率變化極小，基本穩(wěn)定在0.019～0.018。主槽水位達(dá)168.80 m時(shí)開始跑灘，糙率增大。見表2。

表2 同盟站不同水位級(jí)別條件下河床糙率成果表(主槽)

表3 同盟站不同水位級(jí)別條件下河床糙率成果表(三道江)

5.2 富拉爾基站

通過對(duì)富拉爾基站斷面實(shí)測(cè)糙率成果表分析，得出富拉爾基站水位糙率變化規(guī)律，河床糙率隨水位上漲而逐漸減小，糙率變化幅度較大。水位138.80～139.80 m，糙率0.138～0.052;水位 139.80～141.15 m，糙率 0.052～0.020;水位141.15～144.00 m，糙率變化極小，基本穩(wěn)定在0.020～0.019。水位達(dá)144.00 m時(shí)開始跑灘，糙率增大。見表4。

5.3 江橋站

通過對(duì)江橋站斷面實(shí)測(cè)糙率成果表分析，得出江橋站水位糙率變化規(guī)律，河床糙率隨水位上漲而逐漸減小，變化幅度不大。水位133.54～135.00 m，糙率0.043～0.027;水位135.00～136.34 m，糙率 0.027～0.017;水位 136.34～138.50 m時(shí)，糙率變化極小，基本穩(wěn)定在0.017～0.016，水位達(dá)138.50 m時(shí)開始跑灘，糙率增大。見表5。

表4 富拉爾基站不同水位級(jí)別條件下河床糙率成果表

表5 江橋站不同水位級(jí)別條件下河床糙率成果表

5.4 半拉山站

通過對(duì)半拉山站斷面實(shí)測(cè)糙率成果表分析，得出半拉山站水位糙率變化規(guī)律，河床糙率隨水位上漲而逐漸減小，變化幅度不大。水位131.50～132.80 m，糙率0.028～0.021，水位132.80～135.00 m時(shí)，糙率變化極小，基本穩(wěn)定在0.021～0.020，水位達(dá)138.50 m時(shí)開始跑灘，糙率增大。見表6。

表6 半拉山站不同水位級(jí)別條件下河床糙率成果表

6 嫩江河段糙率沿程變化情況

通過對(duì)嫩江同盟、富拉爾基、江橋、半拉山四個(gè)斷面的監(jiān)測(cè)得出，嫩江從尼爾基至白沙灘江段河床糙率沿程變化不大，主要原因是河床都為細(xì)沙組成，河槽為單式河槽，今年的洪水都在主槽內(nèi)變化，受植被影響較小?？偟内厔?shì)是糙率從上游到下游逐漸增大，隨水位的上漲而逐漸減小。

同盟站、江橋站、半拉山站三個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的糙率相差不大，呈逐漸增大趨勢(shì)。同盟站為0.018～0.022，糙率較小;江橋站為0.016～0.043，測(cè)驗(yàn)河段處于嫩江中下游的束狹段，河道略有彎曲，主槽有鐵路江橋阻水，糙率較大;半拉山站為0.020～0.028，糙率較小;富拉爾基站糙率為最大0.019～0.138，原因?yàn)?①斷面上游新建有鐵路橋，橋墩阻水致使上游水位雍高，比降增大，造成糙率偏大。②原鐵路橋墩炸毀后碎石散落河底，造成糙率偏大。詳見表7。

7 2003年、2005年嫩江洪水在歷年洪水中的地位

嫩江歷史最大洪水發(fā)生在1998年，其代表站江橋站最高水位142.37 m，最大洪峰流量為26 400 m3/s，其重現(xiàn)期為205 a一遇。次大洪水發(fā)生在 1932年，最大洪峰流量15 600 m3/s。

嫩江2003年屬于中水年分，主要代表站富拉爾基站最高水位144.68 m，最大流量5 480 m3/s，相當(dāng)于7 a一遇洪水;江橋站最高水位140.27 m，最大流量6 160 m3/s，相當(dāng)于7 a一遇洪水。

嫩江2005年屬于枯水年分，主要代表站富拉爾基站最高水位141.70 m，最大流量1 140 m3/s，相當(dāng)于3 a一遇洪水;江橋站最高水位138.96 m，流量為3 550 m3/s，相當(dāng)于2 a一遇洪水。

表7 嫩江河段各站糙率沿程變化表

［1］水利部國際合作與科技司.水利技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)匯編水文卷［G］.北京:中國水利水電出版社，2002.

［2］水利部長江水利委員會(huì).SL338－2006水文測(cè)船測(cè)驗(yàn)規(guī)范［S］.北京:中國水利水電出版社，2006.