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。主要測驗項目：主江、渠道水位及流量測驗。江口水文站測驗河段從上游至下游全長1 500 m，按照河道特性可分為3個不同特性的河段：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，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個斷面全部沖刷，平均沖刷0.06 m?？v觀整個江道，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，局部上只有八個斷面的深泓點發(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。河床深泓左右擺動較大的，河床平坦;擺動較小沖淤較大，總之整個測驗河段深泓動力軸線并未發(fā)生根本性的變化。

2007年與1994年相比，整個測驗河段深泓動力軸線略有變化：河底較為平坦，深泓動力軸線左右擺動，但其意義并不大，無實質(zhì)性變化。深泓動力軸線從近幾年測驗情況看，主江0+550斷面是河道“頂沖點”，水流過該斷面進入彎道，中低水期水流動力小，主流線曲率較大，一直到魚嘴下0+250斷面深泓動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)均為塊石護坡，減弱了水流對左岸的沖刷能力，保障了引水口正常運行。

引水角為河道與引水渠軸線的夾角。由本年度實測深泓動力軸線量得，引水角未發(fā)生變化仍為46°，與1994年的45°角相比只差1°，引水頂點在主江0+000斷面上與2006年相同，比1994年向里移15 m。護岸工程經(jīng)過近幾年的運行，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

本年度進行橫斷面測量時，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)，計算各橫斷面的面積進行分析。

3.1 橫斷面分析

通過繪制2007年與2006年各個橫斷面對比圖、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：整個測驗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水工程用水需要，對取水口渠道部分進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 沖淤量計算及分析

4.1 水位級選擇及沖淤量計算

河道地形測量自1994～2007年共進行了14次測量，其中1994年12月施測水位較高，且時間又靠前，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 測驗河段沖淤量分析

通過主江、魚嘴、渠道測驗河段各斷面沖淤量柱狀圖可知：整個測驗河段大體可分為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年整個江道以淤積為主，共計淤積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，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為平灘水位時的水面比降;B為造床流量時的河寬。

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;有極易沖刷的細沙河床α為5.5。α值可供河道整治規(guī)劃時參考使用，用這個值來決定整治河段的寬度和深度。本年度及歷年的α值計算詳見表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，由于整個測驗河段主江左岸、渠道左右兩岸及魚嘴以下斷面都有石頭護坡，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.