北引渠首魚嘴工程區(qū)河勢演變分析及整治措施

馬國棟，李玉鵬，李曉丹

（黑龍江省引嫩工程管理處，黑龍江安達 151400）

1 魚嘴工程及其作用

1.1 魚嘴工程簡介

魚嘴工程位于訥河市拉哈鎮(zhèn)三江口，拉查公路西側(cè)，長70 m，首尾高差2.35 m，是重要的引水工程。為確保引水工程的安全，自1979年以來就開展了對魚嘴工程區(qū)河床變形的觀察及測量。觀測布局為：1979年自魚嘴末端向上游垂直于魚脊平行布設(shè)觀測斷面8個，后為觀測需求，增設(shè)4個橫斷面，總計12個橫斷面。本部測量是以魚脊為中心，以縱向中心線為零點，分別向左右兩側(cè)延伸，左側(cè)是渠道部分，右側(cè)是江道部分。一號斷面設(shè)在魚腮，縱向每10 m設(shè)一橫斷面，即相鄰斷面間距為10 m，每年汛后測繪該區(qū)域江道地形一次，分析本區(qū)河床變形規(guī)律。

1.2 魚嘴工程位置

魚嘴工程平面位置見圖1。

1.3 魚嘴工程作用

魚嘴工程區(qū)是渠首工程的重要組成部分，它的沖淤變化對分析河床水文演變規(guī)律、研究江道工程河勢變化的原因及特點、預(yù)估發(fā)展趨勢并對治理方案的進一步探討都將起到重要作用。

2 魚嘴工程區(qū)演變分析[1]

從歷年觀測資料分析來看：1992年以前魚嘴工程區(qū)渠道部分總體表現(xiàn)為沖刷，尤其是魚脊線進口的30 m范圍內(nèi)，造成該段河床嚴(yán)重下切，并在左岸形成一深坑，河床的嚴(yán)重下切造成了同級流量的水位下降，魚嘴工程分水能力降低，從而使引渠的引水能力降低。鑒于此種情況，我處于1992年冬季對魚嘴工程區(qū)魚脊線的進口30 m加高延長，其目的是恢復(fù)魚嘴分水功能，增加引渠的來水量。

圖1 魚嘴工程平面位置示意圖

隨著魚脊線的恢復(fù)再加上無壩引水的特點，在魚唇部位的魚脊線高程恢復(fù)到173.55 m。該部位的工程恢復(fù)，使原來的引水和分水條件都發(fā)生了變化。原工程的引水口在凹岸的偏下游，與水流的方向夾角25°，來水經(jīng)過該部位時，由于有彎道環(huán)流作用使靠近凹岸的水流深、急，泥沙又少，這是河流彎道的固有特性。而該工程的引水口設(shè)在彎道中心偏下游處，這里的環(huán)流作用比中點處的更為充分。由于河流彎道的這個特性，決定了引水口進水能力強的這個特點。同時又因為閘門屬于控制出流，一般閘門放水流量多控制在20 m3/s左右，而引水口的進水流量大于閘門下泄流量。因此，引水段就產(chǎn)生了雍水。而上游水流又直受渠道雍水的頂托作用和魚嘴工程束水能力強等因素的影響，故迫使大部分彎道水流經(jīng)魚嘴中下部斜流下泄，因此在此處又產(chǎn)生了人工環(huán)流。而這部分下泄的斜流又受到上游正面水流的不斷擁擠沖擊作用，控制了強大的斜流范圍上延，使斜流界限基本控制在魚唇部位。水流的這種特性決定了在魚嘴工程區(qū)河床就是逐年受到?jīng)_刷，攔沙坎也逐漸被破壞。

1992年對該部分工程的恢復(fù)（但沒有對攔沙坎進行恢復(fù)），使水流條件發(fā)生了改變，彎道環(huán)流作用不再突出明顯。而該段上游的江道繼續(xù)逐年下切，大量的泥沙不再隨著環(huán)流和斜流的作用向魚嘴的外側(cè)下游移動。此時，大量的泥沙先是堆積在破損的攔沙坎的前面，達到一定程度后泥沙就開始由該部位向魚嘴工程區(qū)渠道部分的下游移動，隨著時間推移在魚嘴和引渠交接段形成了淤積，導(dǎo)致該段的河底高程抬高，繼而導(dǎo)致整個引渠發(fā)生淤積。

從2002～2006年的實測資料分析來看，魚嘴工程區(qū)的渠道部分總體表現(xiàn)淤積，但主要還是發(fā)生在魚嘴工程區(qū)與引渠的交接處，淤積高度為0.30 m，最大淤積高度為1.20 m。其發(fā)生淤積的主要原因是上游河床的嚴(yán)重下切，而導(dǎo)致大量的泥沙被水流挾帶到該區(qū)域，渠道雍水的頂托使水流流速降低，大量的泥沙便淤積在該區(qū)域。

3 魚嘴工程區(qū)的演變對引水的影響

魚嘴工程區(qū)的淤積，導(dǎo)致該段河床的抬高，進而是比降降低，水流流速減小。該段上游河床又是逐年下切，當(dāng)?shù)土髁康臅r候，水位必然降低，在二者的作用下，導(dǎo)致引水量減小。通過近幾年對渠道引水量的觀測發(fā)現(xiàn)：當(dāng)大江來流量為200 m3/s時，2002年引水分流比為9.5%;2006年引水分流比為6.5%，引水分流比降低了3.0%。引水的急劇減少，阻礙了北引工程效益的發(fā)揮。

4 魚嘴工程整治措施及效果

4.1 整治措施[2]

鑒于該引水條件，2008年年初對江道上固床進行了整修加固。主要針對原固床潛壩進行加高，壅高魚嘴工程區(qū)江道水位。主要采用堆石壩體形式，外罩格賓網(wǎng);上下游坡比分別為1∶2和 1∶3，兩側(cè)護坦;壩體頂寬4 m，高程173.20 m。固床的整修加固將改變現(xiàn)有魚嘴工程區(qū)演變對引水帶來的影響。

4.2 整治效果

固床整修加固后，通過1 a中對工程運行的觀測，進行了各項數(shù)據(jù)的采集。并根據(jù)水文實測資料，進行對比分析，見表1。證明了渠道引水流量的增加主要原因是固床整修加固后恢復(fù)了其抬高引水口水位的功能。根據(jù)資料統(tǒng)計，2008年全年引水量3.492億m3，較 2007年的2.4億m3增加了45.5%，同級流量引水比增加了6.15%。

表1 整修加固前后引水流量關(guān)系統(tǒng)計表[3]

通過對比分析可以看出，固床的整修加固，調(diào)整了引水口處大江主槽的流速場分布，提高了引嫩取水口引水流量，達到了預(yù)期效果。同時也充分發(fā)揮了引嫩工程的引水效益，保證了引嫩工程的供水安全。

[1]魏永霞，王麗學(xué).工程水文學(xué)[M].北京：中國水利水電出版社，2005.

[2]王樹文，趙福忠，劉大偉.北引渠首引水口上游江道段演變對引水的影響[J]. 黑龍江水利科技，2008，36（1）：45.

[3]黑龍江省引嫩工程管理處訥河所水文站.引嫩工程管理處訥河水文站觀測資料匯編（2002～2006）[G].訥河：黑龍江省引嫩工程管理處訥河所水文站，2006.