潛山站大斷面沖淤變化分析

焦顯松

潛山站大斷面沖淤變化分析

焦顯松

一、概述

（一）測站簡介

潛山水文站位于潛山縣城以西，安太公路大橋下300m潛水左岸，屬長江流域皖河水系，地理坐標為東經116°05'～116°33'，北緯 30°38'～30°46'。流域集水面積984km2。

本流域屬淺山區(qū)，降雨量豐沛。雨量主要集中在汛期，5～9月降水量占年降水總量的67%。流域多年平均降水量為1400mm，年最大降水量為2373.2mm，歷年最小降水量為917.5mm。

歷年最高洪水位31.82m，最低水位為河干，多年平均水位為28.46m。歷年最大流量4600m3/s,最小流量為0，常用臨時曲線法和連時序法推求流量。

歷年最大蒸發(fā)量為1695.2mm，年最小蒸發(fā)量為760.7mm，多年平均蒸發(fā)量為1372.6mm。年最大輸沙率為11300kg/s，年最小輸沙率為0，多年平均輸沙率為14.0kg/s，5～9月懸移質輸沙率占全年懸移質輸沙率的94.3%。年最大徑流量17.05×108m3，年最小徑流量3.13×108m3,多年平均徑流量為 8.41×108m3，5～9月徑流量占全年徑流量的86.5%。

（二）測驗河段及其附近河流情況

測驗河段順直，斷面近似于矩形，最大河寬400m。沙質河床，局部沖淤不定，低水時期無固定河槽，水位28.5m開始漫灘，兩岸沙質圩堤，塊石護坡，上游300m有安（慶）太（湖）公路大橋1座，斷面上游7.5km處，左岸有幸福河大閘，右岸有五半河大閘，斷面上游1km處，右岸有紅旗閘。低水影響斷面水位較顯著。河床因受到經常性沖淤，加上人類對河道的大量采砂，河床下切較大，測驗斷面穩(wěn)定性較差。

二、大斷面沖淤變化分析

（一）樣本資料的收集

樣本收集主要是1965～2009年實測大斷面資料，同步收集發(fā)生大洪水（1969年、1983年、1991年、1996年、1999年）實測大斷面資料及實測水位流量點據(jù)。

（二）實測大斷面多年沖淤變化分析

通過點繪1965～2009年潛山站實測大斷面可知,1969年河床平均河底高程為28.09m,2009年河床平均河底高程為26.70m，45年間河床平均下降1.39m。系列年中實測大斷面數(shù)據(jù)以5年為一個統(tǒng)計樣本組，統(tǒng)計分析該站實測大斷面多年平均河底高程變化情況（見表1），上個世紀60年代中期至上個世紀70年代末總體呈現(xiàn)沖刷態(tài)勢，近15年間河床多年平均河底高程下降0.44m，70年代末至80年代早期河床總體呈現(xiàn)淤積態(tài)勢，近5年間河床多年平均河底高程淤積0.51m，從上個世紀90年代早期開始河床河底高程的變化情況受人類采砂活動的影響較大，河床下切速度加快，至本世紀10年代中期，近15年期間河床多年平均河底高程下降1.03m,沖於變化保持相對穩(wěn)定的時間段為上個世紀80年代早期至90年代早期，河床多年平均河底高程僅僅下降0.19m。

系列年中以1996年為分界點，1965～1996和1996～2009年為2個統(tǒng)計樣本組，點繪歷年實測大斷面變化趨勢，河床多年平均河底高程為27.49m,第一個統(tǒng)計樣本組位于河床河底高程多年平均線以上，總體態(tài)勢為淤積。相對于河床河底高程多年平均線，該統(tǒng)計樣本中局部年份最大淤積高為0.71m(1991年)，最小淤積高為0m(1996年)。此段統(tǒng)計樣本中1991年以前，河床總體呈現(xiàn)淤積態(tài)勢，局部年份沖淤相互交替。河底多年平均高程第二個統(tǒng)計樣本組位于河床河底高程多年平均線以下，總體態(tài)勢為沖刷。河床下降趨勢實際上開始于1991年，1991年以后，將相鄰年份河床平均河底高程作對比分析。河床河底高程變化過程為：1991～1995年以沖為主，河床平均下降為0.43m；1995～1996年斷面略呈淤積態(tài)勢；沖刷為主的過程延續(xù)到2002年；隨著2002年潛水兩岸堤防加固工程的結束，人類取砂活動將會停止；2002～2009年以輕度淤積為主。

2個統(tǒng)計樣本組中河床河底平均高程變化趨勢表現(xiàn)出不同的變化特征，前一個樣本數(shù)據(jù)組河床河底平均高程出現(xiàn)2峰2谷的交替變化趨勢，2峰出現(xiàn)在1983年前后和1991年前后，2谷出現(xiàn)在1974年前后和1985年前后；而后一個樣本數(shù)據(jù)組河床河底平均高程卻出現(xiàn)總體單邊下切的態(tài)勢，單邊下切的原因主要受人類采砂因素影響。

（三）典型年大斷面沖淤變化分析

1.典型年汛前、汛后實測大斷面沖淤變化分析

統(tǒng)計該站發(fā)生較大洪水的1969年、1983年、1991年、1996年、1999年共 5年的汛前及汛后實測大斷面資料，做典型年大斷面沖淤變化分析。

1969年汛后大斷面與該年度汛前大斷面比較，河床沖刷主要分布在起點距22.4～140m之間，以起點距88.1m附近為例，汛前河底高程為27.86m，汛后河底高程為27.18m，點下降幅度為0.68m。淤積主要分布在起點距140～320m之間，以起點距217.7m處為例，汛前河底高程為28.22m，汛后河底高程為29.00m，點淤積幅度為0.78m。

1983年汛后大斷面與該年度汛前大斷面比較，河床沖刷主要分布在起點距29.7～110.0m之間，以起點距40.8m附近為例，汛前河底高程為29.47m，汛后大斷面河底高程為28.50m，點下降幅度為0.97m；淤積主要分布在起點距110～370m之間，以起點距352.6m處為例，汛前為28.52m，汛后河底高程為29.22m，點淤積幅度為0.70m。

1991年汛后大斷面與該年度汛前大斷面比較，河床沖刷主要分布在起點距42.3～112.7m之間，以起點距104.7m附近為例，汛前河底高程為28.40m，汛后大斷面河底高程為27.80m，點下降幅度為0.60m；淤積主要分布在起點距112.7～352.6m之間，以起點距285.0m處為例，汛前為28.50m，汛后河底高程為28.90m，點淤積幅度為0.40m。

1996年汛后大斷面與該年度汛前大斷面比較，河床總體呈現(xiàn)淤積態(tài)勢，以起點距270.0m處為例，汛前為27.80m，汛后河底高程為28.20m，點淤積幅度為0.40m。

1999年汛后大斷面與該年度汛前大斷面比較，河床沖刷主要分布在起點距100.0～263.0m之間，以起點距132.0m附近為例，汛前河底高程為27.60m，汛后大斷面河底高程為27.30m，點下降幅度為0.30m；淤積主要分布在起點距40.0～100.0m之間，以起點距60.0m處為例，汛前為24.70m，汛后河底高程為26.80m，點淤積幅度為2.10m。

以上統(tǒng)計分析顯示，在1969年、1983年、1991年等3年的典型年汛前、汛后實測大斷面資料中，大斷面河底高程呈現(xiàn)下切態(tài)勢的位置基本位于起點距22.4～140.0m之間，淤積主要位于起點距140.0～370.0m之間，而1996年整年度呈現(xiàn)淤積態(tài)勢，1999年下切位置由汛前的河左岸偏移至河中央，位置由汛前起點距44.1～86.1m偏移至汛后起點距100.0～263.0m之間。

表1 潛山站實測大斷面多年平均河底高程變化分析表

表2 典型年相鄰場次大洪水最低河底高程變化分析表

2.典型年相鄰場次洪水最低河底高程變化分析

統(tǒng)計分析典型年最大洪水和臨近場次洪水，每典型年分別挑選2場次（表2）做對比分析。

典型年中統(tǒng)計樣本中除1991年外，相鄰2場次洪水中最低河底高程均表現(xiàn)為淤積，淤積幅度最大的為0.08m（1999年），相對應的平均水深差值為0.75，兩者比值為10.6%；淤積幅度最小的為0m（1969年）。典型年中水位保持基本相等的不同年度的2場次最低河底高程的變化也較大，如690714和830705，2場次洪水的水位差值為0.06m,平均流速差值為 0.58（m/s）,最大流速差值為 0.97m，河底高程下降0.47m，相對應的平均水深差值為0.39m,兩者比值為121%。

1999年沖刷主要在河左岸，沖刷深度相對于河床相對穩(wěn)定的2005年河床低2.2m；沖刷寬度分別為31.2m,沖刷面積分別為68.6m2,當高水發(fā)生時，此沖刷面積只占總過水面積較小，以19960702號洪峰過水面積為對比標的，該沖刷面積分別占該場次峰頂洪峰過水面積的6.3%。

三、結語

潛山站大斷面分析成果顯示，多年河床河底平均高程總體態(tài)勢為淤積發(fā)生的年代主要是在上個世紀1965～1996年，最大淤高為0.71m(1991年)，最小淤積高為0m(1996年)。1991年以前，河床總體呈現(xiàn)淤積態(tài)勢，局部年份沖淤相互交替。1991年以后呈現(xiàn)單邊下切的現(xiàn)象。單邊下切的原因主要受人類采砂因素影響。

受沖淤變化影響的流量關系如果不經過很好的校正的話，水位流量關系點據(jù)群散亂無章，這又為該站的洪水預報方案提出一個新的課題，那就是如何將受沖淤變化影響作為預報校正因子應用到洪水預報中去，這項問題的解決還有待于在以后的工作中探索研究

安徽省安慶市水文局 246003）