嘉陵江航道泥沙淤積原型觀測(cè)分析

傅博　鄭晴

【摘 要】 為更好地指導(dǎo)航道管理維護(hù)工作，促進(jìn)航運(yùn)發(fā)展，介紹嘉陵江航道泥沙淤積原型觀測(cè)情況，從河段基本情況、水沙特性、沖淤量及淤積變化、深泓剖面沖淤變化等4個(gè)方面進(jìn)行原型觀測(cè)分析。結(jié)果表明：嘉陵江河道受水庫(kù)回水影響，末端形成淤積造成航道中的水深不夠而礙航，或者因河底床沙運(yùn)動(dòng)劇烈形成沙坡而突然礙航。結(jié)合嘉陵江河段的沖淤分布確定重點(diǎn)礙航段，分析各段航道內(nèi)沖淤情況，為以后觀測(cè)治理工作提供可靠參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】 嘉陵江；航道；泥沙淤積；礙航

0 引 言

嘉陵江為長(zhǎng)江上游左岸的主要支流，于重慶市主城區(qū)匯入長(zhǎng)江，位于三峽庫(kù)區(qū)回水區(qū)范圍內(nèi)，其水流運(yùn)動(dòng)特性和河道沖淤規(guī)律均在一定程度上受到三峽水庫(kù)的影響。三峽水庫(kù)按照175 m蓄水后，不僅提高了長(zhǎng)江干流的航道條件，而且也促進(jìn)了嘉陵江支流航運(yùn)的飛速發(fā)展。新興的航運(yùn)業(yè)對(duì)受益地區(qū)具有極為重要的意義，因此庫(kù)區(qū)支流航運(yùn)的開(kāi)發(fā)，對(duì)重慶地區(qū)，乃至整個(gè)西部地區(qū)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展都極為重要。

隨著三峽水庫(kù)的運(yùn)行，庫(kù)區(qū)泥沙淤積礙航問(wèn)題逐漸顯現(xiàn)。三峽成庫(kù)后，嘉陵江河道受水庫(kù)回水影響，末端形成淤積造成航道中的水深不夠而礙航，或者因河床泥沙運(yùn)動(dòng)劇烈形成沙坡而突然礙航，導(dǎo)致船舶擱淺、無(wú)法進(jìn)入港區(qū)等。分析嘉陵江泥沙淤積原型觀測(cè)情況，了解其沖淤變化特性，有利于更好地指導(dǎo)航道管理維護(hù)工作，促進(jìn)航運(yùn)發(fā)展。

1 原型觀測(cè)情況

嘉陵江原型觀測(cè)時(shí)間為2012―2014年，觀測(cè)點(diǎn)有河口至回水段地形及20個(gè)典型斷面。根據(jù)前期觀測(cè)分析，于2015年調(diào)整觀測(cè)方案，不再進(jìn)行全河段的地形觀測(cè)，改為觀測(cè)10余個(gè)重點(diǎn)灘險(xiǎn)河段的地形，并適當(dāng)增加年內(nèi)測(cè)次，增加典型斷面觀測(cè)個(gè)數(shù)，并根據(jù)重點(diǎn)灘險(xiǎn)河段位置進(jìn)行布置，不再沿河段均勻布置。

2 原型觀測(cè)分析

2.1 河段基本情況

嘉陵江是長(zhǎng)江支流中流域面積最大的河流，嘉陵江干流、渠江、涪江三大河流構(gòu)成扇形向心水系。嘉陵江干流全長(zhǎng)1 120 km，流域面積約16萬(wàn)km2。

嘉陵江重慶河口至回水變動(dòng)河段大約有，大部分流經(jīng)丘陵和平原地帶，河段蜿蜒曲折、寬窄相間，河段兩岸岸坡較陡峭，多有石盤(pán)、石咀凸入江中，岸線凸凹不平。受地質(zhì)構(gòu)造和巖性變化的影響，嘉陵江深泓縱剖面沿程起伏變化較大，呈鋸齒狀，最大高差逾20 m。嘉陵江下切深度受長(zhǎng)江水位控制，其縱剖面坡降小于長(zhǎng)江干流段，平均坡降為3∶。河段河床橫斷面隨來(lái)水來(lái)沙，因邊界條件不同而存在差異。據(jù)統(tǒng)計(jì)，橫斷面幾何形態(tài)可分為“U”形斷面和“V”形斷面兩種類(lèi)型。一般峽谷段河谷狹窄陡峻，河床形態(tài)呈“V”形；寬谷段江面寬緩，呈“U”形。

選擇1991年汛前、1992年汛后和2003年汛前（2003年后未有系統(tǒng)的洲灘勘察）有代表性的洲灘進(jìn)行試坑法取樣，試坑尺寸為1.0 m ？.0 m ？.0 m。從沿程看，嘉陵江河段床沙明顯小于長(zhǎng)江干流，床沙粒徑略有細(xì)化。

2.2 水沙特性

北碚水文站是嘉陵江流域的控制站，位于白廟子河段，河道順直，兩岸陡峻，斷面呈“V”形深槽，是典型的“窄深式”河床。

嘉陵江流域徑流主要由降水補(bǔ)給，徑流豐沛，其中北碚水文站多年平均流量2 076 m3/s，年徑流量70 740 m3。流域內(nèi)年降雨量分布比較集中：5―9月降雨量占全年總降雨量的77.0%；當(dāng)年12月―次年2月為全年降水量最少的季節(jié)，僅占全年降水總量的3.2%。

嘉陵江流域是長(zhǎng)江各大支流中水土流失比較嚴(yán)重的地區(qū)之一，2000―2016年間全流域水土流失面積達(dá)8.28萬(wàn)km2，占流域總面積的近52.0%，流域多年平均輸沙量約為10 642萬(wàn)t，是長(zhǎng)江流域泥沙的重要源區(qū)。嘉陵江泥沙以懸移質(zhì)為主，且細(xì)顆粒所占比例很大。從2000―2016年懸移質(zhì)泥沙平均級(jí)配來(lái)看，小于0.031 mm的細(xì)沙占82.0%。

北碚水文站無(wú)推移質(zhì)泥沙實(shí)測(cè)資料，根據(jù)推移質(zhì)泥沙調(diào)查和床沙取樣分析，采用愛(ài)因斯坦公式，計(jì)算得到該河段多年平均推移質(zhì)輸沙量為12.48萬(wàn)t。

2016年嘉陵江重慶河段來(lái)水量變化：1―4月嘉陵江流量較平穩(wěn)，基本在1 000 m3/s以下波動(dòng)，4月下旬流量開(kāi)始逐漸上漲；汛期未出現(xiàn)大洪水，最大流量為 m3/s，水位為181.30 m，出現(xiàn)在7月1日；9月后流量逐漸減少至 m3/s以下；10月下旬出現(xiàn)秋汛，10月26日洪峰流量達(dá)到 m3/s。

2016年北碚水文站徑流量為410.7億m3，較多年均值、1956―1990年、1991―2002年、2003―2015年和2015年分別偏少38%、41%、22%、37%、18%。

2.3 沖淤量和淤積變化

根據(jù)嘉陵江重慶河段每年固定斷面資料，采用斷面法，計(jì)算得本河段2010年10月―2014年10月沖淤量（見(jiàn)表1）。

受三峽水庫(kù)蓄水位抬升影響，汛期后嘉陵江重慶河段水位抬升，水動(dòng)力條件減弱，沖刷作用減弱，易導(dǎo)致河段累積性淤積。但近年來(lái)，上游來(lái)沙量持續(xù)減少，使得嘉陵江河段并未表現(xiàn)出淤積。自2010年來(lái)，嘉陵江重慶河段以沖刷為主，且沖刷主要發(fā)生在主槽內(nèi)，邊灘時(shí)有沖淤。

2010―2014年嘉陵江重慶河段斷面沖刷最大的部位為紅巖村河段，共沖刷96.0萬(wàn)m3，且呈現(xiàn)出灘槽均沖、沖槽為主的現(xiàn)象；淤積較為明顯的部位為上沙灣河段，共淤積52.0萬(wàn)m3，表現(xiàn)為淤灘沖槽。

2.4 深泓縱剖面沖淤變化

從嘉陵江重慶河段2010―2014年深泓高差沿程變化（見(jiàn)圖1）來(lái)看，本河段深泓縱剖面有沖有淤，總體略有沖刷，深泓平均刷深0.21 m，深泓最大淤積厚度為3.8 m。

3 結(jié) 語(yǔ)

（1）2016年嘉陵江北碚水文站輸沙量進(jìn)一步減少，年輸沙總量107萬(wàn)t，較2015年偏少89%，較2009―2015年均值偏少97%。從年內(nèi)變化過(guò)程來(lái)看，徑流量以汛期偏少為主，輸沙量也以汛期減少為主。

（2）受三峽蓄水影響，嘉陵江河段蓄水期比降隨著壩前水位壅高而逐漸減小，消落期比降隨著壩前水位的逐步消落而逐漸增大，2016年消落期壩前水位較往年同期偏高，因此嘉陵江河段比降偏小。汛期嘉陵江基本為天然情況，比降主要受來(lái)水量和匯流比等因素影響，上游來(lái)水偏少，汛期比降較往年偏小。

（3）受河床組成限制和近年來(lái)嘉陵江河段多為中水小沙年影響，嘉陵江重慶河段深泓縱剖面有沖有淤，總體雖略有沖刷，但變化幅度較小，整體保持穩(wěn)定。

（4）各河段沖淤相間，雖整體無(wú)較大程度淤積，但航道范圍內(nèi)局部仍存在一定淤積，對(duì)通航產(chǎn)生不利影響。

（5）由于各河段年內(nèi)存在沖淤交替現(xiàn)象，因此在消落期后期及汛末蓄水初期水深較淺時(shí)，通航條件較差的重點(diǎn)灘險(xiǎn)段仍存在出淺礙航風(fēng)險(xiǎn)。

（6）近年來(lái)，長(zhǎng)江上游的輸沙量受水利工程、降雨分布、水土保持工程、采砂等因素的影響大幅減少，三峽庫(kù)區(qū)內(nèi)泥沙淤積特別是變動(dòng)回水區(qū)內(nèi)的泥沙淤積并不顯著，三峽蓄水對(duì)其整體沖淤特性并未產(chǎn)生顛覆性影響。但就航道而言，局部河段仍存在短時(shí)段內(nèi)的淤積，對(duì)于富余水深不足的河段來(lái)說(shuō)，淤積物若不能及時(shí)得到?jīng)_刷，則會(huì)導(dǎo)致航道水深不足，因此需對(duì)其進(jìn)行持續(xù)觀測(cè)分析，以更好地指導(dǎo)航道維護(hù)。