近十年來西江下游（肇慶大橋至九江沙口段）河床演變特性及設計水位響應分析

袁殷

摘 要：本文根據(jù)近十年來基本站水沙變化及河段河床演變分析，研究河床演變的主要特點，計算馬口、天河站設計最低通航水位值并分析其響應變化。

關鍵詞：西江下游 河床演變 設計水位 響應變化

近十年來，受河床采砂及上游樞紐建設影響，西江干流河床來水來沙條件發(fā)現(xiàn)較大變化，河床下切，同流量級水位下降，設計水位也將隨之調(diào)整。廣東省西江航道局轄區(qū)界首至九江沙口航道全長274km，其中界首至肇慶大橋171km航道設計水位近10年進行了兩次修訂，分別在2008年西江（界首至肇慶）航道整治工程（2000噸級航道）及2015年西江（界首至肇慶）航道擴能升級工程開展修訂工作；而西江下游（肇慶大橋至九江沙口段）設計水位仍沿用1995年《西江下游肇慶～虎跳門航道整治工程初步設計》成果，至今已有20年，受上游來水來沙條件變化及采砂等人類活動影響，考慮上下游設計水位銜接，亟需對該河段的設計水位進行分析調(diào)整，并據(jù)此探究其演變特點及設計水位響應規(guī)律。

1.上游來水來沙變化

研究河段上游主要水文站為梧州站和高要站，下游節(jié)點水文站為天河站，中間思賢滘處有馬口站，河段上下游因受潮汐影響不同，水文特性變化不同，另外受航道整治工程及河道采砂、樞紐建設等的影響，近十年來河段的水文泥沙特征發(fā)生了較大的變化。

（1）從圖1可以看出，梧州水文站年徑流量總體上變幅不大，年輸沙量和年平均含沙量的變化較大：1993年以前年輸沙量變化相對平穩(wěn)，年平均含沙量相對較高，除1989年平均含沙量低于0.25kg/m3外，其余年份均高于0.25kg/m3；1993～2002年，在年徑流量明顯增加的情況下，年輸沙量整體呈現(xiàn)下降趨勢，且連續(xù)10年的年平均含沙量低于0.25kg/m3；2003年至今，輸沙量和含沙量處于較低的水平，連續(xù)多年年梧州水文站的平均含沙量低于0.12kg/m3，較1993～2002年平均含沙量減小50%。

（2）由圖2可見，高要站多年平均徑流量2134億m3，最大年徑流量3235億m3，出現(xiàn)在1994年，最小年徑流量1341億m3，出現(xiàn)在2011年，最大、最小年徑流量之比為2.41，徑流年變化總體平穩(wěn)。多年平均輸沙量5603萬t，最大年輸沙量13100萬t，最小年輸沙量806萬t，最大、最小年輸沙量之比高達16.3。統(tǒng)計時段內(nèi)，多年平均含沙量為0.263kg/m3，最大年平均含沙量為0.52kg/m3，出現(xiàn)在1991年，最小年平均含沙量為0.06kg/m3，出現(xiàn)在2011年，最大、最小年平均含沙量之比為8.6，河流含沙水平較低。

2.河床演變分析

研究河段在2006年3月以前進行了整治工程，其河床演變分析分兩個階段進行，通過不同年代航道地形圖的對比以及文獻資料總結，其河床變化的主要特點有：

2. 1歷史演變特征

經(jīng)過分析，2005年以前研究河段河床演變表現(xiàn)為以下幾個特點：

（1）河床平面形態(tài)基本穩(wěn)定

由于西江沿岸有眾多的諸如碼頭、港口、水閘等人工建筑，又有堤圍護岸，因此不論上游來水來沙條件如何改變，基本不會像自然河流那樣頻繁改造河流平面形態(tài)。1977年、1997年的測圖顯示，等深線變化很小，水流主動力軸線基本無變化。

（2）河床縱向變化總體表現(xiàn)為以先淤積后沖刷

1997年以前思賢滘以上至肇慶大橋淤積總量約1380×104m3，淤積河段占肇慶大橋～思賢滘總長度約75%；思賢滘以下至天河淤積總量約1700×104m3以上，淤積河段占思賢滘～天河總長度約78%。沖刷河段主要位于80年代河床采沙比較嚴重的幾個河段，如墨硯州、富灣、太平沙、海壽沙等處。1997年以后，肇慶大橋～思賢滘在沖刷量3000m3/m左右，為沖刷中等程度；思賢滘到天河為強烈沖刷河段，其每沿米沖刷量6000m3/m左右。

（3）河床橫向變化各段差異較大，極為復雜

由于肇慶大橋～九江沙口段河寬較大，江心洲和分汊口眾多，因此水文條件十分復雜，故在局部河段變化較大。總體上看，河段在橫向上表現(xiàn)為沖灘淤槽，但沖淤極不規(guī)則，沖中有淤、淤中有沖，且沖淤幅度沿程變化很大，且變化較大的地方多位于江心洲處，這表明有江心洲的河段仍處于活躍期。

2.2近期演變特征

通過2005年與2013年航道測圖分析，整治工程以來研究河段河床演變表現(xiàn)為以下幾個特點：

（1）航道斷面多樣，形態(tài)復雜

研究河段航道橫斷面形態(tài)U型、V型及W型都有。比較同一位置兩個年份的斷面線，床有沖有淤，總體以航槽刷深為主，邊灘存在部分淤積。

（2）等深線貫通，水深條件良好：

從等深線變化看，河床相對穩(wěn)定，目前河段內(nèi)的6m等深線較為連續(xù)貫通，良好的深水條件可以為通航提供安全保障。

（3）淤灘刷槽趨勢明顯，局部邊灘淤積顯著：

從河床容積看，2005年至2013年，全河段總體表現(xiàn)為沖刷7237.16萬m3，總沖刷深度0.74m，年均沖刷0.09m。從表1各分析河段看，肇慶大橋至沙埔鎮(zhèn)河段、波子角至高明西江大橋河段沖刷較大，深槽發(fā)育，年均刷深0.13m；馬口至波子角河段呈淤積狀，年均淤積89.59萬m3，年均淤積0.09m，淤積區(qū)域主要位于邊灘，表現(xiàn)為主槽沖刷，邊灘淤積。

（4）江心洲河段變化趨于穩(wěn)定：

墨硯洲、琴沙洲、海心沙、海壽沙等江心洲范圍變化不大，洲頭洲尾局部沖刷，洲體兩側等深線較為連貫順直。

3.設計最低通航水位響應變化

利用馬口站1995-2014年和天河站1997-2014年水文資料通過低潮累積頻率等方法計算，可以看到最低設計通航水位有如下特點：

（1）設計水位下降響應了河床下切的變化。從表2可見，馬口、天河設計最低通航水位均呈現(xiàn)下降趨勢，這與河床整體下切趨勢相一致，但各站水位下降的幅度變化一致，馬口站較天河站下降較大。

（2）潮汐動力增強限制了水位持續(xù)下降。根據(jù)研究西江干流潮區(qū)界、潮流界、咸水界等“三界”變化研究成果，西江干流受潮汐上溯影響，納潮量有增大趨勢，使得西江“三界”的界限隨洪枯水及季節(jié)而變，枯水季節(jié)受潮汐影響更大。從表3看到，低潮累積頻率計算的天河站設計最低通航水位在整治工程前后出現(xiàn)與馬口站不同的變化，2005年后其不同頻率下的設計最低通航水位小幅上升，顯示研究河段潮汐動力增強，基本站低水位受潮汐頂托有所抬升，枯水位下降空間受到限制，有利于保持航道良好水深。

4.結語

近十年來，西江下游（九江沙口至肇慶大橋）河床演變經(jīng)歷了“沖灘淤槽”向“淤灘刷槽”的轉變，河段在整治工程完成后，河床下切顯著，江心洲總體穩(wěn)定，水深條件良好；河段沿程基本站水位響應河床變化，設計水位總體下降；處于網(wǎng)河區(qū)的天河站受潮汐動力增強影響，水位下降趨勢得到限制。通過以上研究，對于西江下游河段的演變提出一點思考。

（1）西江下游歷經(jīng)劇烈沖刷期后主要河段包括江心洲河床總體穩(wěn)定，但局部邊灘淤積突出，需格外留意航槽外邊灘沖淤變化，為今后航道拓寬升級積累基礎資料。

（2）作為感潮河段，西江下游基本站水位下降響應了河床下切，天河站在整治工程后設計水位受潮汐頂托影響有所抬升，隨著潮汐動力變化，其上游馬口站乃至高要站今后設計水位是否同樣規(guī)律變化，需進一步通過水文資料的收集分析確定，特別是長洲水利樞紐自2007年建成營運后，西江下游受上游水沙調(diào)整的影響將逐漸顯現(xiàn)，值得密切關注。

參考文獻：

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