長江上游二龍口河段河床演變分析

魏祥龍，郭　琦，胡鵬飛

(1.重慶交通大學(xué)國家內(nèi)河航道整治工程技術(shù)研究中心，重慶　400074;2.長江重慶航運(yùn)工程勘察設(shè)計(jì)院，重慶　401147)

?

長江上游二龍口河段河床演變分析

魏祥龍1，郭琦1，胡鵬飛2

(1.重慶交通大學(xué)國家內(nèi)河航道整治工程技術(shù)研究中心，重慶400074;2.長江重慶航運(yùn)工程勘察設(shè)計(jì)院，重慶401147)

摘要：以長江上游二龍口河段規(guī)劃建設(shè)的江安二橋?yàn)槔Y(jié)合該河段河床實(shí)測地形資料，分析河段岸線、深泓線、洲灘、深槽等深線年際變化特性，通過對該河段多年水文地質(zhì)資料分析，總結(jié)河床演變趨勢與河床穩(wěn)定性，認(rèn)為工程河段相對穩(wěn)定的河道形態(tài)將繼續(xù)保持，能夠滿足工程建設(shè)對河床穩(wěn)定性的需要.

關(guān)鍵詞：二龍口河段；河床演變；山區(qū)河流；地質(zhì)條件

0引言

規(guī)劃中的四川江安長江第二過公路橋工程位于宜賓市江安縣長江流域怡樂鎮(zhèn)和陽春鎮(zhèn)之間，該項(xiàng)目是四川長江干線主航道規(guī)劃的17座過江通道之一[1-2]，該擬建大橋起自長江北岸陽春鎮(zhèn)陽春村青杠山，跨越長江后，止于怡樂鎮(zhèn)柏楊灣，根據(jù)相關(guān)要求[3-4]需著重分析工程河段河床演變特性，論證該河段是否具備工程建設(shè)的能力.工程河段地處川江上游山區(qū)丘陵地區(qū)，為典型的山區(qū)性河道，本文即通過灘槽岸線、深泓線、典型斷面以及演變趨勢等幾個(gè)方面進(jìn)行分析論述該河段河床演變特性.

1近期演變特性分析

工程河段位于長江上游，屬典型的山區(qū)性河道，河床在構(gòu)造帶上發(fā)育，河床邊界基本由卵石和基巖組成，相對穩(wěn)定.為對工程河段近期河床演變進(jìn)行更為詳細(xì)的分析，本研究收集了1992年12月、2009年1月和2013年3月、2015年9月共4次、時(shí)間跨度為23年的實(shí)測河道地形資料，對工程河段歷年河道岸線、洲灘、深槽、深泓和斷面變化進(jìn)行套繪對比分析，以反映近年來工程河段河床演變情況.

1.1岸線及灘槽變化

工程河段為典型山區(qū)性河流，控制節(jié)點(diǎn)較多，河岸在自然條件下基本未發(fā)生沖刷擴(kuò)展或淤積縮窄情況，近幾十年來自然岸線基本穩(wěn)定.根據(jù)現(xiàn)場踏勘情況，河道兩岸局部位置建有碼頭等水工設(shè)施，其余位置多為天然岸坡，多年來工程河段兩岸岸坡均未發(fā)生較大崩岸現(xiàn)象.本研究套繪岸線、0 m等深線、3 m等深線、深槽5 m等深線等平面變化圖，本文僅選取深槽5 m等深線平面變化圖做重點(diǎn)分析(見圖1)，其余變化圖與5 m等深線平面變化圖所呈現(xiàn)特性基本一致.

圖1　工程河段深槽5 m等深線年際變化圖

從套匯的工程河段深槽5 m等深線平面變化圖可看出，工程河段深槽平面位置多年來基本一致，擬選橋位處深槽平面位置常年穩(wěn)定在河心偏右，受年際間河床沖淤調(diào)節(jié)影響，深槽等高線在局部位置(深槽首尾、麻柳沱等)略有平面擺動(dòng)，但平面擺幅較??；工程河段上游設(shè)有整治工程金魚磧丁壩，在該丁壩筑壩后，其壩前出現(xiàn)小范圍水深大于5 m的沖刷坑，近年深槽平面形態(tài)已逐漸趨于穩(wěn)定；受人為采砂施工影響，黃桷磧中下段近河心側(cè)邊灘出現(xiàn)長約1.2 km水深大于5 m的采砂坑，5 m等深線向岸側(cè)有所展移2015年7月1日起宜賓河段全面禁采后，今后人為采砂將不再是本河段河床演變的影響因素.

1.2深泓線變化

從工程河段深泓線平面變化(見圖2)可以看出，本河段各年深泓線走向基本一致，呈重疊或交錯(cuò)狀，除金魚磧尾受航道整治工程影響深泓線局部有所擺動(dòng)外，其余位置深泓線平面擺動(dòng)較小.在2009年金魚磧?yōu)┱吻?，金魚磧尾河道深泓線錯(cuò)口狀銜接，2009年航道整治后，金魚磧尾河道深泓由左岸過渡至右岸平順銜接.整治工程實(shí)施后，由于該段河床處于不斷適應(yīng)調(diào)整過程中，河道深泓平面有所擺動(dòng)，最大擺幅約50 m，近年該段河道深泓已逐漸趨于穩(wěn)定.

圖2　工程河段深泓線年際變化圖

1.3河床沖淤及橫斷面變化

為進(jìn)一步直觀的了解擬建工程河段近期工程河段河床變化情況，在擬選橋位附近選取了7個(gè)橫斷面進(jìn)行比較分析，本文選取橋位上游2#斷面、橋位4#斷面以及橋位下游5#斷面共3個(gè)斷面作為典型斷面予以分析，斷面變化圖(見圖3～圖5).

圖3　2#斷面年際變化圖

圖4　4#斷面年際變化圖

圖5　5#斷面年際變化圖

從圖3～圖5可以看到，處于橋位上游的3#斷面各年間河床斷面形態(tài)基本一致，年際間兩岸河床地形變化較小，呈微小的沖刷和淤積交替出現(xiàn)的規(guī)律，表明河床基本穩(wěn)定，處于沖淤平衡狀態(tài).4#斷面為擬選大橋橋位斷面，左側(cè)為黃桷磧邊灘，深槽穩(wěn)定于偏靠右岸一側(cè).2009年左岸受采砂影響，形成了約4 m的水凼，但之后的采砂活動(dòng)逐漸將該水凼填平，2013年以前本斷面左側(cè)邊灘地形相對變化不大，近兩年受人為采砂施工影響導(dǎo)致黃桷磧近河心側(cè)邊灘地形下降明顯，局部最大降幅約8.9 m.橋位下游的5#斷面2009年近左岸側(cè)受采砂影響，形成了約8 m的水凼，但之后的采砂活動(dòng)逐漸將該水凼填平；其它位置基本沒有變化.但2013年以來，受黃桷磧邊灘人為采砂影響，左側(cè)邊灘局部灘面地形變化較大，局部最大降幅達(dá)10 m，邊灘近河心側(cè)形成了局部的深凼，邊灘近岸側(cè)現(xiàn)有砂石堆積.三個(gè)斷面深槽均偏靠右岸一側(cè)，多年來河床地形變化較小，年際間沖淤基本平衡.

綜合工程河段橫斷面變化可見，除局部位置外各年間河道斷面形態(tài)基本一致，河床地形變化不大，年際間沖淤基本平衡.局部兩岸邊灘位置受河床沖淤調(diào)整和采砂施工等因素影響床面地形有所變化，但河道兩岸岸坡和主航槽內(nèi)床面地形年際間變化較小，深槽區(qū)床面高程變幅不大，年際間沖淤相間.

2河床演變趨勢分析

根據(jù)相關(guān)水文資料顯示[5]，向家壩和溪洛渡先后于2012年和2013年下閘蓄水，受蓄水影響，金沙江來沙量急劇減少，2013年和2014年分別較往年減少98%左右，年來沙量由天然情況的數(shù)以億噸計(jì)變?yōu)閮H有數(shù)百萬方.清水下泄將影響到下游河道沖淤變化及調(diào)整，未來工程河段的演變的影響因素主要取決于上游水利工程清水下泄及擬建大橋工程建設(shè).擬建大橋工程主要由于對水流的束窄阻水作用，使局部水流流態(tài)發(fā)生變化，引起相應(yīng)的河床調(diào)整.

向家壩蓄水運(yùn)用后，壩址上游河道水位抬高100 m有余，壩上游宜賓河段處于水庫常年回水區(qū)，屏山縣城和綏江縣城將淹沒，河床呈累積性淤積，但由于溪洛渡下泄泥沙較少，其河道淤積將十分緩慢.向家壩下游河段將發(fā)生長距離的沖刷，在相當(dāng)長時(shí)期河床將保持沖刷下切趨勢.在天然情況下，擬建工程河段河床及河岸邊界約束較強(qiáng)，河床沖淤變化不明顯，灘槽結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；工程建成后，由于擬建工程主墩位于邊灘附近，阻水作用有限，對水流的影響較小，對工程附近河段的河床演變影響較小，該河段河演主要取決于上游水利工程清水下泄帶來的持續(xù)性沖刷.

3河床穩(wěn)定性分析

天然情況下工程河段上游來沙量較豐富，但由于受河床邊界的約束，尤其是河床節(jié)點(diǎn)和石盤、突咀的束水作用，上游來沙不易在河床中落淤，一般均通過河床斷面向下游輸移，僅極少部分泥沙在兩岸邊灘附近淤積，河道呈現(xiàn)出年內(nèi)沖淤變化不大，年際相對平衡的河床特征.結(jié)合歷史變遷和近期河床演變過程以及相鄰河段演變情況分析，在上游來水來沙及邊界條件不發(fā)生重大改變的情況下，工程河段將繼續(xù)保持相對穩(wěn)定的河勢格局.擬建大橋擬選橋位位于黃桷磧邊灘中上段，上游黃桷磧磧頭有丁順壩保護(hù)，局部河段順直微彎、單一，多年來，橋位河段河勢穩(wěn)定，岸線總體上基本穩(wěn)定，橋位位置沖淤斷面深槽變化不大，隨著后續(xù)擬建大橋的建成，工程河段相對穩(wěn)定的平面形態(tài)將繼續(xù)保持.

4結(jié)論

通過多年測圖對比和科研成果對擬選橋位河段的岸線、深泓線、洲灘、深槽變化分析，結(jié)合河床演變趨勢與穩(wěn)定性，研究結(jié)果表明：

(1)工程河段近20余年來岸線、灘槽結(jié)構(gòu)、深泓和河道斷面形態(tài)均基本穩(wěn)定，河勢及河道邊界條件穩(wěn)定的狀況無明顯變化；

(2)在河床自然演變狀況下，工程河段灘槽床面年際間變化較小，河床年際間沖淤基本平衡，但近年來受人為采砂施工等因素影響，擬選橋位所在黃桷磧邊灘近河心側(cè)床面地形變化較明顯，隨著重慶地維長江大橋以上河段全面禁采，今后人為采砂將不再是本河段河床演變的影響因素.

(3)受金魚磧?yōu)┖降勒喂こ痰挠绊?，工程?shí)施后幾年內(nèi)局部段河床處于調(diào)整演變過程中，河心淺灘局部床面沖刷，河段內(nèi)3m等深線已貫通，近年來主航槽河床變化已趨于穩(wěn)定.

總的來說，工程河段相對穩(wěn)定的河道形態(tài)將繼續(xù)保持，能夠滿足工程建設(shè)對河床穩(wěn)定性的需要.

參考文獻(xiàn)：

[1]國務(wù)院.國務(wù)院發(fā)布長江經(jīng)濟(jì)帶綜合立體交通走廊規(guī)劃[EB/OL].2014-09-25[2015-09-11].http://finance.ifeng.com/a/20140925/13146314_0.shtml.

[2]國務(wù)院.國務(wù)院關(guān)于依托黃金水道推動(dòng)長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展的指導(dǎo)意見[EB/OL].2014-09-25[2015-09-11].http://www.gov.cn/zhengce/content/2014-09/25/content_9092.htm.

[3]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫局.GB50139-2014內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國計(jì)劃出版社，2014.

[4]中華人民共和國運(yùn)輸部.JTS 110-9-2012橋梁通航安全影響論證報(bào)告編制規(guī)定[S].北京:人民交通出版社,2012.

[5]陳明棟,胡江,喻濤,等.四川江安第二過江通道公路橋梁工程水文分析專題研究報(bào)告[R].重慶:重慶交通大學(xué)，2015.

Analysis of the Riverbed Evolution for Erlongkou Reach on the Upper Reaches of the Yangtze River

WEI Xiang-long1, GUO Qi1, HU Peng-fei2

(1.National Inland Waterway Regulation Engineering Research Center, Chongqing Jiaotong University,Chongqing 400074, China; 2.Changjiang Chongqing Harbour and Waterway Engineering Investigation and Design Institute, Chongqing 401147, China)

Abstract:The Erlongkou Reach is the typical mountain river on the upper reaches of the Yangtze River. The planning Jiangan Second Yangtze River Bridge, which is located on that reach, is taken as an example in this paper. According to the riverbed topographic data, the variation characteristics of the depth contours of shoreline, thalweg, bottomland and deep groove are analyzed. By analyzing of the hydrogeological data of many years, the riverbed evolution trend and stability is summarized. The research result shows that the reach is stable, meanwhile the river forms will continue to maintain, and riverbed conditions can meet the construction needs.

Key words:Erlongkou Reach; riverbed evolution; mountain rivers; geological conditions

收稿日期：2015-09-27

基金項(xiàng)目：重慶市自然科學(xué)基金計(jì)劃項(xiàng)目(CSTC2011JJA30002)；重慶市教育發(fā)展基金項(xiàng)目(KJ1400319)

作者簡介：魏祥龍(1990-)，男，山東日照人，碩士研究生,主要從事水力學(xué)及河流動(dòng)力學(xué)等方面研究.

中圖分類號：TV 147

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1008-536X(2016)04-0009-04