松花江義泰通淺灘河床演變與適航特性

孫維佳

(黑龍江省航道局，黑龍江 哈爾濱 150026)

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松花江義泰通淺灘河床演變與適航特性

孫維佳

(黑龍江省航道局，黑龍江 哈爾濱 150026)

介紹了松花江義泰通淺灘河床演變與適航特性。

松花江；義泰通淺灘；河床演變；適航

1 河床演變分析

(1)河床平面變化

該河段由于受1998年特大洪水及近年來連續(xù)枯水的影響，對應(yīng)的平面形態(tài)已經(jīng)出現(xiàn)較大的改變。主要表現(xiàn)為江心島、江心灘、河床深槽及邊灘的變化。有的河段灘槽出現(xiàn)移位；有的河段邊灘、江心島、江心灘時常消長；部分分汊河段的主、支汊出現(xiàn)交替變位。從整個河段的變化情況來看，河流形態(tài)已重新調(diào)整。

(2)河床縱向與橫向的改變

松花江義泰通淺灘河段屬于比較典型的沖積型平原河流，因地質(zhì)原因，河床的縱斷面無明顯的臺階狀變化，對應(yīng)的縱剖面線是一條平緩的稍有起伏的曲線，河床的平均比降相對較小。松花江義泰通河段的平均比降為0.01%，但由于受黑龍江壅水的影響，在不同水文年里，比降有所變化。

2 河床演變因素分析

(1)河床的邊界條件

河床的邊界條件主要包括河床的平面形態(tài)和縱斷形態(tài)，如邊灘、江心灘，以及島嶼的部位、形狀和高程，也包括河床岸壁物質(zhì)的構(gòu)成和可移動特性等。

在固態(tài)河床與液態(tài)水流的互相作用下，所構(gòu)成的河床形態(tài)也影響著河床演變的動態(tài)發(fā)展趨勢。在一個水文年內(nèi)，洪水期的水流對河床的形態(tài)塑造起著主導(dǎo)性作用，而枯水期的河床則對水流起著重要的約束作用。

河床的地質(zhì)地貌條件也是影響河床演變的關(guān)鍵因素之一。松花江義泰通淺灘河段位于黑龍江三江平原，是屬于比較典型的沖積性平原河流。兩岸及河床的表層土壤為亞粘土夾砂薄礫層，下層土壤為細(xì)砂，因此抗沖性較弱，很容易發(fā)生沖刷。同時該段河道還具有比較寬廣的河漫灘，在江水水流和河床的互相作用下，深泓線的左右擺動也比較頻繁。另外，該河段的汊道較多，邊灘、島嶼、江心灘比較凌亂，河道呈現(xiàn)寬、淺形態(tài)，航槽曲折，總體而言，該段的河床狀態(tài)極不穩(wěn)定。

(2)水流條件

一般而言，河床的水流條件包括比降、流速及環(huán)流結(jié)構(gòu)等。水流條件的改變與上游來水條件和河床形態(tài)密切相關(guān)。對義泰通淺灘河段，主要存在以下情況：

①上游的來水量大，流速也較大；上游來水量小，流速小。對一般的上游來水條件，河床的平面變寬將導(dǎo)致水流擴(kuò)散，流速降低。河床平面的變窄，將導(dǎo)致江水水流受到不同程度的壅水作用，使上游寬泛段的比降和流速相應(yīng)減小，而下游窄束段的比降和流速增大，其結(jié)果同樣會造成河床形態(tài)的逐漸改變。

②微彎分汊河段河床的演變受洪水、枯水水流條件改變的影響較大。江水水流具有高水位走直，低水位循彎的特點，同時因河槽變寬及河道的分汊，將引起洪水水流及枯水水流的方向改變，水流流向不盡一致。

(3)來水來砂條件的影響

松花江義泰通淺灘河段屬于少砂河流，呈現(xiàn)為次飽和狀態(tài)，懸移質(zhì)含量偏小，主要是以推移質(zhì)為主參與河道的造床作用。從相關(guān)分析可以看出，多數(shù)年份砂峰超前于洪峰，其它年份也曾出現(xiàn)過砂峰落后于洪峰的情況，但由于來水量較小、漲水的持續(xù)時間較短或退水時間較長，河段沒有產(chǎn)生較嚴(yán)重的淤積。

(4)江面冰凌的影響

松花江在開、封江期間會出現(xiàn)冰排，流冰的作用對河床演變也會產(chǎn)生不同程度的影響，特別是春季出現(xiàn)的流冰，更容易形成冰壩、冰阻，阻礙河道，引起河道水流的變化。同時冰層挾砂對河道的影響更加明顯。

3 淺灘成因及適航特性分析

3.1 淺灘成因

(1)洪、枯水流向不一致

通過對比分析多年來航線的變化，可以發(fā)現(xiàn)在中、枯水年時，由于河段的水流走彎，形成了一系列的小彎曲河槽；在洪水年時，水流撇彎取直，航線向一條直線發(fā)展，在水流的取直流經(jīng)作用下切割邊灘，最后發(fā)展成江心洲。由于江心洲的作用使水流發(fā)生擴(kuò)散，使邊灘、江心灘淤積加強，逐年增高并露出水面，形成江心島。

(2)彎道環(huán)流的作用

本河段為彎曲型河段，河段內(nèi)彎道環(huán)流較多，在不同的來水年作用下，會呈現(xiàn)出不同的凹岸沖刷、凸岸淤積現(xiàn)象。

(3)河床的寬度變化

從測繪圖上來看，本河段所涉淺灘河段等均在河流放寬處，并且河流放寬處的上下游均為水流束窄河段。當(dāng)水流由束窄處流向放寬處時，水流流速降低、水面比降減小、泥砂易于淤積；當(dāng)水流由放寬處向束窄處流動時，河道縮窄，形成局部壅水，水流速降低，放寬處所淤積之泥砂很難輸送到下游，易行成淺灘。

3.2 淺灘適航特性

此河段一直沒有進(jìn)行過大規(guī)模的航道整治，礙航特性比較明顯，其中主要礙航特性表現(xiàn)在3個方面：(1)水深不足；(2)航寬不足；(3)彎曲半徑不足、淺區(qū)過渡段長。

4 河道演變趨勢總結(jié)

(1)本河段的河床形態(tài)將總體保持相對穩(wěn)定，變化將是相對穩(wěn)定中的變化，且具有一定的規(guī)律性。

(2)受水流的沖刷作用，松花江義泰通淺灘河段主流流經(jīng)的江心島、江心灘將呈現(xiàn)逐漸下移的趨勢。島頭、江心灘灘首受沖后退，尾部相應(yīng)下延淤長。在天然狀態(tài)下，受彎道環(huán)流的作用，凹岸將不斷沖刷，凸岸不斷淤長的趨勢仍將持續(xù)。

(3)河道主深泓線仍將走目前航道所在的汊道，航槽呈現(xiàn)同一汊內(nèi)的一定幅度的平面擺動，短期內(nèi)不會出現(xiàn)航路改汊現(xiàn)象，通航汊道的格局仍將長期持續(xù)。

[1] 交通運輸部.內(nèi)河航運工程施工圖設(shè)計文件編制辦法.1996.

[2] 松花江干流大頂子山航電樞紐工程初步設(shè)計報告.

[3] 關(guān)于松花江干流大頂子山航電樞紐初步設(shè)計的批復(fù).(黑發(fā)改建字[2004]317號).

2016-11-04

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