流溪河人和壩址河段河床演變分析

朱金和

摘 要：人和壩處于流溪河下游、河口段交界位置，壩址河段的歷史演變及近期2008～2016年實(shí)測(cè)資料演變分析，特別是壩址上游局部的河床演變分析表明，壩址上游段河道河床主槽呈輕微淤積趨勢(shì)，近壩址的彎道至壩下主槽呈沖刷下切趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：從化 流溪河 人和壩 河床演變

1.壩址河段概況

流溪河是廣州市境內(nèi)一條雨量充沛的重要河流，位于廣州市的北郊，干流全長(zhǎng)156km，流域面積2300km2。人和壩址處于流溪河干流下游、河口段交界位置，壩址以上屬于下游段，該河段為太平場(chǎng)～人和壩，長(zhǎng)31.3km，集雨面積421.5km2。流溪河下游段水系圖如圖1所示。

洪水由暴雨產(chǎn)生。流溪河洪水出現(xiàn)的頻次，時(shí)間和時(shí)程分布等均與暴雨相應(yīng)。大洪水多出現(xiàn)在5～6月份，個(gè)別年份也出現(xiàn)在4月或7月份以后，但7月以后的洪水往往顯示漲洪歷時(shí)加長(zhǎng)和洪峰平緩的特點(diǎn)。

按以前實(shí)測(cè)含沙量計(jì)算，牛心嶺站多年平均輸沙量為17.34萬(wàn)t，流溪河流域面積為2300km2，按輸沙模數(shù)127.8kg/km2計(jì)算多年平均輸沙量為29.4萬(wàn)t。輸沙量多寡與年徑流量變化基本一致，年輸沙量一般隨年徑流量增大而增大，但也常出現(xiàn)中水豐沙年。

人和壩處于流溪河下游、河口段交界位置，是流溪河最下游的開(kāi)發(fā)梯級(jí)，位于廣州市白云區(qū)，距離流溪河河口約18.3km，是一座集防洪、灌溉、發(fā)電、航運(yùn)、供水、生態(tài)等于一體的綜合利用水利工程，包括攔河閘、船閘、電站等，樞紐工程設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇。攔河閘共12孔，凈寬120m，總寬151.25m。

壩址上游段河道平均水面寬 200～400m，河床平均高程0.56～0.74m，河床比降約在0.3‰～0.7‰，河段內(nèi)主槽左右擺動(dòng)，整體上河道過(guò)流斷面呈不規(guī)則“U”型。

2.歷史演變

1960年后由于上游人為活動(dòng)加劇，而人和至河口一帶則采砂日增，河床加深，泥沙變化完全受人類(lèi)活動(dòng)影響，失去天然河道泥沙原有規(guī)律。1995～2002年根據(jù)廣州市水文局2002年流溪河中下游水面線復(fù)核報(bào)告的成果，1995年到2002年間，由于兩岸及周邊城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，部分河段采砂嚴(yán)重，斷面變化較大，統(tǒng)計(jì)顯示高增橋、龍?zhí)?、龍?zhí)辽蠑嗝嫠诤拥谰尸F(xiàn)河床下切趨勢(shì)，而河段內(nèi)的其他斷面（新鴉湖、人和一中、高增橋42、龍?zhí)链u廠）均呈現(xiàn)輕微的淤積趨勢(shì)。

3.近期演變

在人和壩下游500m至上游約3000m的河段內(nèi)剖劃14個(gè)特征斷面，如圖2所示，并根據(jù)2008年、2013年1月和2016年2月附近流溪河水下地形圖進(jìn)行河演分析。

3.1 平均河底高程變化

圖3給出了2008～2016年壩址附近河段平均河底高程的沿程變化，其中橫坐標(biāo)為各斷面與1#斷面的距離。由圖可知，1#～2#平均高程有所降低，3#～5#斷面平均高程有所抬高，6#～14#斷面，2008年平均高程為0.62m，2013年平均高程為0.39m，2016年平均高程為0.16m；2013年與2008年相比平均高程降低了0.23m，2016年與2013年相比平均高程降低了0.23m。除6#斷面外，其他斷面平均高程呈降低變化；整個(gè)河段，2008、2013、2016年平均高程分別為0.37m、0.39m、0.16m，呈現(xiàn)為先增高后降低。

3.2 深泓變化

圖4給出了2008～2016年壩址附近河段深泓高程的沿程變化，其中橫坐標(biāo)為各斷面與1#斷面的距離。由圖可知，2008～2013年，距離人和壩略遠(yuǎn)的6#～11#深泓搞高程有所降低，近壩址300m段的12#、13#則有所抬高，下游的14#有所降低；整體上平均深泓高程有所降低，由2008年的-2.03m降至-2.09m。2013～2016年，則呈現(xiàn)為相反的趨勢(shì)，近壩址附近表現(xiàn)為降低，整體上河段平均深泓高程仍趨向降低，由2013年的-2.09m降至-2.36m，降幅為0.27m。

3.3 寬深比變化

壩址河段寬深比沿程變化見(jiàn)圖5。1#～5#斷面，2016年與2008年相比，河段平均寬深比增大了0.11，其中，1#、2#寬深比減小，3#～5#寬深略有增加。6#～14#斷面，2013年與2008年相比河段平均寬深比減小0.23，各斷面寬深比均呈減小趨勢(shì)，減小最大是位于彎道上的6#、7#斷面，減幅分別是0.54和0.43；2016年與2013年相比河段平均寬深比減小0.28，各斷面寬深比總體呈減小趨勢(shì)，減小最大的是11#和12#斷面，減幅分別是0.79和1.66。

3.4 橫斷面變化

選取典型斷面中的4個(gè)斷面（4#、9#、12#、14#）的演變趨勢(shì)進(jìn)行具體分析，圖6給出了四個(gè)斷面的斷面地形變化圖。

由圖中可知，工程所在河段，深泓略有降低，但是河道主槽局部抬高，上游4#斷面近右側(cè)處于彎道凸岸，淤高顯著，河道斷面形態(tài)隨著局部河床淤高而發(fā)生變化，總體向窄深方向發(fā)展；高增橋下游的9#河段河道形態(tài)基本不變，河道深泓略有降低，河道主槽呈沖刷下切趨勢(shì)；太陽(yáng)島兩側(cè)的主、支汊床面均呈沖刷下切狀態(tài)，2016年與2008年相比深泓最大下切約0.85m；位于人和壩下的14#床面主槽呈淤積狀態(tài)。

3.5 河段沖淤變化

表3給出了1～14#斷面間0m水位以下河槽容積、沖淤變化的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。通過(guò)分析2008年、2013年和2016年水下地形資料，得出工程附近河道的近期沖淤特征如下：

從圖5和表3中可知，2016年與2008年相比，工程附近河段（1#～14#）總體呈淤積狀態(tài)，其中總淤積量19.41×104m3，平均淤積厚度0.22m，平均淤積強(qiáng)度0.03m/a。但上下游不同河段有所差異，位于工程所在的1#～6#河段總體呈現(xiàn)淤積，位于工程下游的6#～14#斷面總體呈現(xiàn)沖刷。

4.河道演變趨勢(shì)分析

通過(guò)以上河床演變分析可知，該河段多年來(lái)處于穩(wěn)定狀態(tài)，受兩岸堤圍的控制，該河段的平面形態(tài)基本無(wú)太大變化。近期壩址上游高增橋以上河道河床主槽呈淤積趨勢(shì)，壩址上游彎道處至壩下主槽呈沖刷下切趨勢(shì)。

2013年和2014年，流溪河流域發(fā)生了超50年一遇大洪水，洪水?dāng)y帶大量泥沙下泄，工程所在高增橋上游河段床面淤積；同時(shí)由于人和壩敞泄，人和壩壩前的泥沙隨水流下泄，壩前太陽(yáng)島兩側(cè)主槽沖刷顯著，壩下主槽淤積顯著。

5.結(jié)論

壩址附近河段的河床演變分析表明：受兩岸堤圍的控制，雖然彎段呈現(xiàn)凹岸沖刷、凸岸淤長(zhǎng)的特點(diǎn)，但是在兩岸堤圍的約束下，河道岸線將維持現(xiàn)有狀態(tài)。近期壩址上游高增橋以上河道河床主槽呈淤積趨勢(shì)，壩址上游彎道處至壩下主槽呈沖刷下切趨勢(shì)。隨著河道管理的加強(qiáng)，采砂的禁止，且近期流溪河無(wú)大的水利工程建設(shè)，河道演變將向自然狀態(tài)的有沖有淤、沖淤平衡發(fā)展。

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