焦顯松

潛山站大斷面沖淤變化分析

焦顯松

一、概述

（一）測站簡介

潛山水文站位于潛山縣城以西，安太公路大橋下300m潛水左岸，屬長江流域皖河水系，地理坐標(biāo)為東經(jīng)116°05'～116°33'，北緯 30°38'～30°46'。流域集水面積984km2。

本流域?qū)贉\山區(qū)，降雨量豐沛。雨量主要集中在汛期，5～9月降水量占年降水總量的67%。流域多年平均降水量為1400mm，年最大降水量為2373.2mm，歷年最小降水量為917.5mm。

歷年最高洪水位31.82m，最低水位為河干，多年平均水位為28.46m。歷年最大流量4600m3/s,最小流量為0，常用臨時(shí)曲線法和連時(shí)序法推求流量。

歷年最大蒸發(fā)量為1695.2mm，年最小蒸發(fā)量為760.7mm，多年平均蒸發(fā)量為1372.6mm。年最大輸沙率為11300kg/s，年最小輸沙率為0，多年平均輸沙率為14.0kg/s，5～9月懸移質(zhì)輸沙率占全年懸移質(zhì)輸沙率的94.3%。年最大徑流量17.05×108m3，年最小徑流量3.13×108m3,多年平均徑流量為 8.41×108m3，5～9月徑流量占全年徑流量的86.5%。

（二）測驗(yàn)河段及其附近河流情況

測驗(yàn)河段順直，斷面近似于矩形，最大河寬400m。沙質(zhì)河床，局部沖淤不定，低水時(shí)期無固定河槽，水位28.5m開始漫灘，兩岸沙質(zhì)圩堤，塊石護(hù)坡，上游300m有安（慶）太（湖）公路大橋1座，斷面上游7.5km處，左岸有幸福河大閘，右岸有五半河大閘，斷面上游1km處，右岸有紅旗閘。低水影響斷面水位較顯著。河床因受到經(jīng)常性沖淤，加上人類對河道的大量采砂，河床下切較大，測驗(yàn)斷面穩(wěn)定性較差。

二、大斷面沖淤變化分析

（一）樣本資料的收集

樣本收集主要是1965～2009年實(shí)測大斷面資料，同步收集發(fā)生大洪水（1969年、1983年、1991年、1996年、1999年）實(shí)測大斷面資料及實(shí)測水位流量點(diǎn)據(jù)。

（二）實(shí)測大斷面多年沖淤變化分析

通過點(diǎn)繪1965～2009年潛山站實(shí)測大斷面可知,1969年河床平均河底高程為28.09m,2009年河床平均河底高程為26.70m，45年間河床平均下降1.39m。系列年中實(shí)測大斷面數(shù)據(jù)以5年為一個(gè)統(tǒng)計(jì)樣本組，統(tǒng)計(jì)分析該站實(shí)測大斷面多年平均河底高程變化情況（見表1），上個(gè)世紀(jì)60年代中期至上個(gè)世紀(jì)70年代末總體呈現(xiàn)沖刷態(tài)勢，近15年間河床多年平均河底高程下降0.44m，70年代末至80年代早期河床總體呈現(xiàn)淤積態(tài)勢，近5年間河床多年平均河底高程淤積0.51m，從上個(gè)世紀(jì)90年代早期開始河床河底高程的變化情況受人類采砂活動(dòng)的影響較大，河床下切速度加快，至本世紀(jì)10年代中期，近15年期間河床多年平均河底高程下降1.03m,沖於變化保持相對穩(wěn)定的時(shí)間段為上個(gè)世紀(jì)80年代早期至90年代早期，河床多年平均河底高程僅僅下降0.19m。

系列年中以1996年為分界點(diǎn)，1965～1996和1996～2009年為2個(gè)統(tǒng)計(jì)樣本組，點(diǎn)繪歷年實(shí)測大斷面變化趨勢，河床多年平均河底高程為27.49m,第一個(gè)統(tǒng)計(jì)樣本組位于河床河底高程多年平均線以上，總體態(tài)勢為淤積。相對于河床河底高程多年平均線，該統(tǒng)計(jì)樣本中局部年份最大淤積高為0.71m(1991年)，最小淤積高為0m(1996年)。此段統(tǒng)計(jì)樣本中1991年以前，河床總體呈現(xiàn)淤積態(tài)勢，局部年份沖淤相互交替。河底多年平均高程第二個(gè)統(tǒng)計(jì)樣本組位于河床河底高程多年平均線以下，總體態(tài)勢為沖刷。河床下降趨勢實(shí)際上開始于1991年，1991年以后，將相鄰年份河床平均河底高程作對比分析。河床河底高程變化過程為：1991～1995年以沖為主，河床平均下降為0.43m；1995～1996年斷面略呈淤積態(tài)勢；沖刷為主的過程延續(xù)到2002年；隨著2002年潛水兩岸堤防加固工程的結(jié)束，人類取砂活動(dòng)將會(huì)停止；2002～2009年以輕度淤積為主。

2個(gè)統(tǒng)計(jì)樣本組中河床河底平均高程變化趨勢表現(xiàn)出不同的變化特征，前一個(gè)樣本數(shù)據(jù)組河床河底平均高程出現(xiàn)2峰2谷的交替變化趨勢，2峰出現(xiàn)在1983年前后和1991年前后，2谷出現(xiàn)在1974年前后和1985年前后；而后一個(gè)樣本數(shù)據(jù)組河床河底平均高程卻出現(xiàn)總體單邊下切的態(tài)勢，單邊下切的原因主要受人類采砂因素影響。

（三）典型年大斷面沖淤變化分析

1.典型年汛前、汛后實(shí)測大斷面沖淤變化分析

統(tǒng)計(jì)該站發(fā)生較大洪水的1969年、1983年、1991年、1996年、1999年共 5年的汛前及汛后實(shí)測大斷面資料，做典型年大斷面沖淤變化分析。

1969年汛后大斷面與該年度汛前大斷面比較，河床沖刷主要分布在起點(diǎn)距22.4～140m之間，以起點(diǎn)距88.1m附近為例，汛前河底高程為27.86m，汛后河底高程為27.18m，點(diǎn)下降幅度為0.68m。淤積主要分布在起點(diǎn)距140～320m之間，以起點(diǎn)距217.7m處為例，汛前河底高程為28.22m，汛后河底高程為29.00m，點(diǎn)淤積幅度為0.78m。

1983年汛后大斷面與該年度汛前大斷面比較，河床沖刷主要分布在起點(diǎn)距29.7～110.0m之間，以起點(diǎn)距40.8m附近為例，汛前河底高程為29.47m，汛后大斷面河底高程為28.50m，點(diǎn)下降幅度為0.97m；淤積主要分布在起點(diǎn)距110～370m之間，以起點(diǎn)距352.6m處為例，汛前為28.52m，汛后河底高程為29.22m，點(diǎn)淤積幅度為0.70m。

1991年汛后大斷面與該年度汛前大斷面比較，河床沖刷主要分布在起點(diǎn)距42.3～112.7m之間，以起點(diǎn)距104.7m附近為例，汛前河底高程為28.40m，汛后大斷面河底高程為27.80m，點(diǎn)下降幅度為0.60m；淤積主要分布在起點(diǎn)距112.7～352.6m之間，以起點(diǎn)距285.0m處為例，汛前為28.50m，汛后河底高程為28.90m，點(diǎn)淤積幅度為0.40m。

1996年汛后大斷面與該年度汛前大斷面比較，河床總體呈現(xiàn)淤積態(tài)勢，以起點(diǎn)距270.0m處為例，汛前為27.80m，汛后河底高程為28.20m，點(diǎn)淤積幅度為0.40m。

1999年汛后大斷面與該年度汛前大斷面比較，河床沖刷主要分布在起點(diǎn)距100.0～263.0m之間，以起點(diǎn)距132.0m附近為例，汛前河底高程為27.60m，汛后大斷面河底高程為27.30m，點(diǎn)下降幅度為0.30m；淤積主要分布在起點(diǎn)距40.0～100.0m之間，以起點(diǎn)距60.0m處為例，汛前為24.70m，汛后河底高程為26.80m，點(diǎn)淤積幅度為2.10m。

以上統(tǒng)計(jì)分析顯示，在1969年、1983年、1991年等3年的典型年汛前、汛后實(shí)測大斷面資料中，大斷面河底高程呈現(xiàn)下切態(tài)勢的位置基本位于起點(diǎn)距22.4～140.0m之間，淤積主要位于起點(diǎn)距140.0～370.0m之間，而1996年整年度呈現(xiàn)淤積態(tài)勢，1999年下切位置由汛前的河左岸偏移至河中央，位置由汛前起點(diǎn)距44.1～86.1m偏移至汛后起點(diǎn)距100.0～263.0m之間。

表1 潛山站實(shí)測大斷面多年平均河底高程變化分析表

表2 典型年相鄰場次大洪水最低河底高程變化分析表

2.典型年相鄰場次洪水最低河底高程變化分析

統(tǒng)計(jì)分析典型年最大洪水和臨近場次洪水，每典型年分別挑選2場次（表2）做對比分析。

典型年中統(tǒng)計(jì)樣本中除1991年外，相鄰2場次洪水中最低河底高程均表現(xiàn)為淤積，淤積幅度最大的為0.08m（1999年），相對應(yīng)的平均水深差值為0.75，兩者比值為10.6%；淤積幅度最小的為0m（1969年）。典型年中水位保持基本相等的不同年度的2場次最低河底高程的變化也較大，如690714和830705，2場次洪水的水位差值為0.06m,平均流速差值為 0.58（m/s）,最大流速差值為 0.97m，河底高程下降0.47m，相對應(yīng)的平均水深差值為0.39m,兩者比值為121%。

1999年沖刷主要在河左岸，沖刷深度相對于河床相對穩(wěn)定的2005年河床低2.2m；沖刷寬度分別為31.2m,沖刷面積分別為68.6m2,當(dāng)高水發(fā)生時(shí)，此沖刷面積只占總過水面積較小，以19960702號洪峰過水面積為對比標(biāo)的，該沖刷面積分別占該場次峰頂洪峰過水面積的6.3%。

三、結(jié)語

潛山站大斷面分析成果顯示，多年河床河底平均高程總體態(tài)勢為淤積發(fā)生的年代主要是在上個(gè)世紀(jì)1965～1996年，最大淤高為0.71m(1991年)，最小淤積高為0m(1996年)。1991年以前，河床總體呈現(xiàn)淤積態(tài)勢，局部年份沖淤相互交替。1991年以后呈現(xiàn)單邊下切的現(xiàn)象。單邊下切的原因主要受人類采砂因素影響。

受沖淤變化影響的流量關(guān)系如果不經(jīng)過很好的校正的話，水位流量關(guān)系點(diǎn)據(jù)群散亂無章，這又為該站的洪水預(yù)報(bào)方案提出一個(gè)新的課題，那就是如何將受沖淤變化影響作為預(yù)報(bào)校正因子應(yīng)用到洪水預(yù)報(bào)中去，這項(xiàng)問題的解決還有待于在以后的工作中探索研究

安徽省安慶市水文局 246003）