湯冠華,裘 濤

(1.紹興市水利局用水管理處,浙江 紹興 312000;2.浙江廣川工程咨詢有限公司,浙江 杭州 310020)

1 問題的提出

贛江是江西省的第一大河流,是縱貫全省南北的重要水運干線。贛江東河(見圖1)位于贛江尾閭,沿途無鐵路,少公路,陸路設施修建非常困難,水上運輸成為該地區(qū)不可或缺的運輸方式,但其航道等級不高,未充分發(fā)揮水運的優(yōu)勢。為改變此現狀,江西省交通廳港航管理局計劃通過航道整治的辦法,提高贛江東河 (南昌—三江口河段)航道等級,使之達到骨干航道標準的Ⅳ級航道,以滿足沿江各地的經濟發(fā)展需要。

圖1 贛江東河南昌—三江口河段圖

東河作為贛江洪水入湖主通道,其防洪安全十分重要。航道整治通常采取丁壩、疏浚和護岸工程。在河道中新建大量丁壩,可能產生壅水,改變近岸流速分布,嚴重時會改變水流動力軸線走向和分流比等,對行洪造成不利影響,且存在丁壩壩頭淘刷問題。鑒于此,需要從不同的航道整治方案中選擇最合理的工程方案。比選的基本原則是,在確保達到Ⅳ級航道標準的同時,盡量減小工程措施對行洪及河勢的影響。工程方案的擬定需要充分考慮河流現狀及河床演變。本文通過河床的沖淤計算和險灘演變分析,為工程方案的布置及比選提供依據[1-3]。

2 河道概況

贛江東河 (南昌—三江口)河段處于沖積平原上,贛江干流在南昌市裘家洲分為東西河,西河是入鄱陽湖出長江的主通道,東河在贛江鐵路橋下約1.6 km處礁磯頭分為中支與東支,左側為中支,在朱港入湖;右側為東支,在三江口入湖。河床質多為中粗砂,少數為沙夾礫石質,部分河段為淤泥,局部為粉質黏土(膠板或膠泥),全河段岸線多為砂壤土,間有黏土。河流順直微彎,彎曲系數1.2～1.3。經過長期的水流與河床相互作用,岸線沖刷崩塌,大部分河床拓寬,使河段中枯水河面寬闊順直,在兩岸防洪堤控制范圍內,最大洪水河寬1 660 m,最小洪水河寬310 m,一般洪水河寬650～850 m,最大枯水河寬565 m,最小枯水河寬88m,一般枯水面寬250～320 m,河段內共有江心洲6個,總長4.56 km,高于枯水位2.7～5.0 m,大多數為雙分汊。河段中較大的江心灘有7個,合計長1 080 m,高于枯水位0.5 m左右,最長的位于錢崗劉家灘巷口村右岸,長425m。

河段上段的平面形態(tài)多為蓮藕狀,節(jié)點較多,有6個節(jié)點,平均每3.5 km 1個;下段節(jié)點較少,共有3個,平均每10 km 1個。節(jié)點枯水最小河寬88 m,位于南湖洲尾以下1 180 m;節(jié)點中洪水最大河寬105～430 m。

3 河床沖淤計算分析

河床沖淤演變主要通過河段各斷面之間的沖淤量、沖淤厚度來反映,現根據不同年份選取的34個河床橫斷面進行全河段沖淤計算分析。沖淤量與沖淤厚度分別通過前后2 a設計水位與設計水位以上2 m(參照邊灘高程與平灘水位)的上下斷面之間水棱體體積之差與前后2 a的斷面積之差、平均河寬求得,各淺灘、河段的沖淤數據見表1～ 3[4-5]。

表1 東河 (八一橋—滁槎)河段河床沖淤計算表

表2 東河 (滁槎—三江口)河段河床沖淤計算表

贛江是雨洪式河流,河段內的水流常年不結冰,徑流大小與水位高低基本一致,年內分配不均勻。近年來,由于贛江上游萬安水利樞紐建成并投入運行及其他支流采取較好的水土保持措施,下游懸移質輸沙量大幅減少,改變了下游河段的來水來沙條件以及 1988—1992年Ⅳ級和2002—2004年Ⅲ級2次航道整治工程的實施等綜合因素的影響,引起河床嚴重下切,從而導致同流量下的中枯水水位逐年下降。分析沖淤計算結果可知:

(1)1992—2003年的八一橋—三江口河段:除個別斷面出現微小淤積外,全河段處于沖刷狀態(tài);在設計水位下總計沖刷1 136.0萬m3,年均沖刷103.26萬m3;平均沖刷厚度0.767 m,年均沖厚0.07m。在設計水位以上2 m的水位下總計沖刷1 404.6萬m3,年均沖刷127.74萬m3;平均沖刷厚度0.731 m,年均沖刷0.068 m。

(2)上段(八一橋—滁槎):設計水位下共沖刷871.40萬m3,年均沖刷79.2萬m3,平均沖刷厚度1.15 m,年均沖刷厚度0.11m;設計水位+2.0 m的水位下共沖刷1 020.10萬m3,年均沖刷92.74萬m3,平均沖刷厚度1.16 m,年均沖刷厚度0.11 m。本河段上段由于近期河床采砂,沖刷量與沖刷厚度較大,如首端的礁磯頭灘共沖刷473.90萬m3,平均沖刷厚度達2.06 m,其中Cs3～Cs4斷面平均沖刷厚度達3.33 m;河下萬家灘沖刷量為380.50萬m3,平均沖刷厚度為1.78 m,年均沖刷厚度0.16 m。再往下游沖刷量逐漸減少,其尾端滁槎灘沖刷量只有53.60萬m3,平均沖刷厚度只有0.39 m,年均沖刷厚度只有0.035 m,其中該灘Cs13～Cs14斷面,在設計水位下有少量淤積,共淤積4.30萬m3;平均淤積厚度0.14 m,年均淤積厚度0.01 m。

(3)下段(滁槎—三江口):設計水位下共沖刷264.60萬m3,年均沖刷24.06萬m3,平均沖刷厚度0.48 m,年均沖刷厚度0.04 m;設計水位+2.0 m下共沖刷384.50萬m3,年均沖刷35.00萬m3,平均沖刷厚度0.41 m,年均沖刷厚度0.037 m。其中Cs31號斷面產生微小淤積,設計水位下平均淤積厚度0.12 m,年均淤積厚度0.01 m,設計水位+2.0 m的水位下平均淤積厚度0.080 m,年均淤積厚度0.007 m。

從上面分析可知:上段沖刷量較大,下段沖刷量較少,只有上段沖刷量的34%左右,導致下段河床相對較高,枯水位時阻擋水流,甚至產生壅水現象,枯水航深只有0.3 m左右,礙航嚴重。

4 險灘演變分析

分析贛江東河(南昌—三江口)河段2003年測圖,全河段共有13個淺灘,水深不足0.5 m的淺灘有下段的鮭魚洲、吉里萬家、長湖灘3個;水深0.5～1.0 m的淺灘有尤口、錢崗劉家、將軍洲、南湖洲、狗尾洲5個;水深1.1～1.6 m的淺灘有礁磯頭、河下萬家、滁搓、程家池、三江口5個。由于本河段屬寬淺性河道,故航道寬度與彎曲半徑均能滿足要求。全河段的13個淺灘中,交錯淺灘5個,復式淺灘4個,汊道淺灘2個,支流河口與河口淺灘各1個。

全河段以吉里萬家—南湖洲灘群最淺,航道水深只有0.2 m,淺段最長達11.3 km,占下段長度的36.5%,占全河段長度的13.0%,礙航最嚴重,成為本次工程的重中之重。

贛江東河 (南昌—三江口)河段長56 km,1992年 1月全河段水位落差為3.41 m(見表4),平均比降0.061‰,其上段落差0.66 m,平均比降0.026‰;下段落差2.75 m,平均比降0.089‰。2003年3月八一橋—三江口河段的水位落差為2.41 m,平均比降0.043‰,上段落差0.24 m,比降0.01‰,其中上段淺灘比降0.02‰左右,深槽比降0.008‰左右;下段落差2.17 m,比降0.071‰,下段淺灘比降0.10‰左右,深槽比降0.05‰左右。2006年2月15日實測瞬時水位比降,由于水位低,滁槎以下河床較高,產生壅水,故上段出現倒比降為-0.01‰;下段比降為0.085‰。

從表4中可以看出:

(1)各年上、下段的枯水比降與瞬時水位比降在不斷減小;

(2)各年的上段比降較小,下段比降較大,下段比降是上段比降的3.4～7.1倍。說明枯水時由于下段的吉里萬家—南湖洲灘群的河床較高阻擋水位,使上、下段的流速減緩,比降減小。

表4 河段繪圖水位與瞬時水位比降表

表5 河段各淺灘上、下深槽及邊灘情況表

深槽是河槽中因水流沖刷或環(huán)流作用形成的水深較深的局部水域或河段。2個深槽之間的過渡段為淺灘,上深槽指淺灘上游位置的深槽,下深槽指淺灘下游位置的深槽。從表5可以看出:全河段的上深槽2003年比1992年平均沖深0.90 m,下深槽平均沖深1.70 m。其中上段的上深槽平均沖深0.98m,下深槽沖深3.06 m,下段的上下深槽平均沖深0.85 m。

比較2003年與1992年測圖 (見表5)可以看出:

(1)礁磯頭灘以上約2.0 km長的河段,因采挖建筑用砂,2003年河床挖深達6.0～13.6 m,比1992年增深3～10 m;

(2)河下萬家灘的右邊灘沖刷切割95 m左右;

(3)尤口灘右側江心洲2003年沖刷縮短100 m左右,縮窄30 m左右;

(4)錢崗劉家灘的右岸下邊灘1992年時長1 700 m,寬300 m,到2003年則被沖刷切割成4個小的和1個較大的江心灘;

(5)滁槎灘的右側1992年長200 m,寬30 m與長480 m,寬70 m的沙質江心灘被沖刷;

(6)鮭魚洲灘的左岸上邊灘外側沖刷縮窄約80 m,洲頭沖刷下移約60 m;

(7)吉里萬家灘至三江口的左右岸線、邊灘與江心洲基本穩(wěn)定。

以上表明(八一橋—三江口)河段河床近期處于沖刷變形狀態(tài)。

5 結 語

(1)贛江東河八一橋—滁槎河段平面形態(tài)多為蓮藕狀,節(jié)點較多,有節(jié)點6個,平均每3.5 km 1個;滁槎—三江口河段節(jié)點較少,共有3個,平均每10 km 1個。布置工程方案時,要充分利用實際地形,合理采用和布置筑壩、疏浚及護岸工程,使工程達到整治效果的同時能盡量減少投資。

(2)1992—2003年的八一橋—三江口河段,除個別斷面出現微小淤積外,全河段處于沖刷狀態(tài);在設計水位下總計沖刷1 136.00萬m3,年均沖刷103.26萬m3;平均沖刷厚度0.767 m,年均沖厚0.07 m。在設計水位以上2 m的水位下總計沖刷1 404.6萬m3,年均沖刷127.74萬m3;平均沖刷厚度0.731 m,年均沖刷0.068 m。本河段上段由于近期河床采砂,沖刷量與沖刷厚度較大,下段沖刷量較少,只有上段沖刷量的34%左右,導致下段河床相對較高,枯水位時阻擋水流,甚至產生壅水現象,枯水航深只有0.3 m左右,礙航嚴重。

(3)全河段的13個淺灘中,交錯淺灘5個,復式淺灘4個,汊道淺灘2個,支流河口與河口淺灘各1個。各年上、下段的枯水比降與瞬時水位比降在不斷減小;各年的上段比降較小,下段比降較大,下段比降是上段比降的3.4～7.1倍。說明枯水時由于下段的吉里萬家—南湖洲灘群的河床較高阻擋水位,使上、下段的流速減緩,比降減小?？傮w而言,贛江東河八一橋—三江口河段河床近期處于沖刷變形狀態(tài)。

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