廖 智 ，蔣志兵 ，熊 強(qiáng)

（1.江西省贛州市水文局，江西 贛州 341000；2.江西省景德鎮(zhèn)市水文局，江西 景德鎮(zhèn) 333000；3.江西省南昌市水文局，江西 南昌 330018）

0 引言

鄱陽湖位于長江中下游南岸，江西省的北部，承納贛江、撫河、信江、饒河、修水五大水系及區(qū)間來水，調(diào)蓄后經(jīng)湖口匯入長江。鄱陽湖流域總面積162 225 km2，五大水系控制水文站以上流域面積137 143 km2，占鄱陽湖流域總面積的84.5%。受三峽等長江上游干支流水庫、五河控制性水庫調(diào)度運(yùn)用等人類活動及降雨等自然條件變化的影響，長江干流、鄱陽湖五河水沙條件的變化都將會引起江湖關(guān)系的連鎖反應(yīng)，影響到江湖、河湖生態(tài)系統(tǒng)的完整性與穩(wěn)定性、江湖蓄泄能力、濕地功能以及水資源的開發(fā)和保護(hù)。

為研究鄱陽湖泥沙淤積及其影響，國內(nèi)外專家學(xué)者做了大量的研究工作。程時長、王仕剛對鄱陽湖現(xiàn)代動力進(jìn)行了分析，認(rèn)為鄱陽湖物質(zhì)來源主要是五河帶來的泥沙，同時研究了五河入湖口擴(kuò)散區(qū)、湖體的沖淤動態(tài)變化[1]；曹統(tǒng)照在《鄱陽湖淤積量計算方法的探討》中應(yīng)用極限淤積量的概念，引進(jìn)攔沙效率系數(shù)與極限淤積容積剩余率系數(shù)，導(dǎo)出了吞吐型過水湖泊或水庫的淤積量計算方程式，對鄱陽湖淤積量進(jìn)行計算[2]；馬逸麟、熊彩云等對鄱陽湖不同區(qū)域的泥沙淤積特點(diǎn)行了詳細(xì)的描述，對鄱陽湖泥沙源進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上對鄱陽湖未來泥沙淤積的發(fā)展趨勢進(jìn)行了詳細(xì)預(yù)測[3]。這些研究所依據(jù)的資料基本為鄱陽湖21世紀(jì)以前的，資料年限較短，不能反映近期鄱陽湖水沙變化劇烈的實(shí)際。

本文根據(jù)五河控制站泥沙特征變化和湖口站出湖泥沙特征變化情況，分析出入湖泥沙年際、年內(nèi)變化規(guī)律，揭示鄱陽湖的沖刷、淤積情況以及出入湖泥沙的演變規(guī)律。本文采用實(shí)測典型斷面比較，依據(jù)1998年長江水利委員會鄱陽湖測量成果以及2010年鄱陽湖地理信息測量成果分析鄱陽湖不同區(qū)域的沖淤變化情況，探求鄱陽湖區(qū)的沖淤分布情況。

1 分析數(shù)據(jù)來源及方法

鄱陽湖入湖泥沙主要來源于贛江、撫河、信江、饒河、修水五大河流、直入鄱陽湖諸河及湖區(qū)區(qū)間。本次主要采用五河控制站（外洲、李家渡、梅港、渡峰坑、虎山、虬津、萬家埠）及湖口站歷年實(shí)測懸移質(zhì)泥沙資料來分析入湖、出湖泥沙。

鄱陽湖不同時期的沖淤變化分析方法主要采用典型斷面法，橫向沿湖盆南北向約每5 km布設(shè)一個斷面，全湖共布設(shè)橫斷面32個。分析斷面數(shù)據(jù)采用2010年鄱陽湖地理信息測量成果及1998年長江水利委員會鄱陽湖測量成果，兩成果均通過有關(guān)部門的驗(yàn)收，成果質(zhì)量可靠。典型斷面范圍主要為湖盆區(qū)，南起青嵐湖下游（南昌縣幽蘭鄉(xiāng)北涂村）、北至湖口（湖口縣城）。典型斷面的布設(shè)見圖1。分析比較1998年與2010年實(shí)測大斷面圖、斷面面積、平均河底高程、斷面最低點(diǎn)、湖區(qū)自北向南縱斷面（深泓線）的變化情況等。

圖1 鄱陽湖區(qū)沖淤分布示意圖

2 沖淤量變化

據(jù)實(shí)測資料統(tǒng)計，在不考慮五河控制站以下水網(wǎng)區(qū)入湖沙量的情況下，1956～2002年鄱陽湖入湖、出湖年均輸沙量分別為 1 465×104t、938×104t；2003～2012 年五河入湖年均輸沙量為607×104t，較1956～2002年多年均值偏小58.6%；2003～2012年年均出湖輸沙量為1 238×104t， 較 1956～2002 年多年均值偏大 31.9%（含采砂活動影響）。比較2010年、1998年湖區(qū)實(shí)測地形可知，1998～2010年內(nèi)，湖區(qū)總體處于沖刷狀態(tài)，尤其是窄長的入江水道河段，斷面變化較大，湖口站斷面深槽平均下切約2m（見表1）。

鄱陽湖出口控制站湖口水文站（1956～2012）多年平均輸沙量991×104t，其中2～4月占年輸沙量的60.1%。在長江7～9月洪水期，有時長江水倒灌入湖，泥沙也隨江水倒灌入湖，多年平均倒灌沙量為132×104t。

1956～2012年間，在不考慮五河控制站以下水網(wǎng)區(qū)入湖沙量的情況下，湖區(qū)年均淤積泥沙324×104t，占總?cè)牒沉康?4.6%。

從圖2可以看出，2000年以前，五河入湖沙量基本大于湖口出湖沙量，說明2000年以前鄱陽湖呈淤積狀態(tài)；2000年以后，隨著五河入湖沙量的減少，鄱陽湖采砂攪動水流使得湖口出湖沙量增加等因素的影響，五河入湖沙量均小于湖口出湖沙量，鄱陽湖呈沖刷狀態(tài)。進(jìn)入本世紀(jì)以來，五河年均入湖沙量較1971～1980年減少了一半以上，使得鄱陽湖淤積逐漸減緩。2003年前，五河年均入湖泥沙1 465×104t，出湖懸移質(zhì)泥沙938×104t，湖區(qū)年均淤積泥沙 527×104t；2003～2012 年五河年均入湖泥沙607×104t，出湖懸移質(zhì)泥沙明顯增多，達(dá)到 1 238×104t。

表1 鄱陽湖出入湖懸移質(zhì)泥沙統(tǒng)計表

從年內(nèi)沖淤規(guī)律來看，鄱陽湖4月之前為河相，比降較大，流速相對較快，且五河處于漲水階段，入湖流量增加，流域來沙能順利通過鄱陽湖進(jìn)入長江，主要沖刷主航道附近的淤積泥沙，出湖沙量大于入湖沙量；4月開始，五河進(jìn)入汛期，流域入湖的水、沙驟增，湖水位升高，洲灘逐漸淹沒，鄱陽湖呈湖相景觀，比降減小，流速減緩，泥沙落淤，出湖沙量小于入湖沙量；7月之前長江水位不高，五河流量大，雖然湖內(nèi)大量淤沙，但出湖沙量的比重仍較大；7～9月為長江干流汛期，湖水受頂托或發(fā)生江水倒灌，入湖泥沙大部分淤積在湖內(nèi)，江沙倒灌則更增加泥沙淤積幅度；10月以后，湖水隨長江洪水退落而快速下泄，洲灘逐漸顯露，鄱陽湖再成河相，湖區(qū)泥沙開始沖刷?？梢?，鄱陽湖泥沙年內(nèi)沖淤變化規(guī)律一般為低水沖、高水淤。

3 沖淤分布特征

從湖區(qū)淤積形態(tài)來看，由于五河來沙量、時程分配不同，流態(tài)變化復(fù)雜，且河段地形差異較大，使泥沙淤積在平面上和高度上的分布都不同。流域來沙主要淤積在水網(wǎng)區(qū)的分支口、擴(kuò)散段、彎曲段凸岸和湖盆區(qū)的東南部、南部、西南部的各河入湖擴(kuò)散區(qū)。在水網(wǎng)區(qū)河道的淤積表現(xiàn)為中洲（心灘）、淺灘、攔門沙等形態(tài)，在湖盆表現(xiàn)為扇形三角洲、“自然湖堤”等形態(tài)。

3.1 典型斷面圖分析比較

根據(jù)鄱陽湖區(qū)地形圖及斷面布設(shè)情況，將湖區(qū)劃分為6個區(qū)域，套繪1998與2010年實(shí)測的32個湖區(qū)典型斷面圖，對典型斷面進(jìn)行分析比較。

圖2 歷年來五河入湖及湖口沙量變化圖

① 湖盆入江水道區(qū)域（1～10號斷面）

1998～2010年，鄱陽湖湖盆入江水道區(qū)域除1號斷面發(fā)生輕微淤積外，其他斷面均發(fā)生下切，下切均在10.00m高程以下河床，10.00 m以上變化較小，斷面變化最大為9號斷面，10.00 m高程以下湖底平均高程下降7.91 m。該區(qū)域總體為下切，主流擺動不大，主流河床沖刷下切明顯。

② 贛江、修水河口湖盆區(qū)域（11、12、13-1、14 號斷面）

1998～2010年，鄱陽湖贛江、修水河口湖盆區(qū)域典型斷面均發(fā)生沖刷，沖刷均在15.00 m高程以下河床，15.00 m以上變化較小，最大變化發(fā)生在12號斷面，15.00 m以下河床平均高程下切0.16 m，斷面最低點(diǎn)下切幅度達(dá)到4.50 m左右。該區(qū)域總體為沖刷，但沖刷強(qiáng)度小于入江水道區(qū)域。

將SolidWorks文件直接導(dǎo)入到ANSYS中，設(shè)置其材料為QT600，零件整體質(zhì)量為50.193 kg。用四面體網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格尺寸為10 mm，在施加載荷的軸承座部分，如圖1中標(biāo)注所示，采取細(xì)密網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格單元為5 mm，總共有34 799個節(jié)點(diǎn)，19 119個單元。連桿架在實(shí)際工作中并非出于自由狀態(tài)，其上底面與油箱的外表面用螺栓進(jìn)行固定裝配到油箱內(nèi)部，然后在連桿轉(zhuǎn)動過程中，連桿架受到軸承的載荷。因此其主要約束為上壁的固定約束，主要載荷為軸承孔的軸承載荷，根據(jù)其設(shè)計參數(shù)給出軸承徑向力Fr 為7 180N,如圖2所示。

③ 湖盆中部區(qū)域（13-2～23號斷面）

1998～2010年，鄱陽湖湖盆中部區(qū)域除13-2號斷面主流區(qū)沖刷較大、16-1號斷面發(fā)生輕微沖刷外，其他斷面均發(fā)生淤積，淤積強(qiáng)度較小，淤積基本集中在16.00 m高程以下河床，以上變化較小，斷面變化最大為20-1號斷面?？梢娊畮啄陙恚蛾柡胁繀^(qū)域總體仍以淤積為主，與三峽工程運(yùn)用前基本一致。

④ 湖盆東北部區(qū)域（13-3、15-2、16-2號斷面）

1998～2010年，鄱陽湖湖盆東北部區(qū)域在14.00 m高程以下有沖有淤，14.00 m高程以上較為穩(wěn)定。該區(qū)域沖淤變化基本維持平衡，斷面變化較小。

⑤ 湖盆南部區(qū)域（24～26號斷面）

1998～2010年，湖盆南部區(qū)域15.00 m高程以下斷面發(fā)生沖刷，但總體沖刷強(qiáng)度較入江水道區(qū)域仍是偏小的，斷面變化最大為26號斷面，斷面平均下切0.41 m，斷面最大下切深度接近5.00 m左右。

1998～2010年，鄱陽湖區(qū)青嵐湖下游區(qū)域27號斷面在17.00 m高程以下發(fā)生沖刷，17.00 m高程以下河床平均下切0.40 m，28號斷面變化較小。

綜上所述，1998～2010年期間鄱陽湖入江水道區(qū)域，沖刷下切較為顯著，斷面變化最大，最大沖刷深度為10.57 m（出現(xiàn)在入江水道2號斷面）。贛江、修水河口區(qū)域斷面總體表現(xiàn)為沖刷，但沖刷強(qiáng)度較小。湖區(qū)中部區(qū)域斷面總體表現(xiàn)為淤積，但強(qiáng)度較小。東北部、南部、青嵐湖下游區(qū)域斷面有沖有淤，斷面總體變化不大。

3.2 平均河底高程及斷面最低點(diǎn)分析

根據(jù)1998年、2010年實(shí)測斷面資料統(tǒng)計分析，計算各斷面河底最低點(diǎn)，并計算15.00 m高程以下斷面平均湖底高程（計算結(jié)果見表2）。鄱陽湖自北向南湖床最低點(diǎn)高程變化見圖3。

從表2中可以看出，與1998年斷面比較，2010年湖區(qū)河底最低點(diǎn)平均下切1.87 m，最大下切深度10.57 m（出現(xiàn)在2號斷面），湖底平均高程平均下切0.54 m，最大下切深度為7.91 m（出現(xiàn)在入江水道9號斷面）。北部入江水道區(qū)域1998～2010年期間河底下切，下切嚴(yán)重，斷面年平均下切速率最大為0.61 m（出現(xiàn)在9號斷面）；中部區(qū)域呈緩慢淤積，年淤積速率最大為0.06 m；南部區(qū)域?yàn)檩p度沖刷，年沖刷速率最大為0.03 m（見表2）。 其中：

表2 鄱陽湖自北向南斷面最低點(diǎn)及湖底平均高程統(tǒng)計表m

圖3 鄱陽湖自北向南各斷面湖底最低點(diǎn)高程變化圖

①1～14號斷面（湖盆入江水道區(qū)域，贛江、修水河口區(qū)域）平均河底高程呈下切趨勢，最大下切深度為7.91 m，平均下切深度 1.15 m；

② 15～23號斷面（湖盆區(qū)中部、東北部區(qū)域）平均河底高程呈淤高趨勢，最大淤積深度為0.72 m，平均淤積深度為 0.11 m；

③ 24～28號斷面（湖盆南部、青嵐湖下游區(qū)域）平均河底高程呈下切趨勢，最大下切深度為0.43 m，平均下切深度 0.26 m。

3.3 近年來鄱陽湖入江水道河床下切的原因分析

近年來，鄱陽湖入江水道區(qū)域下切嚴(yán)重，斷面變化大，最大下切深度為10.57 m（出現(xiàn)在入江水道2號斷面）。其形成的主要原因：一是長江干流水位降低使得入江水道比降加大進(jìn)而形成的朔源沖刷。2003年以來尤其是2008年三峽試驗(yàn)性蓄水以來，三峽水庫蓄水運(yùn)用后，長江干流沿程發(fā)生沖刷，除1～3月份外，其它月份水位均出現(xiàn)明顯降低，10月份平均水位更是降低了2.20 m，由于干流水位降低，使得鄱陽湖入江水道比降明顯加大，形成了朔源沖刷；二是五河上游水庫群及水土保持工程增強(qiáng)了攔蓄泥沙能力進(jìn)而形成的清水下泄造成的沖刷。贛、撫、信、饒、修等五河上游陸續(xù)興建了一些水庫和水土保持等水利工程，這些工程的興建攔蓄了部分泥沙，水庫下游清水下泄不僅沖刷著五河，也沖刷著鄱陽湖湖床及入江水道；三是由于采砂，但在2008年江西省加強(qiáng)湖區(qū)采砂管理后這一因素影響程度降低，并已得到控制。

4 結(jié)語

本文依據(jù)鄱陽湖兩次測量成果，采用典型斷面法分析了鄱陽湖不同區(qū)域的沖淤變化及沖淤分布特征。通過分析，1998～2010年入江水道區(qū)域下切明顯，枯水河床高程呈下降趨勢，15.00 m水位以下斷面面積明顯增大；贛江、修水河口區(qū)域略沖；撫河、信江入湖河口至湖盆過渡帶由于上游來沙造成沉降，使得湖盆中部、東北部區(qū)域仍有所淤積，斷面河床高程呈上升趨勢，河床平均高程淤積約0.11 m；鄱陽湖南部、青嵐湖下游區(qū)域斷面略有沖刷，斷面變化不大，河床平均高程下切0.26 m。

［1］程時長，王仕剛.鄱陽湖現(xiàn)代沖淤動態(tài)分析[J].江西水利科技，2004，28（2）：125-128.

［2］ 曹統(tǒng)照.鄱陽湖淤積量計算方法的探討[J].海洋與沼澤，1987，(4)：320-327.

［3］馬逸麟，熊彩云，易文萍.鄱陽湖泥沙淤積特征及發(fā)展趨勢[J].資源調(diào)查與環(huán)境，2003，（1）：29.