游夢(mèng)琦

摘 要：通過(guò)對(duì)東江下游沿程各水文（位）站不同時(shí)期設(shè)計(jì)最低通航水位進(jìn)行計(jì)算，研究受人工采砂和梯級(jí)樞紐建設(shè)影響下基本站設(shè)計(jì)最低通航水位變化情況，并分析未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，為東江下游航道建設(shè)和維護(hù)設(shè)計(jì)水位確定提供參考。

關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)最低通航水位 人工采砂 梯級(jí)樞紐 東江下游

1.前言

東江作為連接?xùn)|江上游和下游珠三角地區(qū)的重要通道，也是廣東省人工開(kāi)發(fā)程度最高的河流之一。在人工采砂、樞紐建設(shè)等人類(lèi)活動(dòng)的干擾下，原來(lái)有規(guī)律的水文要素發(fā)生了不規(guī)律的變化，進(jìn)而也影響到了與航道建設(shè)及維護(hù)管理密切相關(guān)的一個(gè)重要工程技術(shù)參數(shù)—設(shè)計(jì)水位，使之也發(fā)生了與以前天然情況下不一樣的變化趨勢(shì)，需要采取動(dòng)態(tài)的方法對(duì)其確定方法進(jìn)行確定，以確保航道建設(shè)和航道維護(hù)工作順利開(kāi)展。本文以最為典型的東江干流博羅水文站為例，進(jìn)行分析和探討。

2.東江及博羅站概況

東江干流發(fā)源于江西省尋鄔縣椏髻缽，由東北向西南流經(jīng)廣東省龍川、博羅、惠陽(yáng)等縣市，至東莞石龍鎮(zhèn)分南（東莞水道）、北（東江北干流）兩水道進(jìn)入獅子洋。東江下游航道惠州至東江口段全長(zhǎng)116km，通航500-1000t級(jí)船舶。

東江下游河段控制水文站為博羅站，該站位于博羅縣羅陽(yáng)鎮(zhèn)江東村，于1953年8月17日由珠江水利工程總局設(shè)立為水文站，1969年1月又向下游遷移537m，改稱(chēng)博羅（二）站。

3.對(duì)河段水文要素影響較大的人類(lèi)活動(dòng)情況

對(duì)博羅站水文要素影響較大的人類(lèi)活動(dòng)包括惠州東江水利樞紐建設(shè)及人工采砂。

3.1惠州東江水利樞紐建設(shè)及運(yùn)行調(diào)度情況

惠州東江水利樞紐于2004年開(kāi)始建設(shè)，2007年建成運(yùn)營(yíng)，樞紐為低水頭無(wú)調(diào)節(jié)徑流式電站，正常蓄水位10.5m（珠基，下同），最低運(yùn)行水位9.0m，船閘下游設(shè)計(jì)最低通航水位0.2m，閘室有效尺度120×16×3.0m，通航500t級(jí)船舶。

3.2河段采砂情況

根據(jù)多次現(xiàn)場(chǎng)及向沿河水利、水文部門(mén)調(diào)查結(jié)果，可知目前東江下游大規(guī)模的人工采砂活動(dòng)情況如下：東江干流大規(guī)模無(wú)序采砂活動(dòng)始于上世紀(jì)90年代，自下而上大規(guī)模逐年上溯，近期隨著樞紐建設(shè)、岸堤保護(hù)、樞紐保護(hù)等原因，截止目前東江博羅段采砂已經(jīng)基本停止，造成河床大幅下切的由下而上的采砂活動(dòng)止于博羅大橋橋下。

4.人類(lèi)活動(dòng)深刻影響下東江下游航道維護(hù)設(shè)計(jì)水位分析計(jì)算

4.1受人工采砂影響下的博羅站設(shè)計(jì)水位確定

如何確定受人類(lèi)活動(dòng)影響深刻河段的設(shè)計(jì)水位，此前相關(guān)研究和航道整治工程實(shí)踐已經(jīng)給出了好的方法，即流量保證率頻率法，具體做法是：參照規(guī)范規(guī)定的水位保證率頻率分析法，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析站點(diǎn)多年流量資料，確定設(shè)計(jì)最小通航流量，然后通過(guò)查相應(yīng)年份的當(dāng)年確定的水文站水位流量關(guān)系曲線，獲得相應(yīng)水位，即可作為來(lái)年該站點(diǎn)設(shè)計(jì)最低通航水位及航道維護(hù)水位。

按照此方法，首先收集惠州東江水利樞紐建成前13年的流量資料系列（1989-2002），采用流量保證率法，分析計(jì)算出博羅站保證率95%、五年一遇的流量為236m3/s，然后據(jù)此流量查博羅站相應(yīng)年份水位，得出的水位值即為相應(yīng)設(shè)計(jì)水位值。

由表1確定設(shè)計(jì)水位值可知，惠州東江水利樞紐建成前，博羅站設(shè)計(jì)水位主要受人工采砂影響，這一人類(lèi)活動(dòng)在距離博羅站較遠(yuǎn)（30km以上）時(shí)（1991～1997年），水位受其影響每年略微下降，每年下降幅度值在10cm左右；后續(xù)隨著下游大規(guī)模挖沙點(diǎn)距離水文站越來(lái)越近，水位下降幅度越來(lái)越大，每年以10cm以上速度繼續(xù)下降，最大降幅發(fā)生在挖沙活動(dòng)距離博羅站約10km處時(shí)的2001～2006年，每年下降幅度超過(guò)30cm。到2006年，博羅段采砂區(qū)域已經(jīng)到了博羅大橋下游，加之岸坡不穩(wěn)導(dǎo)致博羅河段嚴(yán)格控制采砂活動(dòng)，2005-2006年水位明顯下降趨勢(shì)受到控制。

4.2惠州東江水利樞紐建成后設(shè)計(jì)水位變化趨勢(shì)分析

2007年，惠州東江水利樞紐建成，下游采砂已經(jīng)控制，樞紐至博羅大橋之間的處于人工采沙后水淺流急以及樞紐運(yùn)行調(diào)度清水下泄沖刷綜合影響河段，同時(shí)受采砂疏通河道潮汐上溯影響，枯水期已經(jīng)影響到東江樞紐壩下。

這三大人類(lèi)活動(dòng)影響要素對(duì)博羅站設(shè)計(jì)水位影響，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先由于樞紐運(yùn)行調(diào)度，下泄枯水基流有一定程度增加，經(jīng)對(duì)2007-2017年博羅站流量資料統(tǒng)計(jì)計(jì)算，保證率為95%的流量已經(jīng)增加至270m3/s；其次其對(duì)設(shè)計(jì)水位影響也較為明顯，呈現(xiàn)出與以前不一樣的變化規(guī)律。如依據(jù)相應(yīng)年份水文資料，查得當(dāng)年與現(xiàn)階段設(shè)計(jì)流量最接近流量對(duì)應(yīng)水位如表2。

由表2數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，樞紐建成后，下泄基流基本有保障，部分年份最小流量都超過(guò)400m3/s，雖然河床調(diào)整在采砂后效應(yīng)及清水下泄沖刷影響還在持續(xù)，但較之采砂劇烈影響時(shí)期已經(jīng)明顯減緩，同時(shí)由于下游潮汐已經(jīng)回溯影響到壩下，因此近似設(shè)計(jì)流量對(duì)應(yīng)水位也相對(duì)比較穩(wěn)定，總體穩(wěn)定趨勢(shì)明顯。

4.3博羅站設(shè)計(jì)最低通航水位確定

由上分析可見(jiàn)，近10年來(lái)，隨著大規(guī)模人工采砂活動(dòng)停止，潮汐上溯及樞紐下泄沖刷影響，博羅站所在航道段設(shè)計(jì)水位基本穩(wěn)定，因此依據(jù)最新資料確定的設(shè)計(jì)最低通航水位可以作為未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)航道維護(hù)設(shè)計(jì)水位。經(jīng)查取2017年水位流量關(guān)系曲線，270m3/s 對(duì)應(yīng)水位為0.39m，此即為該站設(shè)計(jì)最低通航水位。

5.小結(jié)

20世紀(jì)90年代以來(lái)，河床無(wú)序過(guò)度采砂使得東江下游河段河床深切，水位下降明顯，潮汐影響范圍上溯。在博羅縣城河段，受無(wú)序人工采砂影響，在一段時(shí)間內(nèi)（主要是2001～2005年）水位受采砂導(dǎo)致的河床下切直接影響逐年下降十分迅速，博羅站年最低水位逐次走低；2006年以來(lái)，隨著水行政主管部門(mén)對(duì)采砂的管理力度加強(qiáng)，采砂逐步走向有序化，該河段采砂規(guī)模顯著減小，直至停止。但由于惠州東江水利樞紐建成蓄水發(fā)電，該河段河床目前仍處于較強(qiáng)的清水沖刷和采砂造成的陡比降水流沖刷狀態(tài)，水位仍在不斷降低，但同時(shí)受到河口潮汐上溯影響，設(shè)計(jì)水位已經(jīng)處于穩(wěn)定階段。