史 磊

(哈爾濱市水文水資源勘測(cè)總站，哈爾濱 150010)

1 概 述

松花江作為哈爾濱的母親河，蜿蜒穿過(guò)城區(qū)，將城區(qū)分為江北和江南，是哈爾濱市一道亮麗的風(fēng)景線。然而，松花江江道也是在悄悄進(jìn)行變化的。江道的演化關(guān)系到水利工程興建、管理、水上航運(yùn)及防洪防災(zāi),同時(shí)也會(huì)引起兩岸地貌、水文、人類生存環(huán)境的改變。就四方臺(tái)段而言,江道的演化變遷直接關(guān)系到四方臺(tái)南岸的防洪能力,影響岸邊居住人民的生產(chǎn)、生活。

四方臺(tái)段江道位于松花江干流哈爾濱市群力堤段，臨近四方臺(tái)閘，此段江道位于松嫩平原，江道寬闊、平緩。目前，該段河道主流已經(jīng)穩(wěn)定在南岸，現(xiàn)已形成明顯的凹岸態(tài)勢(shì)，演變趨勢(shì)為逐漸向堤腳方向淘刷推進(jìn)，最近處距堤腳不足百米。同時(shí)由于大頂子山航電樞紐工程水庫(kù)回水影響，使得水面擴(kuò)大風(fēng)浪不斷淘刷，也加快了塌岸的速度。為保護(hù)建成后的群力堤，保持江道穩(wěn)定，保證堤防防洪功能，在該段河道進(jìn)行了護(hù)岸工程。通過(guò)近10年的江道數(shù)字地形數(shù)據(jù)及實(shí)地踏勘結(jié)果，對(duì)該江段江道及崩岸演變進(jìn)行以下分析。

2 四方臺(tái)段江道及崩岸演變

2.1 四方臺(tái)段江道及崩岸環(huán)境概況

松花江哈爾濱段四方臺(tái)塌岸位于松花江右岸，哈爾濱市上游，距哈爾濱市區(qū)15 km，距新建群力西堤堤防起點(diǎn)1.5 km，繞城公路橋下游約1.5 km。四方臺(tái)大橋建于2002年，江道南北寬約2.5 km。北側(cè)大部分灘地被引橋阻斷，縮小了江道過(guò)洪能力，灘地平坦寬闊，高程在116.5～117.5 m。四方臺(tái)邊岸為粉質(zhì)砂土，地面高程117.5～118.0 m，松花江干流四方臺(tái)段為沖積平原區(qū)，江道邊岸為堆積一級(jí)階地河漫灘。

2.2 江道演變

深泓線能夠整體反映江道主流的發(fā)展趨勢(shì),是江道演變研究的重要依據(jù)。深泓線由上下游的深泓點(diǎn)連接而成, 深泓點(diǎn)是江道中各斷面最大水深點(diǎn)。因此，從數(shù)字地形數(shù)據(jù)等深線數(shù)據(jù)中獲得一系列的深泓點(diǎn)，再根據(jù)上下游拓?fù)潢P(guān)系連接深泓點(diǎn),最終可以獲得深泓線。本文進(jìn)行的歷年深泓線比較就是采用這種方式所獲得的。

通過(guò)對(duì)2007-2017年的深泓線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)疊加(圖1)可以看出：①3號(hào)斷面至6號(hào)斷面之間歷年深泓線走向順直，在此比較周期中交織在一起，變化很小，江道主流靠近左岸。②6號(hào)斷面到10號(hào)斷面之間的深泓線有向右岸擺動(dòng)的趨勢(shì)，直到2015年后沒(méi)有再向右岸出現(xiàn)趨勢(shì)性平移的情況。③在10號(hào)斷面至12號(hào)斷面間，受到挑流壩挑流作用的影響，水流流向挑向左岸，使江道主流左移。

圖1 2007-2017年深泓線比較圖

2.3 典型橫斷面變化

平原河流的橫斷面形態(tài)與河型有關(guān)。其橫斷面形態(tài)可概括為拋物線形、不對(duì)稱三角形、馬鞍形和多汊形等4類。松花江干流四方臺(tái)段江道多年來(lái)已穩(wěn)定在南岸，江道斷面多表現(xiàn)為不對(duì)稱三角形。

將2007-2017年實(shí)測(cè)斷面數(shù)據(jù)疊加(圖2)進(jìn)行9號(hào)斷面比較可以看出，在該斷面上2009年的深泓點(diǎn)最淺，2017年深泓點(diǎn)最深，2007-2013年之間該斷面的深泓點(diǎn)位置逐年向右岸滾動(dòng)，2013-2016年期間該斷面深泓點(diǎn)位置左右窄幅波動(dòng)且深度變化不大。

圖2 2007-2017年9號(hào)橫斷面比較圖

2.4 岸邊變化

由2012-2017年該江段岸灘變化(圖3-圖7)不難發(fā)現(xiàn)：①上游靠近四方臺(tái)右岸段侵蝕現(xiàn)象變化不大，僅2015年向岸邊擴(kuò)張明顯。②下游靠近一水源段向岸邊侵蝕明顯。③江道左岸為凸岸。由于凸岸為灘地水流速度小，泥沙容易在此沉積，灘地緩慢抬高，但近5年變化不大。

圖3 2012-2013年江段右岸變化

圖4 2013-2014年江段右岸變化

圖5 2014-2015年江段右岸變化

圖6 2015-2016年江段右岸變化

圖7 2016-2017年江段右岸變化

3 影響江道演變的原因分析

受外界環(huán)境變化的影響，江道也隨著不斷發(fā)生變化，其影響因素可分為自然因素影響和人為因素影響兩個(gè)方面。

3.1 自然因素影響

在自然條件下，江道總是處在不停的變化之中，水流作用于河床使河床發(fā)生變化；變化了的河床又反過(guò)來(lái)作用于水流，影響水流的結(jié)構(gòu)，這種相互作用表現(xiàn)為泥沙的沖刷、搬移和堆積，從而導(dǎo)致江道形態(tài)不斷變化。江道演變十分復(fù)雜，由于來(lái)水量及其過(guò)程、來(lái)沙量及其組成、河床泥沙組成的不同，河床的縱向變形常表現(xiàn)為沖刷和淤積，橫向變形常表現(xiàn)為平面擺動(dòng)。

1) 在江道處于凹岸沖刷運(yùn)動(dòng)發(fā)展階段時(shí)，松花江干流四方臺(tái)江段江道主流南移，逐漸貼近堤腳。江道主流擺動(dòng)對(duì)江道沖淘崩岸有重大影響，反過(guò)來(lái)邊岸崩退，在江道展寬吸流作用下，使主流加速偏向崩岸這一側(cè)，對(duì)主流擺動(dòng)又產(chǎn)生一定影響。

2) 四方臺(tái)邊岸為粉質(zhì)砂土，岸邊河床土質(zhì)抗沖能力較弱，使江道具備了橫向發(fā)展的地質(zhì)條件，使河道可做較大程度的橫向擺動(dòng)，造床運(yùn)動(dòng)劇烈。

3) 在降雨、凍脹、中高水期造床或汛期持續(xù)高水位等作用下，導(dǎo)致土體含水量猛增，使土體強(qiáng)度降低，也有利于崩岸的發(fā)展。

4) 四方臺(tái)段江道岸邊、灘地植被較差，河床土質(zhì)抗沖能力弱，這也是造成崩岸發(fā)展的原因。

3.2 人為因素影響

在河道上修筑水工建筑物(如橋梁、大壩)對(duì)江道地形變化會(huì)產(chǎn)生影響。另外，在江道險(xiǎn)工險(xiǎn)段處修筑堤防可以減緩水流對(duì)岸邊的侵蝕作用，同時(shí)改變江道走向。近年來(lái)，影響該段江道的人為因素主要有以下幾個(gè)方面。

1) 下游修建大頂子山航電樞紐工程后，設(shè)計(jì)正常蓄水位要求在116. 00 m，較原來(lái)自然江道水位雍高2～3 m。該段江道處于大頂子山水庫(kù)回水區(qū)，灘地高程為117. 5～118.00 m，岸前水深0.8～1.5 m。雖然航電樞紐的建設(shè)對(duì)該段的水流速度減小，但水深加大，流量變大，長(zhǎng)期浸泡降低了邊岸土壤的黏結(jié)力，在水流的作用下產(chǎn)生流土，后期產(chǎn)生塌岸。

2) 在2014年四方臺(tái)右岸護(hù)岸工程的作用下，使此段江道對(duì)右岸的頂沖作用減弱，頂沖點(diǎn)出現(xiàn)下移趨勢(shì)。

3) 下游右岸水下的挑流壩使江道主流進(jìn)一步挑向左岸。但在挑流壩以上到四方臺(tái)右岸護(hù)岸工程末端之間仍存在高流速高水位下，水流對(duì)右岸進(jìn)行淘刷的可能發(fā)生。

4 結(jié) 論

1) 江道的演變發(fā)展總是在水流與河床相互作用下發(fā)生變化的，通過(guò)研究歷年深泓線、典型橫斷面的變化，可以分析江道走勢(shì)如何發(fā)展，進(jìn)而可以為監(jiān)測(cè)江道如何演變找到規(guī)律。同時(shí)，也說(shuō)明監(jiān)測(cè)松花江地形數(shù)據(jù)是十分重要的。

2) 在江道上修筑水工建筑物會(huì)引起江道形態(tài)的變化，橋梁大壩等阻水建筑物可以雍高水位，使水流流速變緩，泥沙淤積，河床抬高，還可以對(duì)于其上游彎曲江段薄弱邊岸造成侵蝕。

3) 治理江道侵蝕凹岸的方法有很多，可以通過(guò)加固邊岸防沖能力來(lái)抵御侵蝕，也可在適當(dāng)位置修筑攔水建筑物來(lái)改變水流方向，從而減緩水流對(duì)邊岸的沖刷。

4) 松花江干流四方臺(tái)右岸崩岸險(xiǎn)工險(xiǎn)段雖然已經(jīng)做了護(hù)岸工程，但該工程下游仍有小區(qū)域存在水流淘刷侵蝕的可能，建議該護(hù)岸工程繼續(xù)向下游延伸。