郭 謹(jǐn)(遼寧省石佛寺水庫(kù)管理局,遼寧沈陽(yáng)110166)
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遼河盤山閘下河道沖淤變化規(guī)律
郭謹(jǐn)
(遼寧省石佛寺水庫(kù)管理局,遼寧沈陽(yáng)110166)
[摘要]遼河既是我國(guó)七大江河之一,也是主要的多泥沙河流,其中河道內(nèi)泥沙多來(lái)源于右岸包括柳河、養(yǎng)息牧河等支流,河口處泥沙則還受海水上溯攜帶泥沙影響。受盤山閘枯水期多數(shù)時(shí)間關(guān)閘運(yùn)行影響,閘上閘下河道沖刷變化規(guī)律差別很大。文章僅以盤山閘下河道為研究對(duì)象,分析遼河口盤山閘建閘后河道沖刷變化規(guī)律。
[關(guān)鍵詞]沖淤交替;侵蝕基準(zhǔn)面;沖刷;淤積
盤山閘下河道受遼河口潮汐運(yùn)動(dòng)的影響,河道沖淤變化不僅與上游洪水?dāng)y帶泥沙有關(guān),由于盤山閘的調(diào)度運(yùn)用方式,限制了下游潮汐上溯位置,因此潮汐攜帶泥沙往往在閘下形成局部淤積,改變了河道天然的沖淤變化規(guī)律,對(duì)兩岸的防洪工程建設(shè)和河道治理也形成一定的影響,因此通過(guò)對(duì)建閘前、后河道沖淤特點(diǎn)的對(duì)比推論閘下河道沖淤特點(diǎn),并定性分析河口斷面演變特點(diǎn)與侵蝕基準(zhǔn)面變化規(guī)律。
20世紀(jì)60年代前,遼河上有幾次不完整的斷面測(cè)量資料,利用這些資料對(duì)建閘前的河道沖淤進(jìn)行了粗估,結(jié)果列入表1。從表可見(jiàn),因經(jīng)受1951,1953年洪水的沖刷,1940—1953年間主槽沖深,1953—1962年間沒(méi)有大水,河床淤積,繼而1964年洪水又使河底降低??偟膩?lái)看河道是沖刷的,河底處于每年刷深0.025~0.064 m的微沖狀態(tài)中。
盤山閘下從1965年后直到“八五“洪水前20年是枯水期,閘下共淤積泥沙3 239萬(wàn)m3,年均速度為162萬(wàn)m3,平均淤積厚1.42 m,年均淤厚7 cm,至1985年汛前閘下河段主槽面積減小了43%,尤其是閘下~太平河口,主槽面積減小近2/3,降低了盤山閘和河道的泄洪能力,盤山閘泄洪能力檢算結(jié)果說(shuō)明在1980年的地形條件下,閘的泄洪能力下降43%,見(jiàn)表2。
表1 雙臺(tái)子河閘下建閘前各河段河槽年平均沖淤厚度估算表m
表2 盤山閘下建閘后歷年沖淤情況表
淤積后河道比降變陡,河道輸沙能力加大,主槽縮小后的河道極大的不適應(yīng)洪水水流,洪水過(guò)程中斷面急劇擴(kuò)大。計(jì)算1985汛前后斷面可知,閘下河道在這一次洪水中被帶走泥沙905萬(wàn)m3,和閘上河段相同,河床變形以下切為主,1985年汛前后平均河底降低1.05m,見(jiàn)表2。利用2000年太平河口以上的測(cè)量斷面和1985年汛后斷面比較,盡管經(jīng)過(guò)1995年后的回淤,該河段仍然是沖刷的,沖刷量為998萬(wàn)m3,河底平均降低44cm,見(jiàn)表3。
1)閘下淤積的時(shí)空分布是前期淤積發(fā)展快,淤積量大,而后期逐漸減緩趨向平衡。1964年大水后到1980年間泥沙以每年195萬(wàn)m3的速度在淤積,1980年后年淤積速度只有67萬(wàn)m3;1980年前河底抬高1.31m,每年淤厚9cm,1980年后河底只淤高了0.11m,年均2cm。淤積基本趨向平衡,表2。
表3 盤山閘下各河段沖淤情況表
2)盤山閘下沖淤沿程分布的特點(diǎn)是河床變形的程度自閘向河口沿程遞減,從閘到河口,河床變形上大下小,閘~太平河口段大沖大淤,河床變形較下游劇烈。
在1985年前20年的淤積期中,閘到太平河口的徑流段淤積量最大,共淤積泥沙1435萬(wàn)m3,占閘下總淤積量的44.3%,其次是太平河口到北屁崗,北屁崗以下則淤積較輕。從每公里的淤積強(qiáng)度看,從上至下分別為:85,80,35.8萬(wàn)m3/km。
淤積后的上游河段是比降調(diào)整要求最為強(qiáng)烈的河段,1985年洪水中北屁崗以上河段大量沖刷,太平河口以上沖刷量為526萬(wàn)m3,平均河底下降1.59 m,是閘下河底沖刷最深的河段,1995年大洪水后太平河口以上沖刷效果更為明顯,用2000年斷面比較,該河段仍沖走泥沙998萬(wàn)m3,河底平均降低44cm,見(jiàn)表3。
自盤山閘修建后,閘下河道處于潮水控制中,在潮流作用下不斷回淤。它的淤積特點(diǎn)和潮汐特性密切相關(guān)。從1980年測(cè)潮資料的分析中可知,建閘后盤山和陸家的落潮流速分別為0.1,0.17 m/s,盤山站的落潮流速減少了近2/3。2站漲潮流速是落潮流速的2.24倍和2.0倍,相應(yīng)的漲潮含沙量是落潮含沙量的1.66倍和2.36倍,漲潮帶進(jìn)的沙量有40%~50%留在河道內(nèi)。而北屁崗的漲落潮含沙量和漲落潮沙量之比都在1左右(分別為1.05和1.03),進(jìn)出沙量相差不大,淤積很輕。在潮流末端以受徑流作用為主的徑流段河床,在缺乏徑流的條件下,潮流動(dòng)力較弱,所以淤積最嚴(yán)重,是影響遼河洪水入海的主要河段。
3)河底高程變化上大下小,上游河底沖淤變化大,向下游遞減,至河口變化較小。1985年前,閘下到太平河口河底抬高1.83 m,北屁崗以下僅淤高0.07m;1985年汛后太平河口以上河底沖深1.59m,北屁崗以下河底反而淤高0.21m,2002年斷面表明,該河段又沖深了0.24m,幾乎回到了1985年汛前的水平,和1965年河底只差4cm。
4)盤山閘到太平河口,1985年前共淤積1 435 萬(wàn)m3泥沙,到1995年前沖走1 524萬(wàn)m3;1985年前河底淤高1.83m,1995年前又沖深2.03 m;1965年時(shí),該河段的平均斷面積為1 099 m2,2000年為1190m2。上述數(shù)字說(shuō)明盤山閘下河道相應(yīng)于水文周期循環(huán),隨著徑流量的大小洪沖枯淤,枯水期淤積,并在淤積中逐漸趨向平衡;豐水期沖刷,1995年后它的斷面幾乎又恢復(fù)到建閘前1964年洪水后的斷面,因此盤山閘下不是一條單向淤積型的河道。也不能把它定為沖淤平衡型的河道,認(rèn)為它是一條以淤積為主的河道是比較合適的。
河口演變以岸灘的淤積、河寬縮窄為主。選用近河口的L1,L3,L5,L9進(jìn)行比較,表4表明歷年河寬在逐漸縮窄,變化比較大的是1985年汛后到2002年間,例如孫家流子斷面(L1)河寬減小了249 m。L1斷面 2002年的主槽寬度只有 1980年的63%,與1980年河寬相比窄了515 m,L3斷面2002年比1965年的河寬縮窄151 m。
表4 河口斷面歷年河寬比較表
表5 河口斷面歷年最深河底變化表
1995年以后,特別是1998年后,遼河又進(jìn)入了枯水期,2002年的斷面則是淤積的。和1985年汛后比,太平河口到北屁崗淤積了423萬(wàn)m3,河底抬高0.72 m;北屁崗以下淤積464萬(wàn)m3,由于岸灘淤積使河寬縮窄120 m,所以河底下降了24 cm,又恢復(fù)到1985年汛前的水平,表3。由于它是在1995年沖大了的斷面上產(chǎn)生的,因此該淤積量不是15年的淤積量。從2000年和2002年同時(shí)測(cè)有的L25斷面(曙光橋上)看,2年中主槽面積由1 496 m2減少到1 270 m2,減少了225 m2,平均河底抬高1.34 m。所以1995年洪水后河道的淤積,特別是太平河口到北屁崗段的淤積,較前更快,閘下淤積速度有加快的傾向。
利用實(shí)測(cè)資料對(duì)遼河盤山閘建成前后河段沖淤變化進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明,盤山閘建成前,閘下河道是沖刷的,河底處于每年刷深0.025~0.064 m的微沖狀態(tài)中;閘下淤積的時(shí)空分布是前期淤積發(fā)展快,淤積量大,而后期逐漸減緩趨向平衡。盤山閘下沖淤沿程分布的特點(diǎn)是河床變形的程度自閘向河口沿程遞減。河道斷面統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,歷年河寬在逐漸縮窄,河底多是沖深的,說(shuō)明了雙臺(tái)子河口多年來(lái)始終保持著一個(gè)較穩(wěn)定的中水河床和潮流通道,以及河口侵蝕基準(zhǔn)面基本不變的特點(diǎn)。
[中圖分類號(hào)]TV697.2+2
[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A
[文章編號(hào)]1002-0624(2016)03-0026-02
[收稿日期]2015-11-17