曲 洋,黃 鶴
(松遼水利委員會流域規(guī)劃與政策研究中心,吉林長春130021)
第二松花江發(fā)源于長白山天池,自東南向西北流經(jīng)吉林省的吉林市、舒蘭市、長春市、農(nóng)安縣、松原市等市縣區(qū)。豐滿水庫壩下至河口段長度約367 km,地形東南高西北低,自上而下由丘陵區(qū)向平原區(qū)過渡。該段水系較發(fā)育,支流眾多,左岸支流從上到下依次是溫德河、鰲龍河、沐石河、飲馬河,右岸支流從上到下依次是亡牛牛河、團(tuán)子河等。此段河流含沙量較少,上游為山區(qū),森林密布,植被良好,水土流失程度較輕,中下游進(jìn)入丘陵平原區(qū),隨著支流匯入,含沙量逐漸增加。
根據(jù)河道地形特征,將豐滿水庫壩下至河口段劃分為4 段:1)豐滿水庫壩下至賈家崴子江段,選吉林站為典型斷面;2)賈家崴子至半拉山江段,選打漁樓為典型斷面;3)半拉山至陶賴昭江段,選松花江站為典型斷面;4)陶賴昭至三岔河口段,選扶余站為典型斷面。
河床的橫向穩(wěn)定性采用如下關(guān)系式:
式中:φb為橫向河床穩(wěn)定性指標(biāo);Q 為平灘流量,m3/s;B 為造床流量對應(yīng)河寬,m;J 為河道比降。值愈大,河岸愈穩(wěn)定,反之值愈小,河岸愈不穩(wěn)定,蜿蜒型河段值一般為1.22 左右,過渡型河段一般為0.59 左右,游蕩型河段一般為0.32 左右。
吉林站、打漁樓、松花江站和扶余站斷面值分別為0.51,0.54,0.48,0.43,豐滿水庫壩下至河口均為橫向欠穩(wěn)定的過渡型河道。
河床的縱向穩(wěn)定性采用奧爾洛夫穩(wěn)定性指標(biāo):
式中:φl為縱向河床穩(wěn)定性指標(biāo);ρs和ρ 分別為泥沙和水的密度,kg/m3;D 為床沙粒徑,mm;H為平灘水深,m;J 為縱向水流比降。 φl值越大,泥沙運(yùn)動越弱,河床的可動性越弱,河床愈不易變形,河床縱斷面穩(wěn)定性好;反之φl越小,泥沙運(yùn)動越強(qiáng),河床的可動性越強(qiáng),河床愈易變形,河床縱斷面穩(wěn)定性差。蜿蜒型河段的φl值一般大于0.80,過渡型河段的φl值一般在0.32 左右,不穩(wěn)定的游蕩性河段的φl值一般在0.24 左右。
吉林站斷面φl值為11.11,豐滿水庫壩下至賈家崴子江段河床可動性較弱,縱斷面穩(wěn)定;打漁樓、松花江站和扶余站斷面φl值分別為1.21,1.67,1.54,賈家崴子以下江段河床可動性適中,縱斷面基本穩(wěn)定。
第二松花江豐滿水庫壩下至河口段,河道以蜿蜒型和分汊型為主,兩岸多為第四系松散堆積層,河床抗沖刷能力弱,滲透穩(wěn)定性較差。
豐滿水庫壩下至賈家崴子段:兩岸岸坡堅(jiān)固,河道為蜿蜒型,河流以侵蝕作用為主,河道縱向基本穩(wěn)定、橫向欠穩(wěn)定;受豐滿水庫清水下泄和采砂活動影響,吉林市段河道有一定的下切。
賈家崴子至半拉山段:河道逐漸變寬,河道為蜿蜒型和分汊型相間,多年來河勢穩(wěn)定。受槽蓄作用影響,分汊河道興衰交替頻繁,邊灘心灘消長不斷,主河道具有一定的游動性。
半拉山至陶賴昭段:河道寬度較大,河道為分汊型,支汊散亂且興衰交替,多年來各個汊道發(fā)生了很大的變化,部分汊道已經(jīng)消亡,而隨之又新生了一些汊道,主流位置也隨之變化,主河道游蕩不定。由于河道的游動性很大,影響了通航,2004 年航道部門開展了航道整治工程,包括疏浚、護(hù)岸等措施,起到了穩(wěn)定河勢、防止大的河勢演變的作用,同時(shí)也使兩岸的防洪堤免受威脅。
陶賴昭至三岔河口段:單一河道和分汊河道相間,兩岸有堤防和高地的束縛,多年來的河勢沒有太大的變化,但分汊河道興衰交替較多,邊灘心灘消長不斷。該段河道多年來一直呈現(xiàn)為淤積的趨勢,且由于河道中推移質(zhì)泥沙顆粒組成較細(xì),河道的可動性較大,使河床不斷變化。哈達(dá)山水庫建成后,壩下河道主流偏向左側(cè),右側(cè)支汊逐漸萎縮。哈達(dá)山水庫庫區(qū)水流速度減慢,泥沙淤積量增加,壩址處輸沙量減少。
由于水文站附近禁止采砂等活動,因此通過吉林站、松花江站、扶余站不同年份河道實(shí)測大斷面對比分析來反映河道天然沖淤變化。根據(jù)2003年和2013 年河道實(shí)測大斷面對比分析,吉林站所在河道左岸岸坡略有沖刷,堆積在底部,造成主槽寬度縮窄約90 m,主槽深度基本無變化;松花江站主槽橫向變化最大,幅度約295 m,原主槽位置發(fā)生淤積,淤積厚度1.20 m,主槽深點(diǎn)向右側(cè)偏移,下切2.20 m。吉林站、松花江站、扶余站2003 年和2013 年實(shí)測大斷面對比見圖1。
圖1 各水文站2003 年和2013 年實(shí)測大斷面對比
豐滿水庫壩下至河口段兩岸有堤防和高地的束縛,在永慶水庫、哈達(dá)山水庫、橋梁、護(hù)岸工程、航道整治工程等水利工程的影響下,增加了多處控制性節(jié)點(diǎn),河勢平面演變的空間越來越小,河勢將更加穩(wěn)定,彎道的下移、河道的裁灘切彎只會發(fā)生在兩岸堤防之間的有限范圍內(nèi)。從縱向上來看,河段上游受豐滿水庫清水下泄影響,尤其是大洪水的影響,使吉林市段河道有一定的下切,并有向下游延伸趨勢。
1)第二松花江河道平面形態(tài)上主要以蜿蜒型和分汊型河道為主,均為橫向欠穩(wěn)定的過渡型河道,近年來在堤防、橋梁、護(hù)岸等工程的控制下,河道不能自由擺動,河道分汊部分興衰交替,具有一定的可動性。
2)豐滿水庫壩下至賈家崴子江段河床可動性較弱,縱斷面穩(wěn)定,但由于受豐滿水庫清水下泄影響,尤其是大洪水的影響,使吉林市段河道有一定的下切;賈家崴子以下江段河床可動性適中,縱斷面基本穩(wěn)定。