断面法初步测定抚河泥沙冲淤规律

断面法初步测定抚河泥沙冲淤规律【摘要】本章在实测资料的基础上，对抚河的5个主要监测断面进行分析，得出了抚河的冲淤规律为基本上冲大于淤。而造成抚河泥沙出现冲大于淤的主要因素依次是采沙、工程建设和水土流失等。【关键词】抚河泥沙;冲淤规律;断面法河道断面冲淤一般可以用4种方法来估算。①同流量水位法:根据某一相同的流量下水位的变化来表示河道的冲淤变化；②输沙平衡法:统计河道的进出沙量，计算出河段的冲淤量。③断面法:比较河段内各实测断面面积、高程变化，计算河道的冲淤量。④含沙量法:根据含沙量沿程变化来反映河道的冲淤变化。文章根据抚河流域五个(廖家湾站、娄家村站、沙子岭站、南丰站和南城站)断面1980年〜2010年各水文站实测年径流量、年平均输沙量、大断面资料进行对比分析，由实测资料对其中的廖家湾站断面和娄家村站断面进行了详细分析，点绘了大断面多年河道断面形态(以下各大断面图的左边对应河道的左岸)变化情况图。1.廖家湾水文站断面通过点绘1980、1998、2007、2010年河底高程横向分布对比分析，1998年与1980比较，右岸(700m〜850m)局部出现下切；2007年与1998年比较，左岸(110m〜230m)局部、右岸(580m〜830m)大部均出现了下切；2010年与2007年比较，断面从100m〜840m出现整体下切。通过点绘1980、1985、1990、1995、2000、2005、2010年水位与面积关系曲线图分析，1980〜2000年水位与面积关系曲线向右移逐渐增大，2005年始水位与面积关系曲向右移幅度增大，尤其是2010年水位与面积关系曲线相对2005年以前出现了向右突变，面积随水位升高急增。通过点绘历年同级水位(37.0、39.0、41.0、42.5)面积分布图可看出，在中低水位级，1997年以前水位面积变化基本稳定，1997〜2004年水位面积呈逐渐上升，至2007年升幅增大，2007〜2010年水位面积出现了突变增大。根据历年深泓点河底高程变化分析，1980年〜1997年间深泓点在36.0m附近波动，1998年大洪水冲刷下切后，至2004年深泓点又逐渐上升，2005年深泓点开始下切，特别是2007年后深泓点急剧下切。见图1-1。图1-1廖家湾站历年深泓点高程变化图通过上述分析可知，1997年以前廖家湾站断面基本稳定，断面有冲有淤；1998〜2005年受洪水冲刷和人工采砂的影响，断面逐渐下切，2007年以后廖坊水库蓄水发电上游来砂减少及受人工大量采砂及等影响，断面急剧下切，最大下切深度达4m,使过水断面面积大幅增加。娄家村水文站断面通过经点绘1980、1998、2010年河底高程横向分布图对比分析，1998年与1980比较，断面从240m〜360m出现了局部冲刷下切；2010年与1998年比较，断面从50m〜360m出现了较大范围的下切。通过点绘1980、1985、1990、1995、2000、2005、2010年水位与面积关系曲线图分析，从2000年开始水位与面积关系曲线逐渐右移，且2005、2010年右移幅度增大。通过经点绘历年同级水位（35.0、37.0、39.0、41.5）面积分布图可看出，在中低水位级，1996年以前水位面积变化基本稳定；1996〜2002年中低水位以下水位面积呈缓慢上升，中高水位呈逐渐上升；2003至2010年各水位级水位面积均呈逐渐上升。根据历年深泓点河底高程变化分析，深泓点呈上下波动，变化频繁，断面冲淤交替。2003年后深泓点呈上下波动并逐渐下切。见图1-2。图1-2娄家村站历年深泓点高程分布图通过上述分析可知，2000年以后受洪水冲刷和人工采砂影响，娄家村站断面逐渐下切，同水位级的断面面积逐渐增大；面积增幅约在平均值的13%〜51%之间；尤其是2009年后河床下切幅度增大，使过水断面面积明显加大。影响断面冲淤变化的主要因素影响断面冲淤变化的影响因素主要包括两个方面，其一，抚河河道外流域陆地进入河道的泥沙来源，包括植被、气象、地形、土壤、土地利用、水土保持措施等；其二，抚河河道内的影响因素，包括、砂（砾）石开采、径流量、河道比降、河床地质条件以及水利工程建设（电站、拦水陂坝、供水井取水）等因素。当这些因素中的任一因素发生了显著变化，都将导致河道断面发生相应的调整，从而引起区段范围内的河道演变。在上述两个河道断面中，流域上游的河岸主要由基岩组成，抗冲刷能力强，因此河道的基本形态都保持不变，只是在河床底部发生冲淤变化。3.1水土流失[1]对比2005年至2010年各站年末断面，发现南丰站河床变化明显比沙子岭、娄家村站河床变化大。南丰站河流断面近年来变化较为明显，在2005〜2010年间河床为左淤右冲，即河床左侧泥沙淤积，河床右侧是受水流泥沙冲刷的。河流左侧3年中淤积最大为0.84米，河流右侧3年受冲刷最大为0.93米。3.2工程因素影响以抚河干流廖家湾站断面为例。对比廖家湾站1998年洪水前后断面变化发现，1998年洪水过后比1997年河床高，1999年又开始恢复。降雨量大径流量就大，而且廖家湾站河流附近土壤含沙量较大植被也较少，地表径流从河道外部带来大量泥沙进入河道内，致使河道产生淤积，河床抬高。2002年10月28日廖坊水利枢纽工程开工，2007年完工。廖坊水利枢纽对抚河上游泥沙有拦截作用，导致水库下游河床形态发生较大的变化。2003年开始抚河廖家湾站含沙量、输沙量均有所减少，2003〜2008年库下河床由淤积转为下蚀河床以冲刷为主，从2007年开始变化明显，局部河床最大下降6.0m左右，悬移质含沙量减小至0.060kg/m3,主要原因为廖坊水利枢纽从2007年开始发挥作用，对上游来沙进行拦截。说明水利工程建设对断面冲淤变化影响较大，具体来说水利工程建设对库下河流泥沙冲淤变化具有一定的控制作用。3.3采沙影响抚河中下游干流河道采砂规划在抚河水域划出洲上、塔城、文港、温圳等9个可采砂区和5个保留区，近3年的采砂总量超过了前10年的总和，采砂量由过去的年采50万方增加到200万方以上。在1985-2005年间，沙子岭降低了0.54m，南城降低了0.65m，廖家湾降低了0.6m，李家渡降低了0.47m，抚河平均河底高城降低了0.57m。近十年来，随着抚河沿河各城镇建筑业的蓬勃发展，社会对河沙的需求呈逐年增长态势，从而对河沙进行了大量的开采，使抚河的河床泥沙锐减。4.结论4.1抚河整体上冲大于淤，抚河断面冲淤变化的影响因素主要有采砂、工程建设和水土流失。4.2由于开展了水土保持，在抚河上游大量植树和保护植被，减少了水土流失，因而使抚河上游来