遼寧主要河流形態(tài)演變及其主槽過流能力分析

岳亮亮

(遼寧省江河流域管理局，遼寧 沈陽 110003)

河流形態(tài)是河流演變主要表征指標(biāo)。遼河是遼寧省第一大河流，在遼寧省內(nèi)流域總面積40988km2，河長554km。渾河為遼東最大河流，全長495km，流域面積13444km2。太子河為遼東南較大河流，干流全長413km，流域面積13883km2，多項成果從水文、水力學(xué)角度對遼渾太三河的河流演變進(jìn)行了相關(guān)研究[2- 8]，而從三河河流形態(tài)及其主槽過流能力的研究還較少，而河流形態(tài)及其主槽過流能力對于河流綜合治理規(guī)劃十分重要。為此本文對遼渾太三河河流形態(tài)演變及主槽過流能力進(jìn)行分析，為各河綜合治理規(guī)劃提供重要數(shù)據(jù)支撐。

1 研究方法

遼渾太三河受斷面沖淤變化影響，水位流量關(guān)系較為紊亂，本文采用指數(shù)函數(shù)對各河主要控制站點的水位流量關(guān)系進(jìn)行擬合分析，年內(nèi)多場洪水水位～流量關(guān)系差異性較大，選取每場洪水的最大洪峰流量對其水位～流量關(guān)系進(jìn)行擬合分析，分析方程為：

Q=K(Z-Z0)n

(1)

或

lnQ=lnK+nln(Z-Z0)

(2)

式中，Q—斷面流量，m3/s；Z—斷面水位，m；Z0—河流斷流時期的水位，m，水位值均采用水文測驗方法中的三點法[9]進(jìn)行計算得到。針對不同來水期水量差異性較大的特點，結(jié)合不同來水期的過流能力特征，主要選取大水年份作為典型代表年份，分析遼渾太三河的河道主槽過水能力的變化特性。

2 研究結(jié)果

2.1 遼渾太三河主要控制站橫斷面演變

(1)遼河

考慮到代表性及資料完整性，研究中選擇遼河干流福德店、鐵嶺、六間房水文站為代表站點，分析河道形態(tài)變化規(guī)律。各站點河床形態(tài)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

由圖1可知：1960～2010年間，福德店站斷面形態(tài)發(fā)生一定變化，20世紀(jì)60年代福德店站河床相對較淺，70～80年代河床逐漸變深、變窄，90年代起，河床逐漸變寬。鐵嶺站斷面寬度逐漸變小，中泓線逐步向左岸偏轉(zhuǎn)，在鐵嶺站進(jìn)行遷移前變化更為突出，六間房站大斷面變化較大。其中，主槽位置相對穩(wěn)定，但主槽深度年際差異顯著；此外，兩岸灘地形態(tài)結(jié)構(gòu)變化也十分明顯。

(2)渾河

綜合考慮渾河各主要控制站點的數(shù)據(jù)完整程度，選取渾河干流主要控制站清原、東陵、黃臘陀以及邢家窩棚四站進(jìn)行河道形態(tài)演變規(guī)律的分析，分析結(jié)果如圖2所示。

圖1 遼河主要站點橫斷面演變過程

圖2 渾河主要站點橫斷面演變過程

從圖2中可看出，清原站在1976～2015年橫斷面發(fā)生一定程度的變化，其中河流左側(cè)變化較大，右側(cè)變化較為平穩(wěn)。河流寬度逐步較大，深度逐步加深，斷面中泓逐漸向左側(cè)進(jìn)行偏移變化。東陵站橫斷面變化較為明顯，相對與北口前站斷面位置較為穩(wěn)定。黃臘陀站在1970～2010年橫斷面發(fā)生一定程度的演變，斷面深度逐步加深。邢家窩棚站主河槽逐漸向右側(cè)進(jìn)行偏移變化。下游唐馬寨站主槽由于水利工程修建影響，主槽向右岸進(jìn)行偏移變化。

(3)太子河

綜合考慮太子河各主要控制站點的數(shù)據(jù)完整程度，選取太子河干流主要控制站小林子、唐馬寨兩站進(jìn)行河道形態(tài)演變規(guī)律的分析，分析結(jié)果如圖3所示。

圖3 太子河主要站點橫斷面演變過程

從圖3中可看出，太子河主要控制站本溪站橫斷面變化較為平穩(wěn)，通過調(diào)查分析，小林子站主要位于城區(qū)段，其斷面固化較為嚴(yán)重。下游唐馬寨站河道主槽呈現(xiàn)一定程度的變化，右側(cè)灘地逐步縮小的變化趨勢。

2.2 渾河、太子河主要控制站縱斷面演變規(guī)律分析

(1)渾河

選取渾河干流清原、東陵、黃臘陀、邢家窩棚站作為代表站點，分析渾河縱斷面變化情況，分析結(jié)果如圖4所示。

圖4 渾河縱斷面變化情況

由圖4可知，渾河縱斷面整體變化不大，且呈上游變化小，下游變化大的趨勢。整體來看，變化最劇烈的時段為1990～1995年及1995～2000年，其原因為1995年特大洪水對渾河河道的沖刷十分嚴(yán)重。由此可見，大洪水對河流縱斷面影響較大。

(2)太子河

選取干流本溪、遼陽、小林子、唐馬寨為控制站點，分析太子河干流縱斷面變化情況，如圖5所示。

圖5 太子河縱斷面變化情況

由圖5可知，太子河縱斷面整體變化不大，且呈上游變化小，下游變化大的趨勢，變化最顯著的是下游唐馬寨水文站。整體來看，變化最劇烈的時段為1975～1980年及2000～2005年。

2.3 遼渾太三河主槽過流能力分析

(1)遼河

以遼河干流鐵嶺、遼中水文站為代表站，建立水位-流量關(guān)系曲線，并分析特定水位條件下的過流能力，見表1、2。

表1 鐵嶺水文站不同年代過流能力分析

注：60.0m接近鐵嶺站2014年警戒水位。

表2 遼中水文站不同年代過流能力分析

注：14.0m接近遼中站2014年警戒水位。

由表1、2可知，遼河鐵嶺、遼中站水位-流量關(guān)系擬合較好，R2均在0.97之上。分析可知：遼河鐵嶺站及下游遼中站過流能力整體呈現(xiàn)下降趨勢。

(2)渾河

選取渾河干流清原、東陵、黃臘陀水文站為代表，通過建立清原、東陵、黃臘陀的水位-流量關(guān)系曲線，分析其過流能力，見表3、4、5。

表3 清原前站不同年代過流能力分析

注：173.0m為北口前站觀測資料中較高水位。

表4 東陵水文站不同年代過流能力分析

注：76m略高于撫順站2014年警戒水位。

表5 黃臘陀水文站不同年代過流能力分析

注：9.2m約為邢家窩棚站2014年警戒水位。

從表3～5可看出，渾河各站水位-流量關(guān)系擬合度較高，擬合系數(shù)高于0.92，通過分析可以看出，渾河?xùn)|陵站斷面過流能力呈現(xiàn)增加趨勢，清原站及黃臘陀站斷面過流能力總體變化較為平穩(wěn)。

(3)太子河

選取太子河干流唐馬寨站、小林子水文站為代表，建立水位-流量關(guān)系曲線，并分析特定水位條件下的過流能力，見表6、7所示。

表6 唐馬寨站不同年代過流能力分析

注：107.0m接近本溪站2014年警戒水位。

從表6～7中可看出，太子河各站水位-流量關(guān)系擬合度較高，相關(guān)系數(shù)在0.92以上，通過分析太子河各站河道斷面過流能力變化總體較為穩(wěn)定。

3 研究結(jié)論

(1)人類活動對遼渾太三河非城市段的河流形

表7 小林子水文站不同年代過流能力分析

注：11.9m為小林子站2014年警戒水位。

態(tài)總體影響較小，城市段受人類活動影響，固化較為嚴(yán)重，天然形態(tài)受到一定程度的影響。

(2)遼渾太三河部分河段呈現(xiàn)一定的下降趨勢，總體變化較為穩(wěn)定，在部分河段治理規(guī)劃中應(yīng)加大主槽的過流能力，提高河段行洪能力。

(3)本文未對遼渾太三河河床形態(tài)的演變進(jìn)行研究，以后還需增加此部分的研究。