近十年來西江下游（肇慶大橋至九江沙口段）河床演變特性及設計水位響應分析

袁殷

摘 要：本文根據近十年來基本站水沙變化及河段河床演變分析，研究河床演變的主要特點，計算馬口、天河站設計最低通航水位值并分析其響應變化。

關鍵詞：西江下游 河床演變 設計水位 響應變化

近十年來，受河床采砂及上游樞紐建設影響，西江干流河床來水來沙條件發現較大變化，河床下切，同流量級水位下降，設計水位也將隨之調整。廣東省西江航道局轄區界首至九江沙口航道全長274km，其中界首至肇慶大橋171km航道設計水位近10年進行了兩次修訂，分別在2008年西江（界首至肇慶）航道整治工程（2000噸級航道）及2015年西江（界首至肇慶）航道擴能升級工程開展修訂工作；而西江下游（肇慶大橋至九江沙口段）設計水位仍沿用1995年《西江下游肇慶～虎跳門航道整治工程初步設計》成果，至今已有20年，受上游來水來沙條件變化及采砂等人類活動影響，考慮上下游設計水位銜接，亟需對該河段的設計水位進行分析調整，并據此探究其演變特點及設計水位響應規律。

1.上游來水來沙變化

研究河段上游主要水文站為梧州站和高要站，下游節點水文站為天河站，中間思賢滘處有馬口站，河段上下游因受潮汐影響不同，水文特性變化不同，另外受航道整治工程及河道采砂、樞紐建設等的影響，近十年來河段的水文泥沙特征發生了較大的變化。

（1）從圖1可以看出，梧州水文站年徑流量總體上變幅不大，年輸沙量和年平均含沙量的變化較大：1993年以前年輸沙量變化相對平穩，年平均含沙量相對較高，除1989年平均含沙量低于0.25kg/m3外，其余年份均高于0.25kg/m3；1993～2002年，在年徑流量明顯增加的情況下，年輸沙量整體呈現下降趨勢，且連續10年的年平均含沙量低于0.25kg/m3；2003年至今，輸沙量和含沙量處于較低的水平，連續多年年梧州水文站的平均含沙量低于0.12kg/m3，較1993～2002年平均含沙量減小50%。

（2）由圖2可見，高要站多年平均徑流量2134億m3，最大年徑流量3235億m3，出現在1994年，最小年徑流量1341億m3，出現在2011年，最大、最小年徑流量之比為2.41，徑流年變化總體平穩。多年平均輸沙量5603萬t，最大年輸沙量13100萬t，最小年輸沙量806萬t，最大、最小年輸沙量之比高達16.3。統計時段內，多年平均含沙量為0.263kg/m3，最大年平均含沙量為0.52kg/m3，出現在1991年，最小年平均含沙量為0.06kg/m3，出現在2011年，最大、最小年平均含沙量之比為8.6，河流含沙水平較低。

2.河床演變分析

研究河段在2006年3月以前進行了整治工程，其河床演變分析分兩個階段進行，通過不同年代航道地形圖的對比以及文獻資料總結，其河床變化的主要特點有：

2. 1歷史演變特征

經過分析，2005年以前研究河段河床演變表現為以下幾個特點：

（1）河床平面形態基本穩定

由于西江沿岸有眾多的諸如碼頭、港口、水閘等人工建筑，又有堤圍護岸，因此不論上游來水來沙條件如何改變，基本不會像自然河流那樣頻繁改造河流平面形態。1977年、1997年的測圖顯示，等深線變化很小，水流主動力軸線基本無變化。

（2）河床縱向變化總體表現為以先淤積后沖刷

1997年以前思賢滘以上至肇慶大橋淤積總量約1380×104m3，淤積河段占肇慶大橋～思賢滘總長度約75%；思賢滘以下至天河淤積總量約1700×104m3以上，淤積河段占思賢滘～天河總長度約78%。沖刷河段主要位于80年代河床采沙比較嚴重的幾個河段，如墨硯州、富灣、太平沙、海壽沙等處。1997年以后，肇慶大橋～思賢滘在沖刷量3000m3/m左右，為沖刷中等程度；思賢滘到天河為強烈沖刷河段，其每沿米沖刷量6000m3/m左右。

（3）河床橫向變化各段差異較大，極為復雜

由于肇慶大橋～九江沙口段河寬較大，江心洲和分汊口眾多，因此水文條件十分復雜，故在局部河段變化較大。總體上看，河段在橫向上表現為沖灘淤槽，但沖淤極不規則，沖中有淤、淤中有沖，且沖淤幅度沿程變化很大，且變化較大的地方多位于江心洲處，這表明有江心洲的河段仍處于活躍期。

2.2近期演變特征

通過2005年與2013年航道測圖分析，整治工程以來研究河段河床演變表現為以下幾個特點：

（1）航道斷面多樣，形態復雜

研究河段航道橫斷面形態U型、V型及W型都有。比較同一位置兩個年份的斷面線，床有沖有淤，總體以航槽刷深為主，邊灘存在部分淤積。

（2）等深線貫通，水深條件良好：

從等深線變化看，河床相對穩定，目前河段內的6m等深線較為連續貫通，良好的深水條件可以為通航提供安全保障。

（3）淤灘刷槽趨勢明顯，局部邊灘淤積顯著：

從河床容積看，2005年至2013年，全河段總體表現為沖刷7237.16萬m3，總沖刷深度0.74m，年均沖刷0.09m。從表1各分析河段看，肇慶大橋至沙埔鎮河段、波子角至高明西江大橋河段沖刷較大，深槽發育，年均刷深0.13m；馬口至波子角河段呈淤積狀，年均淤積89.59萬m3，年均淤積0.09m，淤積區域主要位于邊灘，表現為主槽沖刷，邊灘淤積。

（4）江心洲河段變化趨于穩定：

墨硯洲、琴沙洲、海心沙、海壽沙等江心洲范圍變化不大，洲頭洲尾局部沖刷，洲體兩側等深線較為連貫順直。

3.設計最低通航水位響應變化

利用馬口站1995-2014年和天河站1997-2014年水文資料通過低潮累積頻率等方法計算，可以看到最低設計通航水位有如下特點：

（1）設計水位下降響應了河床下切的變化。從表2可見，馬口、天河設計最低通航水位均呈現下降趨勢，這與河床整體下切趨勢相一致，但各站水位下降的幅度變化一致，馬口站較天河站下降較大。

（2）潮汐動力增強限制了水位持續下降。根據研究西江干流潮區界、潮流界、咸水界等“三界”變化研究成果，西江干流受潮汐上溯影響，納潮量有增大趨勢，使得西江“三界”的界限隨洪枯水及季節而變，枯水季節受潮汐影響更大。從表3看到，低潮累積頻率計算的天河站設計最低通航水位在整治工程前后出現與馬口站不同的變化，2005年后其不同頻率下的設計最低通航水位小幅上升，顯示研究河段潮汐動力增強，基本站低水位受潮汐頂托有所抬升，枯水位下降空間受到限制，有利于保持航道良好水深。

4.結語

近十年來，西江下游（九江沙口至肇慶大橋）河床演變經歷了“沖灘淤槽”向“淤灘刷槽”的轉變，河段在整治工程完成后，河床下切顯著，江心洲總體穩定，水深條件良好；河段沿程基本站水位響應河床變化，設計水位總體下降；處于網河區的天河站受潮汐動力增強影響，水位下降趨勢得到限制。通過以上研究，對于西江下游河段的演變提出一點思考。

（1）西江下游歷經劇烈沖刷期后主要河段包括江心洲河床總體穩定，但局部邊灘淤積突出，需格外留意航槽外邊灘沖淤變化，為今后航道拓寬升級積累基礎資料。

（2）作為感潮河段，西江下游基本站水位下降響應了河床下切，天河站在整治工程后設計水位受潮汐頂托影響有所抬升，隨著潮汐動力變化，其上游馬口站乃至高要站今后設計水位是否同樣規律變化，需進一步通過水文資料的收集分析確定，特別是長洲水利樞紐自2007年建成營運后，西江下游受上游水沙調整的影響將逐漸顯現，值得密切關注。

參考文獻：

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