贛江流域下游行洪能力變化趨勢分析

汪紅洲

(中鐵水利水電規(guī)劃設(shè)計集團有限公司，江西 南昌 330029)

贛江位于長江中下游南岸，是鄱陽湖水系的第一大河，也是長江八大支流之一[1]。流域主河道長823km，主河道縱比降為0.273‰，流域面積為82809km2，約占江西省總面積的50%，其中外洲水文站以上流域面積為80948km2。流域地形特征是四周邊緣與主要支流之間多山，山間與河側(cè)盆地發(fā)育，中部為丘陵與盆地的復(fù)合體，下游尾閭則以沖積平原為主，其中山地占50%，丘陵占30%，平原占20%。贛州市以上為贛江上游，稱作貢水，河長312km。贛州市至新干縣為贛江中游，河段長303km。新干縣以下為贛江下游。

贛江下游地區(qū)是江西省重要的防洪保護區(qū)域，歷經(jīng)多年的防洪工程建設(shè)，贛江下游干流兩岸堤防的防洪能力得到了較大提高，初步形成了以堤防、水庫、分蓄洪工程及非工程措施等組成的綜合防洪體系。然而，近10多年來由于河道采砂[2-4]、流域植被好轉(zhuǎn)、航道整治以及上游水庫蓄水致清水下泄[5-6]等原因，造成贛江干流河床逐年下切，河道水位隨之逐年走低，使得原有防洪工程的安全泄量、安全水位及之間關(guān)系發(fā)生了變化[7]。為了分析贛江下游河道行洪能力變化情況，文章對贛江下游河道水文情勢以及安全泄量等進行了對比分析和計算，分析了不同時期典型斷面行洪能力變化趨勢，為深入研究贛江流域防洪安全提供參考。

1 水文情勢變化分析

1.1 河道斷面變化分析

為了分析近期贛江下游河道的沖淤變化情況，將贛江下游外洲站、樟樹站不同年份實測大斷面數(shù)據(jù)點繪在同一圖上(如圖1、圖2所示)。從圖中可知，贛江下游自2002年以后河道呈逐年下切趨勢，趨勢非常明顯，特別是外洲站斷面表現(xiàn)尤為突出。上述各站近年來同一水位下過流面積呈逐年增加的趨勢。

圖1 外洲站不同時期實測大斷面比較圖

圖2 樟樹站不同時期實測大斷面比較圖

1.2 實測洪水水面線變化分析

為分析河道沖淤變化對贛江下游水面線的影響，本次將2003—2012年中年最大實測洪水水面線繪于同一圖上，如圖3所示。從圖中可以看出，2004年與1982年實測洪水水面線的比降接近，基本成平行線；2006年與1982年比，小港口以下河段水面線比降開始變緩；2008年、2010年、2012年水面線比降基本一致；1982年、2010兩年，以及2006年、2012兩年外洲流量接近，但水面線相差較大。

圖3 贛江下游河段近期實測年最大洪水水面線圖

1.3 水位流量關(guān)系變化分析

本次根據(jù)外洲站和樟樹站實測水位流量資料分析贛江下游河道水位流量關(guān)系的變化。

外洲站是贛江干流下游主要控制測站，1956年開始具有實測流量成果。本次依據(jù)實測水位-流量關(guān)系點據(jù)等資料分析了外洲站1956年、1982年、1998年、2003年、2010年和2012年共計6個代表年的水位流量關(guān)系。外洲站由于地處贛江尾閭河段，水位受贛江來水和鄱陽湖水位頂托雙重影響，水位流量關(guān)系在中低水部分呈掃把狀，高水部分受洪水漲落率影響。另外，根據(jù)對外洲站不同時期實測大斷面的分析比較可知，外洲站大斷面存在逐年下切趨勢，受此影響，外洲站水位流量關(guān)系呈逐年走低的趨勢，具體表現(xiàn)為同一流量下的水位逐年下降。

石上站于1998年撤銷，撤銷后其觀測項目移至上游的樟樹水文站進行。本次根據(jù)歷年實測水位-流量關(guān)系點據(jù)資料分析了樟樹站實測水位流量關(guān)系。由此可知，樟樹站水位不受鄱陽湖水位頂托影響，歷年水位和流量間基本成單值函數(shù)關(guān)系。樟樹站的水位流量關(guān)系在2002年之前基本穩(wěn)定為單一線，而在2002年之后水位流量關(guān)系呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢，2002年至2015年間，同流量下水位下降深度達2.0m左右。

1.4 斷面實測過流能力變化分析

河道下切大大增加了河道的行洪能力，文章以外洲站和樟樹站實測水位流量資料來分析斷面的過流能力變化。

外洲站1982年6月17日日平均流量為13300m3/s，相應(yīng)水位為21.48m，此時湖口水位為12.73m；2012年6月27日日平均流量為13600m3/s，相應(yīng)水位為19.35m，此時湖口水位為16.36m。2012年與1982年比，流量增大了300m3/s，但相應(yīng)水位下降了2.13m。外洲站1982年實測最大流量為20400m3/s，發(fā)生在6月20日，相應(yīng)水位為23.22m，此時湖口水位為15.01m；2010年實測最大流量為21500m3/s，發(fā)生在6月22日，相應(yīng)水位為21.85m，此時湖口水位為16.36m。2010年與1982年比，實測最大流量增大1100m3/s，水位反而降低了1.37m。

樟樹站2000年6月13日日平均流量為7950m3/s，相應(yīng)水位為27.55m；2010年6月19日日平均流量為9800m3/s，相應(yīng)水位為26.84m。2010年與2000年比，流量增大了1850m3/s，但水位卻下降了0.71m。樟樹站2006年實測最大流量為11400m3/s，發(fā)生在5月18日，相應(yīng)水位為29.71m；2012年實測最大流量為12300m3/s，發(fā)生在6月26日，相應(yīng)水位為28.39m。與2006年比，樟樹站2012年實測最大流量增大了900m3/s，但水位降低了1.32m。

2 安全泄量分析

2.1 現(xiàn)狀河道條件下設(shè)計水面線

本次研究的河段為贛江干流下游河段，水面線計算采用恒定漸變流能量方程。根據(jù)贛江下游水面線計算結(jié)果，外洲站1%、2%的兩個頻率的設(shè)計水位分別為23.60、23.11m，比原設(shè)計值24.21、23.76m分別降低0.61、0.65m；石上站1%、2%的兩個頻率的設(shè)計水位分別為29.32、28.79m，比原設(shè)計值31.19、30.70m分別降低1.87、1.91m。贛江干流外洲至溧江河口段現(xiàn)狀河道條件下各頻率設(shè)計水面線成果圖如圖4所示。

圖4 贛江下游河段設(shè)計水面線圖

2.2 安全泄量分析

目前贛東大堤和南昌市城市防洪堤基本達到抗御設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)洪水的要求。贛東大堤安全泄量的確定，以贛東大堤所在河段各斷面水位不超過原設(shè)計50年一遇設(shè)計水位為約束；南昌市城市防洪堤安全泄量的確定，以城市防洪堤所在河段各斷面水位不超過原設(shè)計100年一遇設(shè)計水位為約束。通過水文分析計算可得到贛東大堤和南昌市城市防洪堤的安全泄量，贛東大堤的安全泄量(以樟樹站或石上站為代表)為24000m3/s，防洪標(biāo)準(zhǔn)達到75年一遇；南昌市城市防洪堤的安全泄量(以外洲站為代表)為27200m3/s，防洪標(biāo)準(zhǔn)達到175年一遇。

2.3 上游水庫作用后防洪能力分析

根據(jù)前面的分析，由于河道下切增大了河道過流能力，贛江下游河段兩岸堤防的防洪能力得到明顯提高，如果再考慮上游水庫的調(diào)蓄作用，贛江下游兩岸堤防的防洪能力將進一步提高。受庫區(qū)淹沒問題制約，近期萬安水庫[8]恢復(fù)最終規(guī)模運行的可能性很小。在相關(guān)研究中，萬安水庫初期對下游基本無防洪作用，且在峽江水利樞紐工程[9]設(shè)計中亦未考慮其防洪作用，因此，本次依然不考慮萬安水庫對下游的防洪作用。根據(jù)分析計算，可求得現(xiàn)狀河道條件下，峽江水庫對下游的防洪作用。

當(dāng)贛東大堤遭遇100年一遇洪水時，通過峽江水庫的調(diào)蓄作用[10]，石上站不同典型年設(shè)計洪峰流量由24800m3/s削減至22600～23700m3/s，削減了1100～2200m3/s，小于贛東大堤的安全泄量24000m3/s，也就是說贛東大堤防洪能力在峽江的作用下可提高至100年一遇以上；當(dāng)贛東大堤遭遇200年一遇洪水時，通過峽江水庫的調(diào)蓄作用，石上站不同典型年設(shè)計洪水從26700m3/s削減至23500～25900m3/s，削減了800～3200m3/s，削減后的流量未能全部小于贛東大堤的安全泄量24000m3/s，也就是說贛東大堤防洪能力在峽江的作用下未能提高至200年一遇。

當(dāng)南昌市城市防洪堤遭遇200年一遇洪水時，通過峽江水庫的調(diào)蓄作用，外洲站不同典型年設(shè)計洪峰流量由27600m3/s削減至25000～26200m3/s，小于南昌市城市防洪堤的安全泄量27200m3/s，也就是說南昌市城市防洪堤的防洪能力在峽江的作用下可提高至200年一遇以上；當(dāng)遭遇300年一遇洪水時，外洲站不同典型年設(shè)計洪水從28700m3/s削減至26100～27600m3/s，削減后的流量未能全部小于南昌市城市防洪堤的安全泄量27200m3/s，也就是說南昌市城市防洪堤的防洪能力在峽江的作用下未能提高至300年一遇。

3 結(jié)論

贛江下游自2002年以后河道呈逐年下切趨勢，趨勢非常明顯，河道同一水位下過流面積呈逐年增加的趨勢，斷面過流能力增大，且各斷面同頻率設(shè)計洪水位有不同程度的下降，典型斷面防洪標(biāo)準(zhǔn)有所提高。如果考慮到贛江上游峽江等水庫的作用，不同頻率洪峰流量也有不同程度的削減。

文章嘗試主要從河道斷面變化的角度分析贛江下游河道行洪能力的變化趨勢，對其他類似流域有一定參考借鑒意義。但河道行洪能力受多種因素的影響，文章的研究存在一定的不足，需要在以后的研究工作中進一步完善。