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人类活动深刻影响下的航道维护设计水位变化与确定以东江下游博罗站为例
摘 要：通过对东江下游沿程各水文（位）站不同时期设计最低通航水位进行计算,研究受人工采砂和梯级枢纽建设影响下基本站设计最低通航水位变化情况,并分析未来发展趋势,为东江下游航道建设和维护设计水位确定提供参考.
关键词：设计最低通航水位 人工采砂 梯级枢纽 东江下游
1.前言
东江作为连接东江上游和下游珠三角地区的重要通道,也是广东省人工开发程度最高的河流之一.在人工采砂、枢纽建设等人类活动的干扰下,原来有规律的水文要素发生了不规律的变化,进而也影响到了与航道建设及维护管理密切相关的一个重要工程技术参数—设计水位,使之也发生了与以前天然情况下不一样的变化趋势,需要采取动态的方法对其确定方法进行确定,以确保航道建设和航道维护工作顺利开展.本文以最为典型的东江干流博罗水文站为例,进行分析和探讨.
2.东江及博罗站概况
东江干流发源于江西省寻邬县桠髻钵,由东北向西南流经广东省龙川、博罗、惠阳等县市,至东莞石龙镇分南（东莞水道）、北（东江北干流）两水道进入狮子洋.东江下游航道惠州至东江口段全长116km,通航500-1000t级船舶.
东江下游河段控制水文站为博罗站,该站位于博罗县罗阳镇江东村,于1 9 5 3 年8月1 7日由珠江水利工程总局设立为水文站,1 9 6 9年1月又向下游迁移5 3 7 m ,改称博罗(二)站.
3.对河段水文要素影响较大的人类活动情况
对博罗站水文要素影响较大的人类活动包括惠州东江水利枢纽建设及人工采砂.
3.1惠州东江水利枢纽建设及运行调度情况
惠州东江水利枢纽于2 0 0 4 年开始建设,2 0 0 7年建成运营,枢纽为低水头无调节径流式电站,正常蓄水位10. 5m（珠基,下同）,最低运行水位9. 0 m ,船闸下游设计最低通航水位0 . 2 m,闸室有效尺度120×16×3.0m,通航500t级船舶.3.2河段采砂情况.
根据多次现场及向沿河水利、水文部门调查结果,可知目前东江下游大规模的人工采砂活动情况如下：东江干流大规模无序采砂活动始于上世纪90年代,自下而上大规模逐年上溯,近期随着枢纽建设、岸堤保护、枢纽保护等原因,截止目前东江博罗段采砂已经基本停止,造成河床大幅下切的由下而上的采砂活动止于博罗大桥桥下.
4.人类活动深刻影响下东江下游航道维护设计水位分析计算
4.1受人工采砂影响下的博罗站设计水位确定
如何确定受人类活动影响深刻河段的设计水位,此前相关研究和航道整治工程实践已经给出了好的方法,即流量保证率频率法,具体做法是：参照规范规定的水位保证率频率分析法,通过统计分析站点多年流量资料,确定设计最小通航流量,然后通过查相应年份的当年确定的水文站水位流量关系曲线,获得相应水位,即可作为来年该站点设计最低通航水位及航道维护水位.
按照此方法,首先收集惠州东江水利枢纽建成前13年的流量资料系列（1989-2002）,采用流量保证率法,分析计算出博罗站保证率95％、五年一遇的流量为236m3/s,然后据此流量查博罗站相应年份水位,得出的水位值即为相应设计水位值.
由表1确定设计水位值可知,惠州东江水利枢纽建成前,博罗站设计水位主要受人工采砂影响,这一人类活动在距离博罗站较远（30km以上）时（1 9 91~1 9 97年）,水位受其影响每年略微下降,每年下降幅度值在10cm左右；后续随着下游大规模挖沙点距离水文站越来越近,水位下降幅度越来越大,每年以10cm以上速度继续下降,最大降幅发生在挖沙活动距离博罗站约10 k m处时的2001~2006年,每年下降幅度超过30cm.到2006年,博罗段采砂区域已经到了博罗大桥下游,加之岸坡不稳导致博罗河段严格控制采砂活动,2005-2006年水位明显下降趋势受到控制.
4.2惠州东江水利枢纽建成后设计水位变化趋势分析
2 0 07年,惠州东江水利枢纽建成,下游采砂已经控制,枢纽至博罗大桥之间的处于人工采沙后水浅流急以及枢纽运行调度清水下泄冲刷综合影响河段,同时受采砂疏通河道潮汐上溯影响,枯水期已经影响到东江枢纽坝下.
这三大人类活动影响要素对博罗站设计水位影响,主要体现在以下几个方面：首先由于枢纽运行调度,下泄枯水基流有一定程度增加,经对20 07-2017年博罗站流量资料统计计算,保证率为95%的流量已经增加至270m3/s；其次其对设计水位影响也较为明显,呈现出与以前不一样的变化规律.如依据相应年份水文资料,查得当年与现阶段设计流量最接近流量对应水位如表2.
由表2数据统计结果表明,枢纽建成后,下泄基流基本有保障,部分年份最小流量都超过400m3/s,虽然河床调整在采砂后效应及清水下泄冲刷影响还在持续,但较之采砂剧烈影响时期已经明显减缓,同时由于下游潮汐已经回溯影响到坝下,因此近似设计流量对应水位也相对比较稳定,总体稳定趋势明显.
4.3博罗站设计最低通航水位确定
由上分析可见,近10 年来,随着大规模人工采砂活动停止,潮汐上溯及枢纽下泄冲刷影响,博罗站所在航道段设计水位基本稳定,因此依据最新资料确定的设计最低通航水位可以作为未来一段时期内航道维护设计水位.经查取2017年水位流量关系曲线,270m3/s 对应水位为0.39m,此即为该站设计最低通航水位.
5.小结
20 世纪9 0年代以来,河床无序过度采砂使得东江下游河段河床深切,水位下降明显,潮汐影响范围上溯.在博罗县城河段,受无序人工采砂影响,在一段时间内（ 主要是20 01～20 05年）水位受采砂导致的河床下切直接影响逐年下降十分迅速,博罗站年最低水位逐次走低；20 0 6年以来,随着水行政主管部门对采砂的管理力度加强,采砂逐步走向有序化,该河段采砂规模显著减小,直至停止.但由于惠州东江水利枢纽建成蓄水发电,该河段河床目前仍处于较强的清水冲刷和采砂造成的陡比降水流冲刷状态,水位仍在不断降低,但同时受到河口潮汐上溯影响,设计水位已经处于稳定阶段.
设计论文范文结:
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