再论闽江下游河床演变及其水力条件的变化

江传捷

(日博娱乐网址， 福建省 福州市350001)

摘要：根据历年实测大量水文、水位、流量、泥沙等资料，应用水文水力学原理进行分析，发现闽江下游河道水文水力条件发生很大变化，特别是福建水口电站建成后，来沙少，采挖多，失去平衡，连冲带挖及1998年“6.23”大洪水后，致使闽江下游河流水动力作用下河床严重下切。研究结果表明治理闽江下游河道，防止河道进一步下切是当务之急。提出采砂规划工作和恢复河口测验工作的建议。

关键词： 河床演变   水力条件  闽江下游

 

 

闽江流域位于我国东南部，发源于武夷山脉的杉岭山南麓的九县山，是福建省的母亲河，全长约541km，河道平均坡降为了0.5‰,流域面积60992km²，多年均年迳流量620亿m³。人们一般的习惯上将闽江的水口大坝以下河流称之下游，水口大坝至竹岐断面约46km，为山陵河谷状，河床多为沙卵石；竹岐断面至文山里断面约17km，为宽浅多沙河床，由中、粗沙组成。闽江干流到淮安头后分成南港(宽浅河道)与北港(窄深河道)，绕过南台岛后汇闽江口入海。闽江下游河流及水文测站分布图。见图1。

 

 1 闽江下游河床演变分析

    闽江的控制站竹岐水文站，1934年设立；闽江北港控制站文山里设立于1975年。己累积30多年水位、流量等水文宝贵的资料。对闽江下游河床演变分析提供真实材料，水位是河道演变的综合反映，是环境水文一个重要特征，是水工程建设的重要依据。

1.1水位与河床断面面积关系分析

闽江控制站竹岐断面面积变化分析，据竹岐站逐年水位～断面面积关系曲线，分析统计同水位断面面积变化。分析研究显示，1998年比1993年同水位断面面积增大了140～210m²； 2005年比1993年同水位断面面积增大了5020～5190m² ，推算得河床平均刷深达8.26～8.36m。见表1。由竹岐水文站基本水尺大断面分析，2005年～1993年基本水尺大断面起点距380m处最大刷深达14.1m。见图2。

 

 

表1    闽江竹岐站同水位断面面积变化分析成果表

 

竹 岐 水位（m）	断面面积（m2）			断面面积增量（m2）		河 宽（m）	平均总刷深（m）
	1993年	1998年	2005年	1998年比1993年	2005年比1993年
5.0	1420	1560	6440	140	5020	608	8.26
6.0	1980	2140	7040	160	5060	612	8.27
7.0	2560	2750	7680	190	5120	618	8.28
8.0	3170	3380	8360	210	5190	621	8.35

 

北港控制站断面面积变化分析，据文山里站逐年水位～断面面积关系曲线，分析统计同水位断面面积变化。分析研究显示，从2005年至1993年同水位断面面积都趋增大，当水位5.0～8.0m时， 1998年比1993年同水位断面面积增大了210～240m²；2005年比1993年同水位断面面积增大了360～380m²，推算得河床又平均刷深达1.85～2.04m。见表2。

 

表2     北港文山里站同水位断面面积变化分析成果表

 

文山里水位（m）	断面面积（m2）			断面面积增量（m2）		河 宽（m）	平均刷深（m）
	1993年	1998年	2005年	1998年比1993年	2005年比1993年
5.0	1410	1640	1790	230	380	186	2.04
6.0	1590	1830	1970	240	380	189	2.01
7.0	1790	2020	2160	230	370	192	1.93
8.0	2000	2210	2360	210	360	195	1.85

 

 

1.2水位与河道流量关系分析

闽江干流竹岐站中高水流量级分三阶段建库前、建库后、近期进行分析。年份分别为1992年、1998年、2005年。流量分5000m³/s、10000m³/s、15000m³/s、20000m³/s。显示从2005年比1992年同流量的水位都趋下降。流量5000m³/s ～20000m³/s时 1998年比1992年同流量水位下降0.2～0.7m；2005年比1992年同流量水位下降增大2.60～3.30m。见表3。

 

表3                 闽江干流竹岐同流量水位变化分析成果表

单位:m

 

竹岐流量（m3/s）	1992年 水位	1998年 水位	2005年 水位	1998年比1992年水位下降	2005年比1992年水位下降
5000	10.10	9.40	6.80	0.70	3.30
10000	12.15	11.65	9.10	0.50	3.05
15000	13.48	13.08	10.68	0.40	2.80
20000	14.60	14.40	12.00	0.20	2.60

文山里水文站是北港控制站，设立于1975年，己积累30多年有价值的水文资料，能较精确的反映其水力条件的变化。北港控制站同流量的水位变化分析 ，闽江下游北港河段受潮汐作用，北港有较大变化，河床严重冲刷下切、桥梁和驳岸倒塌等现象。据1993年研究的情况为文山里站逐年水位流量关系曲线，统计了同流量的水位变化。分析成果表明，从1977年后同流量的水位都趋下降，当流量在300～3000 m³/s 时，1987～1976年同流量水位下降0.5～1.28m； 1993～1976年同流量水位下降1.52～1.82m。从1993年后同流量的水位也都趋下降，当流量在500～3000 m³/s 时，1998～1993年同流量水位又下降0.86～1.39m； 2005～1993年同流量水位下降1.55～1.72m。见表4。

 

 

 表4                北港文山里站同流量的水位变化分析成果表

单位:m

 

文山里流量（m3/s）	1993年水位	1998年水位	2005年水位	1998年比1993年水位下降	2005年比1993年水位下降
500	3.62	2.23	?	1.39	?
1000	4.62	3.50	2.90	1.12	1.72
2000	6.20	5.25	4.65	0.95	1.55
3000	7.50	6.64	5.95	0.86	1.55

1.3历年最低水位演变分析

由竹岐、文山里站1980年～2004年最低年水位分析都呈现下降趋势。特别是闽江竹岐站年最低水位从1998年呈加剧下降趋势。见图3。

 

2. 影响闽江下游河床下切的主要因素

2.1 水口建库前后河流泥沙量的变化

由竹岐水文站实测泥沙资料统计1980～1993年多年平均年悬移质输沙量为613万t，1994～2004多年平均年悬移质输沙量为209万t ，水口建库前后河流多年悬移质年输沙量减少65.9％；1994～1997年统计入库与出库悬移质含沙量的减少率达43.1%～61.9%,平均减少率达50.6% 。

2.2 闽江下游河道大量采沙情况

闽江采砂尤为严重，河道、河岸砂子堆积如山，那里的高性能采砂船破坏力惊人，以前普通的采砂船铁臂只有六七米长，最深也就只挖六七米深，如今铁臂长达20多米，采砂船铁臂所到之处河床留下了无数陷坑，许多深达20多米，直接造成河床大幅下切。

据竹岐水文站泥沙资料统计，1994～2004年，多年平均年悬移质输沙量为209万t，而水口坝下至马尾，包括出口砂在内，每年用砂量超出1000万t。来沙少，采挖多，失去平衡，连冲带挖，致使闽江下游河床下切。目前，竹岐水文站以下河道优质砂所剩无几，河道中鹅卵石经深挖后，资源已近枯竭。挖砂船转向岸边的洲地，靠近丁坝、顺坝边缘作业，过度采挖及大量吹砂造地，已导致河床下切，危及两岸堤防安全。

2.3 闽江下游河道河流动力作用分析

2.3.1 北港河道阻力减少

北港河道上原有旧洪山桥和旧解放大桥，桥墩宽厚，阻水面积大，对阻止洪水流入北港起到一定的作用。旧洪山桥原有24个桥墩，总宽85m，约占整个河道1/4。1986年拆除了4个桥墩，1992年以后又倒塌了3个桥墩。使洪山桥桥上、下落差减少。1992年“7.7”洪水，北港流量8050m³/s，洪山桥落差0.79m；桥墩倒塌后的1998年“6.23” 洪水，北港流量高达10100m³/s，洪山桥落差仅0.55m。

旧解放大桥由万寿桥和江南桥组成，万寿桥原有37孔，桥墩共宽92m，桥墩占水面宽的28％，该桥1995年倒塌，新桥建成后桥差大大减少，1992年“7.7”洪水该桥落差为1.36m，而后1998年“6.23”洪水该桥落差仅为0.56m，如今2005年“6.23”大洪水该桥落差才0.48m，洪水分流比不断增加。

2.3.2 北港洪水水面比降增大

由于北港河道普遍刷深，北港水道河床高程比南港低2～4m，以及北港河道上桥墩阻力减少，使北港洪水水面比降增大。文山里站1992年“7.7”洪水位为12.16m，洪山桥上水位为11.14m，水面比降0.40‰  ，1998年“6.23”洪水位为12.24m，洪山桥上水位为11.04m，水面比降0.48‰ ，2005年“6.23”洪水位为10.47m，洪山桥上水位为9.04m，水面比降0.57‰。1998年比1992年水面比降增加0.08‰ ，2005年比1998年水面比降又增加0.09‰ ，研究表明北港洪水水面比降不断变陡，由于北港洪水水面比降不断变陡就加速了北港洪水分流比有增大的趋势。见表5。

 

 

表5   文山里～洪山桥段水面比降成果表

 

年 份	文山里水位 （m,罗零）	洪山桥桥上水位 （m,罗零）	水面比降 （‰）
1992	12.16	11.14	0.40
1998	12.24	11.04	0.48
2005	10.47	9.04	0.57

 

2.3.3北港控制站断面平均流速变化分析

据文山里站逐年水位～断面平均流速关系曲线，统计了同水位的断面平均流速变化。分析成果表明，从2005年至1993年同水位的断面平均流速都趋增大，当水位5.0～8.0m时，1998年比1993年同水位的断面平均流速增大0.21～0.32m/s，从2005年比1993年同水位的断面平均流速又趋增大，当水位5.0～8.0m时，2005年比1993年同水位的断面平均流速增大0.36～0.39m/s，见表6。

表6      北港文山里站同水位的断面平均流速变化分析成果表

 

文山里水位（m）	平均流速（m/s）			断面平均流速增量（m/s）
	1993年	1998年	2005年	1998年比1993年	2005年比1993年
5.0	0.88	1.20	1.27	0.32	0.39
6.0	1.18	1.46	1.56	0.28	0.38
7.0	1.49	1.71	1.86	0.22	0.37
8.0	1.77	1.98	2.13	0.21	0.36

 

3 闽江下游水力条件变化带来影响

3.1 对福州地区水源地水质的影响

 由于闽江下游大量滥采河砂，导致河床下切，再加上干旱年份上游来水量少等原因，携带大量脏物的闽江潮水倒流，目前三大自来水厂的水源质量都不同程度受到影响。闽江下游河道近来由于过量采沙导致沙量人为减少，改变河道水动力，造成河床严重下切，导致潮水上溯从而使入海口的海水进一步倒灌咸潮上溯影响，曾于2003年11月至2004年2月枯水期咸潮入侵至城门和义序水厂，污水回潮影响，己使马尾、东南区水厂水质超标。

3.2大坝下游河道下切制约航运能力

在河道上兴建水利枢纽以后，由于水库的调蓄作用，蓄水拦砂，清水下泄，改变了河流天然的水流和泥沙运动规律，下游河床将要发生长时间和长距离的变化，包括冲深、展宽等多种形态的变化，这将严重影响最小通航水深。水口水库原设计为4级航道标准，并适当留有余量。当下泄流量为308立方米/秒时，船闸门槛水深3米，可满足所有船舶过闸。但近年来，闽江航道水位急剧下切，满足现有船舶通航流量，已由原设计308立方米/秒提高到2000年800立方米/秒、2002年1400立方米/秒，在1998～2001年3年间，船闸门槛水深已从3米降低到0.82米。如果河道水位继续下切，通航所需的流量还会继续攀升，今、明年就可能增加到1500立方米/秒，甚至2000立方米/秒，到那时，无论电站怎样调节，枯水期通航都将更为困难，甚至可能危及到丰水期大吨位船舶通航。

4 结语与建议

4.1结语

通过综合以上用大量水文实测资料分析，闽江下游河床，由于水口建库前后河流年悬移质输沙量减少65.9％，加之闽江下游河道近来由于过量采沙导致沙量人为减少以及河床阻力的减少，改变河道水动力，造成河床严重下切，导致咸潮上溯、污水回潮的影响的范围越来越大，影响饮水安全大事；河床严重下切，影响水口电站船闸通航枯水位，原设计可通航500t船舶，而今200t船只己无法通过船闸，发电与航运矛盾日趋突出；造成河床严重下切，并严重危及桥梁、驳岸和两岸堤防等安全。

4.2 建议：

A 关于河道采砂规划工作。⑴.闽江干流(水口至淮安头)及北港河道应列为禁采区。⑵.研究闽江南港限量采砂的可行性。⑶.研究水口库淤积泥沙是否有开采的可行性。B 恢复闽江河口水文实验站工作，加密对站网布局；加强对水质动态监测；加大对河道地形测量工作等。

 

 

 

 

 

参考文献

[1]杨家坦 江传捷. 闽江下游南北港河床演变及治理的研究。水利部《水利水电技术》1996，(2).

作者简介：江传捷(1962-)，男，福州人，工程师，从事水文水资源计算分析工作。