哈尔滨市群力堤四方台段河道演变分析

2010-03-22韦富英

黑龙江水利科技 2010年4期

贾山，韦富英

(1.通河县水务局，黑龙江通河150900;2.哈尔滨市水利规划设计研究院有限公司，哈尔滨150076)

1 基本概况

1.1 河道现状

哈尔滨市道里区群力堤四方台段河道位于松花江干流右岸，四方台大桥下游约1 km处，临近四方台闸，由于受大顶子山航电枢纽和新建四环桥的影响，河道坍塌逐年逼近堤脚，尤其在2009年的防汛检查中，该处险情更为严重，如不采取措施任由其发展，将会严重危及群力堤安全。

1.2 河道特征

松花江哈尔滨段属平原型河流，表现为平原河流的共性，自然弯道较多，分汊较多。该段河道坡降较平缓，比降较小，此段江道主槽水流作弯严重，表现出明显的弯曲形态特征，该种河型江道演变频繁，局部河段特别是四方台段河道更具弯曲河道特征。河道的主要特点为:中水河槽具有弯曲外形，深槽紧靠凹岸，边滩依附凸岸，凹岸冲蚀，凸岸淤长，冲淤变化明显。近年随着作弯运动的加剧和上下游河势的变化使得河道演变加剧，江道长期处于自然演变和调整的动态变化过程之中。

1.3 河岸地质概况

该段河岸位于新华夏系第二沉降带松嫩沉降带东南隆起区。自中生代中期开始大面积沉降，沉积了巨厚的白垩系嫩江组泥岩;新生代早期该区缓慢，缺失第三纪沉积物;进入第四纪以来，随着地壳间歇新的升降运动，本区普遍沉积了40～50 m的松散堆积物。

河漫滩由第四纪冲积物组成，河岸地质组成具有二元结构的特点，上层为黏土或砂质黏土，土层较薄;下层为粉砂或细砂，河床床砂组成以细砂为主。

2 河道演变分析

2.1 河道演变规律分析［1－2］

据资料记载，该段江道自本世纪九十年代至今，一直处于作弯发展阶段，基本特征为天然弯曲型。通过多年河道的平面形态图可以看出，该河段为一个纵向稳定，横向欠稳定的弯曲型河道。

图1是松花江四方台河段1950年、1990年、1998年、2009年4个年份的河势套绘图。

图1 松花江干流四方台段河道演变图

从图中可以看到近10多年间，哈尔滨市段河道平面变化不大，没发生大的裁滩切弯，河床演变仅限于弯道凹岸的冲刷后退、凸岸的淤涨以及支汊的兴衰，滩洲下移，分汊发育，弯道顶冲后退等。从图中可以看出四方台河段，平面变化不大，平面形状和位移变化较小，横向变化比较明显。四方台河段位于弯道顶冲点，水流在转弯后，直接顶冲四方台处河岸，造成弯道凹岸不断坍塌，坍塌速度很快，凹岸每年坍塌后退10～20 m，而凸岸相应淤积延伸，淤积延伸的速率也较快，凹岸冲刷和凸岸淤积呈息息相关的状态。弯道凹岸不断坍塌后退，蠕动下移。河段的纵向变形为弯道段洪水期冲刷和枯水期淤积，而过渡段则相反。年内这种冲於变化虽然不能完全平衡，但就较长时期平均情况而言，基本上是平衡的。

本河段流向西南～东北，宽阔漫滩高地已大部分开垦为旱田，滩地高程在116 m左右，主江道蛇曲且靠近南岸侧，经过几次较大洪水和江道的自然演变，深泓线进一步恶化发展。在自然情况下，由于水流与河床的相互作用，造成四方台段河岸持续崩塌而改变河势，局部塌岸已临近群力堤堤脚，河流的冲刷使岸坡坡度变陡，高度增加，坡度因土质松散无植被局部破坏段上部近于直立，切岸段距离堤脚的距离最近处约为100 m。与此同时，该段航道也变得极不稳定，航行条件恶劣，并有愈演愈裂的趋势。1998年特大洪水以后，该段江道继续作弯，顶冲点逐渐下移，北岸淤沙严重，南岸强烈冲刷，对该段堤防构成严重威胁。

2.2 崩岸成因分析［3］

在自然情况下，弯道凹岸的崩塌在河段演变中占主导的地位，对国民经济的影响也最大。汛期水位开始上涨，一方面，环流加强，促进了凹岸岸坡及其临近河底的冲刷;另一方面，水流挟沙力增大，而上游来的沙量，由于过渡段的淤积，未能相应增加，也促进了这种淘刷作用。这时深槽被冲刷，河底高程下降，岸坡变陡，稳定性降低，达到一定程度后，河岸土体失去支持，崩岸即行发生。相反，退水期崩岸有转弱，直至停止的趋势。

从上述崩岸的过程可知，对崩岸起主要作用的流量是汛期比较大的流量。而崩岸的强弱取决于深槽中的环流强度和水流挟沙能力大小以及上游来沙量的多少;还和上下游河势、地质地貌、河床边界等有关。

松花江干流主流的摆动是引起该段河势变化，使四方台处河岸不断冲淘崩岸的主要原因。大顶子山航电枢纽工程蓄水使四方台河段的流量增大，水深加大，水流挟沙能力增强，利于崩岸的发生。上游新建的四环路松花江大桥势必将壅高水位，加大流速，加剧对下游河岸的冲刷。四方台段河道岸边河床土质抗冲能力弱，河岸、滩地植被较差是造成河岸持续崩塌的另一个重要原因。该段河滩地层由第四系松散堆积物组成，具备了横向发展的地质条件，可做较大程度的横向摆动，在作弯河道上，造床运动剧烈。此外，在降雨、冻胀、中高水期造床或汛期持续高水位等作用下，造成土体含水量剧增，使土体强度降低，有利于塌岸的发展。同时河床基本为细砂质结构，主槽蜿蜒曲折，摆动较大，是坍塌崩岸的另一主要原因。

2.3 河道演变趋势分析［4］

四方台河段目前正处于作弯阶段，除具有一般弯曲河道演变特点外，还受到滩地汊道兴衰变化以及上下游河势变化的影响，演变较为复杂。四方台段处于江道凹岸顶冲变异区，近年来该段江道弯曲崩塌严重，河滩底层由松散堆积物组成，不会遇到坚硬土质阻碍江道的自由发展，所以在无人为控制的情况下四方台河岸的变化仍会继续延伸或平移，当弯曲系数达到1.5，只要条件具备，就可能发生裁弯。总之，四方台河段正处于作弯阶段，顶冲点位置逐渐下移，纵向发展估计不会有较大的变化，横向的发展不稳定，裁弯的可能性较大。