北引渠首鱼嘴工程区河势演变分析及整治措施

2010-06-08马国栋李玉鹏李晓丹

黑龙江水利科技 2010年4期

马国栋，李玉鹏，李晓丹

（黑龙江省引嫩工程管理处，黑龙江安达 151400）

1 鱼嘴工程及其作用

1.1 鱼嘴工程简介

鱼嘴工程位于讷河市拉哈镇三江口，拉查公路西侧，长70 m，首尾高差2.35 m，是重要的引水工程。为确保引水工程的安全，自1979年以来就开展了对鱼嘴工程区河床变形的观察及测量。观测布局为：1979年自鱼嘴末端向上游垂直于鱼脊平行布设观测断面8个，后为观测需求，增设4个横断面，总计12个横断面。本部测量是以鱼脊为中心，以纵向中心线为零点，分别向左右两侧延伸，左侧是渠道部分，右侧是江道部分。一号断面设在鱼腮，纵向每10 m设一横断面，即相邻断面间距为10 m，每年汛后测绘该区域江道地形一次，分析本区河床变形规律。

1.2 鱼嘴工程位置

鱼嘴工程平面位置见图1。

1.3 鱼嘴工程作用

鱼嘴工程区是渠首工程的重要组成部分，它的冲淤变化对分析河床水文演变规律、研究江道工程河势变化的原因及特点、预估发展趋势并对治理方案的进一步探讨都将起到重要作用。

2 鱼嘴工程区演变分析[1]

从历年观测资料分析来看：1992年以前鱼嘴工程区渠道部分总体表现为冲刷，尤其是鱼脊线进口的30 m范围内，造成该段河床严重下切，并在左岸形成一深坑，河床的严重下切造成了同级流量的水位下降，鱼嘴工程分水能力降低，从而使引渠的引水能力降低。鉴于此种情况，我处于1992年冬季对鱼嘴工程区鱼脊线的进口30 m加高延长，其目的是恢复鱼嘴分水功能，增加引渠的来水量。

图1 鱼嘴工程平面位置示意图

随着鱼脊线的恢复再加上无坝引水的特点，在鱼唇部位的鱼脊线高程恢复到173.55 m。该部位的工程恢复，使原来的引水和分水条件都发生了变化。原工程的引水口在凹岸的偏下游，与水流的方向夹角25°，来水经过该部位时，由于有弯道环流作用使靠近凹岸的水流深、急，泥沙又少，这是河流弯道的固有特性。而该工程的引水口设在弯道中心偏下游处，这里的环流作用比中点处的更为充分。由于河流弯道的这个特性，决定了引水口进水能力强的这个特点。同时又因为闸门属于控制出流，一般闸门放水流量多控制在20 m3/s左右，而引水口的进水流量大于闸门下泄流量。因此，引水段就产生了雍水。而上游水流又直受渠道雍水的顶托作用和鱼嘴工程束水能力强等因素的影响，故迫使大部分弯道水流经鱼嘴中下部斜流下泄，因此在此处又产生了人工环流。而这部分下泄的斜流又受到上游正面水流的不断拥挤冲击作用，控制了强大的斜流范围上延，使斜流界限基本控制在鱼唇部位。水流的这种特性决定了在鱼嘴工程区河床就是逐年受到冲刷，拦沙坎也逐渐被破坏。

1992年对该部分工程的恢复（但没有对拦沙坎进行恢复），使水流条件发生了改变，弯道环流作用不再突出明显。而该段上游的江道继续逐年下切，大量的泥沙不再随着环流和斜流的作用向鱼嘴的外侧下游移动。此时，大量的泥沙先是堆积在破损的拦沙坎的前面，达到一定程度后泥沙就开始由该部位向鱼嘴工程区渠道部分的下游移动，随着时间推移在鱼嘴和引渠交接段形成了淤积，导致该段的河底高程抬高，继而导致整个引渠发生淤积。

从2002～2006年的实测资料分析来看，鱼嘴工程区的渠道部分总体表现淤积，但主要还是发生在鱼嘴工程区与引渠的交接处，淤积高度为0.30 m，最大淤积高度为1.20 m。其发生淤积的主要原因是上游河床的严重下切，而导致大量的泥沙被水流挟带到该区域，渠道雍水的顶托使水流流速降低，大量的泥沙便淤积在该区域。

3 鱼嘴工程区的演变对引水的影响

鱼嘴工程区的淤积，导致该段河床的抬高，进而是比降降低，水流流速减小。该段上游河床又是逐年下切，当低流量的时候，水位必然降低，在二者的作用下，导致引水量减小。通过近几年对渠道引水量的观测发现：当大江来流量为200 m3/s时，2002年引水分流比为9.5%;2006年引水分流比为6.5%，引水分流比降低了3.0%。引水的急剧减少，阻碍了北引工程效益的发挥。

4 鱼嘴工程整治措施及效果

4.1 整治措施[2]

鉴于该引水条件，2008年年初对江道上固床进行了整修加固。主要针对原固床潜坝进行加高，壅高鱼嘴工程区江道水位。主要采用堆石坝体形式，外罩格宾网;上下游坡比分别为1∶2和 1∶3，两侧护坦;坝体顶宽4 m，高程173.20 m。固床的整修加固将改变现有鱼嘴工程区演变对引水带来的影响。

4.2 整治效果

固床整修加固后，通过1 a中对工程运行的观测，进行了各项数据的采集。并根据水文实测资料，进行对比分析，见表1。证明了渠道引水流量的增加主要原因是固床整修加固后恢复了其抬高引水口水位的功能。根据资料统计，2008年全年引水量3.492亿m3，较 2007年的2.4亿m3增加了45.5%，同级流量引水比增加了6.15%。