运河 (杭州段)引配水含沙量情况探析

2011-04-03陈雪芹张飞珍

浙江水利科技 2011年3期

周蔚,陈雪芹,张飞珍

(杭州市水文水资源监测总站,浙江杭州 310016)

1 问题的提出

杭州市区河道引配水主要水源是钱塘江,受水区为运河杭州段和平原河网。自2000年起,实施河道综合整治,通过新建、改建、维修等多种办法,充分利用各类水利交通设施,实施河道配水,在短期内有效地改善了市区河道水环境。为进一步改善配水条件,2007年3月建成了三堡引水工程,大幅增加了主城区配水量,运河水质发生显著变化,也为运河两侧河网水质的进一步改善,提供了必要的条件(见图1)。但是引配水同时也带来一些负面影响,特别是在引水的同时也引来了泥沙,造成河道淤积,影响航运畅通。本文通过潮水含沙相关规律分析和实测泥沙资料分析2种方法,分析研究三堡配水通道出口处的平均含沙量情况。

2 钱塘江杭州段泥沙情况[1]

钱塘江河口的底沙和悬移质沙均为细粉沙,一般中值粒径为0.02～0.04 mm,分选良好,由于河床滩槽组成物质经过长期往返搬运分选,缺乏黏性颗粒,抗冲能力小,易冲易淤[1]。

钱塘江杭州段上游来沙很少,据芦茨埠1956—1965年实测悬移质含沙量资料统计,多年平均含沙量为0.197 kg/m3,多年平均输沙率约500万t。新安江、富春江水库建成后,上游来沙量进一步减少。

钱塘江杭州段的泥沙主要来自外海,一般具有小潮期含沙量低,大潮期和洪潮期含沙量高的特点。最大月平均含沙量出现在农历6—9月,全年最小含沙量多出现在11月至次年1月。

3 钱塘江三堡配水通道附近泥沙变化规律[2]

钱塘江无系统泥沙资料,杭州市水文水资源监测总站于 2003年10—11月和2004年3—10月在七堡水文站实测了逐时含沙量变化过程,水样取样点设在钱塘江防洪堤外侧约10 m处,收集的潮水数据系列完整,对分析三堡配水通道附近泥沙变化规律有一定的代表性。

以七堡断面为例,钱塘江含沙量随潮水涨落的规律主要有以下几项。

图1 运河(杭州段)水系示意图

3.1 含沙量与潮位过程同步性

大中潮汛时,钱塘江七堡水文站处的含沙量在涌潮到达0.5 h后为最大,涌潮过后4.5 h出现最低值,之后随着顺流流速的增大,含沙量略有增大,从涌潮过后4.5 h至下一涌潮到达前这段时间内,实测平均含沙量为0.08～0.8 kg/m3。小潮汛含沙量及其变化较小,含沙量均在0.10 kg/m3以下。典型潮汐含沙量变化过程见图2。

图2 10月28日大潮汛含沙量过程变化图

3.2 涨潮过程中最大含沙量与潮差关系

七堡站的涨潮潮差与实测最大含沙量的关系线见图3。相关系数为0.95,关系式如下:

s=7.3711 H-4.0015

式中:s为最大含沙量(kg/m3);H为七堡站涨潮潮差(m)。

由此推算出七堡站涨潮潮差与最大含沙量的关系(见表1)。

表1 七堡站涨潮潮差～最大含沙量对照表

图3 七堡站的涨潮潮差与实测最大含沙量的关系线图

3.3 含沙量过程削减规律

以大中潮汛为分析对象,分析得出每次涌潮过后4.5 h左右出现的过程含沙量低值,为该次涨潮过程中最大含沙量的2%左右,含沙量衰减明显。以后又随着顺流流量的增加略有增加,到下个涌潮到达前的这段时间里,平均含沙量约为该次涨潮过程中最大含沙量的2.6%。实测数据见表2。

表2 大中潮汛过程含沙量削减表 kg/m3

3.4 含沙量沿程削减规律

根据浙江省河口海岸研究所的相关研究结果表明,涨潮潮水含沙量沿程削减,从仓前至七堡,大潮汛时的最大含沙量削减率为50%,中潮汛的削减率为65%。从七堡至闸口,大潮汛时的最大含沙量削减率为68%,中潮汛削减率为75%。按削减比例,推算出七堡涨潮潮差与三堡最大含沙量(见表3)。

表3 七堡涨潮潮差～三堡最大含沙量对照表

4 三堡引配水含沙量

2009年三堡配水通道年实际配水量7.25亿m3,年平均流量约23m3/s。

本文采用2种不同的方法分别计算2009年度三堡配水通道配水的含沙量情况。方法1采用七堡涨潮潮差与三堡最大含沙量对照关系以及过程含沙量削减规律推求三堡配水通道处的平均含沙量,再根据全年的配水总量求得全年由配水通道进入运河的泥沙。方法2由实测泥沙资料分析三堡配水通道处的平均含沙量,根据全年的配水总量求得全年由配水通道进入运河的泥沙。