右江那吉鱼梁枢纽两坝间河性及河床演变趋势分析

覃业传 ，郝品正 ，冯小香 ，3

（1.广西西江开发投资集团有限公司，南宁530022；2.交通运输部天津水运工程科学研究所工程泥沙交通行业重点实验室，天津300456；3.清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京100084）

右江是西江上游主要支流之一，全长320 km。那吉、鱼梁枢纽两坝间78 km河段位于右江上游（图1）。

1 河段自然条件

1.1 地质地貌

右江河段位于丘陵山区，河道两岸阶地平坦，宽度一般为200～500 m，最宽处可达2～3 km；阶地具有二元结构，上部为粘土、壤土，厚9～15 m；下部为砂卵砾石，厚 5～15 m；下伏基岩。河床多为沙卵石覆盖，局部基岩出露；河床质粒径范围0.1～80 mm，中值粒径d50=10～60 mm，颗粒级配良好，河床组成密实。

1.2 来水来沙特征

百色以上是右江泥沙的主要来源河段，百色以下丘陵地区产沙量较少。根据百色水文站1976～2001年实测资料统计分析［1］，来水来沙特征主要表现为：

（1）径流小，年际流量变幅大。多年平均径流量89.08×108m3，平均流量 282 m3/s；丰水年径流量（150.63×108m3）是枯水年径流量（54×108m3）的 2.79 倍。

（2）水量年内分配不均匀。洪水期暴雨集中，洪峰陡涨陡落，峰型尖瘦，年内水量分配极不均匀。洪水期（7～9月份）的径流量占全年径流总量的55.4%；年内最大流量（5 938.5 m3/s）是最小流量（37.7 m3/s）的158倍，相应水位变幅11.94 m。

（3）含沙量小，年际变化大。多年平均含沙量0.223 kg/m3，多年平均输沙量596×104t，丰沙年输沙量（1 738×104t）是少沙年输沙量（126×104t）的 13.8倍。

（4）水沙不同峰，输沙量年内分配不均匀。水沙不同峰是右江的基本特征之一，由丰水丰沙年（1997）流量、含沙量过程线（图2）可以看出，沙峰超前于水峰；7～9月份为洪水期，但沙峰一般出现在6月份。输沙量年内分配不均匀，枯水期多年月平均含沙量仅0.02 kg/m3左右，洪水期多年月平均含沙量达到0.72 kg/m3；全年输沙量集中在6～8月份，3个月的输沙量占全年输沙总量的81%。

1.3 百色水文站断面水力特征

图3为百色水文站断面1976年和2001年河宽、水深流速与流量的相关关系曲线，可见相关关系密切，并具有如下特征：断面宽度随流量变化较小；随流量的增加，断面水深增加明显；断面平均流速随流量增加而加大。

1.4 河道水动力特征

实测资料表明，河道水力要素具有平原河流的特征［2］，主要表现为：那吉至鱼梁78 km河段，枯水水位总落差14.12 m，平均水面比降仅0.164‰；河道断面平均流速在设计流量（140 m3/s）下为0.3 m/s，多年平均流量（282 m3/s）下 0.6 m/s，中洪水流量（1 000 m3/s）下仅 1.0 m/s，特大洪水流量（3 000 m3/s）下也仅 2.0 m/s。比降平缓、流速小，具有平原河流特征。

2 河道特性分析

2.1 河道平面形态特征

本河段的平面形态具有如下特征：

（1）河道曲折率与沿岸地质密切相关。右江河岸岩性沿河分布不均匀，河道形成顺直与弯道相间的平面形态（图4），其弯道曲折率由于河岸边界软硬程度不一而形成较大差别。

上段那吉至田东河岸土质松软，侧蚀严重，崩坍现象较多，导致河道蜿蜒曲折；弯顶处河岸均为岩石山体，水流受阻急转，长距离弯曲河段有6处。其中雷公滩河段曲折率最大达36。下段田东以下河岸多为基岩及粘土沉积物组成，河道侧蚀受限，其河道平面形态为顺直微弯河段，河段曲折率为1.28。

（2）河道单一与分汊相间，以单一河道为主。河宽沿程变化小，洪水与枯水河宽相差不大；单一河段枯水河宽一般在200 m以下，单一河段多顺直，且为水深条件较好的优良河段，其长度约占河段总长的77%；当枯水河宽大于250 m时，河段大多分汊，汊道河段长度约占河段总长的23%。

2.2 河道纵剖面特征

由图5可以看出，本河段纵向剖面具有如下特征：

（1）河床纵剖面具有山区河流的特征。河床纵剖面起伏跌宕，具有山区河道的特征。在河床为石质或大卵石或黏土处冲刷下切受限，河床剖面存在明显的折点；折点处河宽窄，水深小，成为河床侵蚀基准面。

（2）水面比降平缓，具有平原河流的特征。那吉至鱼梁河段78 km河道，枯水水位总落差14.12 m，平均水面比降仅0.164‰，水面比降平缓，具有平原河流特征。

（3）水面比降沿程变化与河床形态密切相关。河床剖面折点上游水面比降小，下游水面比降大；河面宽的河段比降小，河面窄的河段比降大；分汊河段比降大，单一河段比降小；浅滩河段比降大，优良河段比降小；顺直河段比降大，弯道河段比降小，最为典型的平街洲河湾长10 km，水面比降为0.042‰，仅为本河段平均比降的1/4。

2.3 河道断面形态特征

受河道边界制约，本河段河道断面河相关系自我调整能力较弱，属半冲积性河流。虽然河道基本处于相对平衡的状态，但河道断面河相定量关系不明显，主要是由于河段沿程存在控制性的“节点断面”。节点断面河床质一般为“锅巴”岩或老黏土，断面型态非水流所能塑造，其平面位置与河床剖面折点的位置相对应。

本河段的节点断面型态大致有单一河段节点、汊道进口节点和峡谷节点3种断面类型。单一河段节点断面的上、下游一般均为水深条件较好的U型断面，而节点断面河床高程陡升，过水面积减小，水浅流急；汊道进口节点断面以上的单一河段基本上都为U型深槽断面，由于某一汊进口河床抗冲性较强，加之水流能量减弱而形成水深较浅的节点；峡谷节点断面的河岸和河床抗冲性都较强，形成水流下泄的卡口断面，峡谷节点断面以上河段水流缓、水面比降平缓，以下河段坡陡流急。

2.4 河性特点

本河段同时具备山区河流和平原河流的河性。山区河流的河性特点主要表现为：（1）河道平面形态蜿蜒曲折，急弯众多；（2）河道纵剖面深槽、浅滩相间，起伏跌宕，河床沿程高程相差悬殊，节点较多；（3）河谷狭窄，洪枯水河宽变化不大；（4）河床无大范围、长距离的系统淤高或下切，河床稳定。平原河流的河性特点主要表现为：（1）河床组成以沙卵石为主，基岩混卵石河床较少；（2）支流入汇口无大范围、长距离的块石、卵石碛。

上述河性特点造就了本河段极具特色的河床演变规律。

3 河床演变及预测

3.1 百色水文站断面变形特点

百色水文站位于拟建那吉枢纽上游40 km的顺直单一河段，河宽约150 m，河床断面为“U”型。1976～2001年水位呈逐年下降趋势，26 a间同流量下水位下降30～50 cm，流量愈小水位下降愈明显，说明水文站断面地形变化主要表现为河床下切；2001年特大洪水后，同流量下的水位下降10～20 cm，说明特殊水文年的造床作用明显。

3.2 全河段河床剖面的变形特点

依据1980年和1989年全河段河床剖面的对比，浅滩河段河床平均高程小幅度下降为主，一般在10～30 cm；由于受沿程河床节点侵蚀基准面控制，河床下切受限，河床的冲淤变化被限定在相临两节点之间，整个河段没有发生系统下切，河床相对稳定。

3.3 枢纽建成后全河段河床演变趋势预测

那吉、鱼梁枢纽建成后，改变了两坝间河道的水沙过程［3］，主要表现为：枯水流量增加，中水流量历时延长，年内流量变幅减小；悬移质含沙量减小，泥沙粒径变细。一般来讲，对于两坝间河道，上游枢纽清水下泄，造成下游河道冲刷下切，河床粗化；下游枢纽库尾变动回水区淤积。但具体到那吉、鱼梁两坝间河段，该现象不会十分明显［4-5］，理由有以下几个方面：

（1）那吉、鱼梁航运枢纽均为日调节水库，那吉枢纽调节库容仅0.09×108m3，当上游流量大于2 660 m3/s时，水库敞泄；鱼梁枢纽当流量大于2 800 m3/s时泄水闸敞泄。两枢纽对造床作用明显的洪水过程调节均不明显。因此，那吉、鱼梁枢纽建成后，两坝间河床演变的水动力条件变化不大。

（2）那吉至鱼梁78 km河段河床以卵石夹沙为主，河床质组成粒径较粗，且级配良好。枯水期河床可动性小，相对稳定；汛期河床可动性相对较大，但汛期两枢纽均为自然水沙过程。因此，那吉、鱼梁枢纽建成后，两坝间年内河床演变规律变化不大。

（3）该河段河床纵剖面起伏跌宕，浅滩与深槽相间，具有山区河道的特征。河床不易冲刷的节点众多，成为河床侵蚀基准面，河床下切受限；那吉、鱼梁枢纽的建设，没有改变两坝间自然条件下的河床特征。

综上所述，那吉、鱼梁航运枢纽建成后，那吉坝下至鱼梁78 km河段宏观上将基本遵循自然条件下河床演变规律，即浅滩河段河床高程小幅度内变化，河床演变仅限于相临两节点之间河段纵横断面的局部调整，整个河段不会发生系统下切和淤积，河床相对稳定。

4 结束语

右江为丘陵山区河流。径流和含沙量小，年际、年内变幅大，水沙不同峰；河道平面、剖面形态和径流过程具有山区河流特征，而水流流速与水面比降小具有平原河流特性；自然条件下受沿程河床节点控制，河床冲淤变化被限制在相邻两节点河段之间；那吉、鱼梁航运枢纽建成后，由于汛期两枢纽畅泄，两坝间河段将基本遵循自然条件下河床演变规律。

［1］HAO P Z，PING K J.Analysis on waterway characteristics and riverbed evolution of Naji-yuliang reach of Youjiang River［C］//HU C H，TAN Y.Proceedings of the Ninth International Symposium on River Sedimentation.Beijing：Tsinghua University Press，2004.

［2］刘臣，平克军，岳翠萍.那吉至鱼梁河段航道治理［J］.水道港口，2006，27（1）：23-26.LIU C，PING K J，YUE C P.Study on channel regulation for the reach from Naji to Yuliang［J］.Journal of Waterway and Harbor，2006，27（1）：23-26.

［3］李君涛，郝品正，李金合.右江鱼梁航运枢纽平面布置优化研究［J］.水道港口，2007，28（5）：348-353.LI J T，HAO P Z，LI J H.Optimization research on plan layout of Yuliang hydro-junction project of Youjiang River［J］.Journal of Waterway and Harbor，2007，28（5）：348-353.

［4］广西右江鱼梁航运枢纽工程库区及坝下航道数学模型分析研究——河道特性分析及河床演变规律和演变趋势研究［R］.天津：交通运输部天津水运工程科学研究所，2007.

［5］冯小香，郝品正，李建兵，等.两坝间河段平面二维全沙数学模型研究［C］//国际航运协会.2008年年会暨国际航运技术研讨会论文集.北京：人民交通出版社，2008：160-165.