近十年来西江下游（肇庆大桥至九江沙口段）河床演变特性及设计水位响应分析

袁殷

摘 要：本文根据近十年来基本站水沙变化及河段河床演变分析，研究河床演变的主要特点，计算马口、天河站设计最低通航水位值并分析其响应变化。

关键词：西江下游 河床演变 设计水位 响应变化

近十年来，受河床采砂及上游枢纽建设影响，西江干流河床来水来沙条件发现较大变化，河床下切，同流量级水位下降，设计水位也将随之调整。广东省西江航道局辖区界首至九江沙口航道全长274km，其中界首至肇庆大桥171km航道设计水位近10年进行了两次修订，分别在2008年西江（界首至肇庆）航道整治工程（2000吨级航道）及2015年西江（界首至肇庆）航道扩能升级工程开展修订工作；而西江下游（肇庆大桥至九江沙口段）设计水位仍沿用1995年《西江下游肇庆～虎跳门航道整治工程初步设计》成果，至今已有20年，受上游来水来沙条件变化及采砂等人类活动影响，考虑上下游设计水位衔接，亟需对该河段的设计水位进行分析调整，并据此探究其演变特点及设计水位响应规律。

1.上游来水来沙变化

研究河段上游主要水文站为梧州站和高要站，下游节点水文站为天河站，中间思贤滘处有马口站，河段上下游因受潮汐影响不同，水文特性变化不同，另外受航道整治工程及河道采砂、枢纽建设等的影响，近十年来河段的水文泥沙特征发生了较大的变化。

（1）从图1可以看出，梧州水文站年径流量总体上变幅不大，年输沙量和年平均含沙量的变化较大：1993年以前年输沙量变化相对平稳，年平均含沙量相对较高，除1989年平均含沙量低于0.25kg/m3外，其余年份均高于0.25kg/m3；1993～2002年，在年径流量明显增加的情况下，年输沙量整体呈现下降趋势，且连续10年的年平均含沙量低于0.25kg/m3；2003年至今，输沙量和含沙量处于较低的水平，连续多年年梧州水文站的平均含沙量低于0.12kg/m3，较1993～2002年平均含沙量减小50%。

（2）由图2可见，高要站多年平均径流量2134亿m3，最大年径流量3235亿m3，出现在1994年，最小年径流量1341亿m3，出现在2011年，最大、最小年径流量之比为2.41，径流年变化总体平稳。多年平均输沙量5603万t，最大年输沙量13100万t，最小年输沙量806万t，最大、最小年输沙量之比高达16.3。统计时段内，多年平均含沙量为0.263kg/m3，最大年平均含沙量为0.52kg/m3，出现在1991年，最小年平均含沙量为0.06kg/m3，出现在2011年，最大、最小年平均含沙量之比为8.6，河流含沙水平较低。

2.河床演变分析

研究河段在2006年3月以前进行了整治工程，其河床演变分析分两个阶段进行，通过不同年代航道地形图的对比以及文献资料总结，其河床变化的主要特点有：

2. 1历史演变特征

经过分析，2005年以前研究河段河床演变表现为以下几个特点：

（1）河床平面形态基本稳定

由于西江沿岸有众多的诸如码头、港口、水闸等人工建筑，又有堤围护岸，因此不论上游来水来沙条件如何改变，基本不会像自然河流那样频繁改造河流平面形态。1977年、1997年的测图显示，等深线变化很小，水流主动力轴线基本无变化。

（2）河床纵向变化总体表现为以先淤积后冲刷

1997年以前思贤滘以上至肇庆大桥淤积总量约1380×104m3，淤积河段占肇庆大桥～思贤滘总长度约75%；思贤滘以下至天河淤积总量约1700×104m3以上，淤积河段占思贤滘～天河总长度约78%。冲刷河段主要位于80年代河床采沙比较严重的几个河段，如墨砚州、富湾、太平沙、海寿沙等处。1997年以后，肇庆大桥～思贤滘在冲刷量3000m3/m左右，为冲刷中等程度；思贤滘到天河为强烈冲刷河段，其每沿米冲刷量6000m3/m左右。

（3）河床横向变化各段差异较大，极为复杂

由于肇庆大桥～九江沙口段河宽较大，江心洲和分汊口众多，因此水文条件十分复杂，故在局部河段变化较大。总体上看，河段在横向上表现为冲滩淤槽，但冲淤极不规则，冲中有淤、淤中有冲，且冲淤幅度沿程变化很大，且变化较大的地方多位于江心洲处，这表明有江心洲的河段仍处于活跃期。

2.2近期演变特征

通过2005年与2013年航道测图分析，整治工程以来研究河段河床演变表现为以下几个特点：

（1）航道断面多样，形态复杂

研究河段航道横断面形态U型、V型及W型都有。比较同一位置两个年份的断面线，床有冲有淤，总体以航槽刷深为主，边滩存在部分淤积。

（2）等深线贯通，水深条件良好：

从等深线变化看，河床相对稳定，目前河段内的6m等深线较为连续贯通，良好的深水条件可以为通航提供安全保障。

（3）淤滩刷槽趋势明显，局部边滩淤积显著：

从河床容积看，2005年至2013年，全河段总体表现为冲刷7237.16万m3，总冲刷深度0.74m，年均冲刷0.09m。从表1各分析河段看，肇庆大桥至沙埔镇河段、波子角至高明西江大桥河段冲刷较大，深槽发育，年均刷深0.13m；马口至波子角河段呈淤积状，年均淤积89.59万m3，年均淤积0.09m，淤积区域主要位于边滩，表现为主槽冲刷，边滩淤积。

（4）江心洲河段变化趋于稳定：

墨砚洲、琴沙洲、海心沙、海寿沙等江心洲范围变化不大，洲头洲尾局部冲刷，洲体两侧等深线较为连贯顺直。

3.设计最低通航水位响应变化

利用马口站1995-2014年和天河站1997-2014年水文资料通过低潮累积频率等方法计算，可以看到最低设计通航水位有如下特点：

（1）设计水位下降响应了河床下切的变化。从表2可见，马口、天河设计最低通航水位均呈现下降趋势，这与河床整体下切趋势相一致，但各站水位下降的幅度变化一致，马口站较天河站下降较大。

（2）潮汐动力增强限制了水位持续下降。根据研究西江干流潮区界、潮流界、咸水界等“三界”变化研究成果，西江干流受潮汐上溯影响，纳潮量有增大趋势，使得西江“三界”的界限随洪枯水及季节而变，枯水季节受潮汐影响更大。从表3看到，低潮累积频率计算的天河站设计最低通航水位在整治工程前后出现与马口站不同的变化，2005年后其不同频率下的设计最低通航水位小幅上升，显示研究河段潮汐动力增强，基本站低水位受潮汐顶托有所抬升，枯水位下降空间受到限制，有利于保持航道良好水深。

4.结语

近十年来，西江下游（九江沙口至肇庆大桥）河床演变经历了“冲滩淤槽”向“淤滩刷槽”的转变，河段在整治工程完成后，河床下切显著，江心洲总体稳定，水深条件良好；河段沿程基本站水位响应河床变化，设计水位总体下降；处于网河区的天河站受潮汐动力增强影响，水位下降趋势得到限制。通过以上研究，对于西江下游河段的演变提出一点思考。

（1）西江下游历经剧烈冲刷期后主要河段包括江心洲河床总体稳定，但局部边滩淤积突出，需格外留意航槽外边滩冲淤变化，为今后航道拓宽升级积累基础资料。

（2）作为感潮河段，西江下游基本站水位下降响应了河床下切，天河站在整治工程后设计水位受潮汐顶托影响有所抬升，随着潮汐动力变化，其上游马口站乃至高要站今后设计水位是否同样规律变化，需进一步通过水文资料的收集分析确定，特别是长洲水利枢纽自2007年建成营运后，西江下游受上游水沙调整的影响将逐渐显现，值得密切关注。

参考文献：

[1]张明，冯小香，郝品正.长洲枢纽坝下河段水沙变化及河床变形分析[J].水运工程，2013（4）：134-138.

[2]广东省航道勘测设计科研所.西江下游肇庆—虎跳门航道整治工程初步设计[R].广州：广东省航道勘测设计科研所，1995.

[3]李俊娜.梧州中心港区设计低水位探讨[J].水运工程，2013（12）：89-91.