松花江大顶子山航电枢纽变动回水区83#岛江段通航汊道研究

赵世青

(黑龙江省航务勘察设计院，黑龙江 哈尔滨 150001)

1 前 言

研究河段处于松上83 km、大顶子山航电枢纽变动回水区范围内，天然条件下年际、年内来水及来沙不均，具有水大沙大、水小沙少的特征；水库蓄水后，坝前水位升高，自变动回水区上端水深沿程增加、水面比降及流速沿程减小、水流挟沙能力沿程减弱，泥沙沿程落淤。本河段洪水期受地形、地貌的影响，具有洪淤枯冲的演变规律，而落水期由于来水来沙不同，通航汊道存在兴衰交替或撇弯切滩可能。

目前，83#江心岛所处河段分为左、右两汊，作为枢纽配套工程的变动回水区航道整治工程即将实施，通航汊道的选择尤为关键，不仅直接关系到工程成败，而且关系到通航条件的长久稳定，必须谨慎研究、合理选择。

2 河道概况

松花江上游河道蜿蜒于草原湿地之间，弯曲狭窄，分汊较多。坡降平缓，一般在0.05‰～0.1‰，两岸地势开阔平坦，多为沼泽、牛轭湖、草地、灌木丛，滩地广泛分布。河道呈蜿蜒“藕节”状，宽窄相间，以双分汊、弯曲分汊和弓型分汊居多，边滩较发育。中枯水期水面坡降0.6‰左右，流速0.8～1.5 m/s。

研究河段河道平面形态为分汊河道，右汊下段及岛尾84#～85#导线处泥沙落淤成滩，枯水期航道水深、航宽严重不足，甚至发生停、断航现象，成为肇源至哈尔滨段碍航最严重浅滩河段之一。

3 河道演变分析

3.1 平面变化

中枯水河槽平面呈“两头窄、中间宽”的藕节状，83#江心岛将枯水水流分为左右两汊，2003年至今，该河段进口河道窄深，航道条件良好；而河段中部河槽骤然放宽，水流分汊，航道条件较差。

三年水深图对比可知：

(1)2003年航道走右汊，2012年因上游弯道下延，枯水期水流坐弯，左汊水深条件转好，航道改走左汊。2020年因上游左岸边滩进一步发展涨大，且与83#岛岛头边滩相连，致使左汊进流条件转差，左汊岛头处枯水基本已不过流，只在83#岛屿与其上游岛屿之间有狭长深沟过流，但其不具备通航条件，2020年航线已改为右汊。

(2)由于83#岛上游弯道右凹岸侧蚀后退，泥沙输移至左凸岸以及83#岛区域，致使83#岛逐年淤长，2003年该岛长2 620 m、宽800 m，2020年83#岛淤长至3 990 m、宽570 m。右汊弯道凹岸冲刷、凸岸淤积，岛头右侧岸线侧蚀严重，2003年至2020年最大侧蚀后退200 m。

(3)岛尾河段受弯道环流作用，右凹岸侧蚀后退，2003～2012年最大侧蚀后退55 m，2012年至2020年最大侧蚀后退80 m，81 km处航线更加贴近右岸，2012年至2020年航线最大右移150 m。83#岛尾河道展宽致使水流流速降低、泥沙落淤，83#岛尾边滩进一步下移、延长，并且至2020年在83#岛尾处形成长920 m、宽40 m的心滩，致使水流分散，航行条件转差，岛尾处2.0 m等深线水域变小，在岛尾处形成碍航浅区。

(4)右汊主通航汊道深槽范围减小，且深槽分散、不连贯，航行条件转差，河段内有4处浅区，浅区长度2 070 m，占右汊河道长度的29.93%。

3.2 航线变迁

(1)88～81 km河段，受83#岛屿岛头边滩及岛屿的变化影响，航线摆动频繁，出现主支汊异位的现象。2003年航线从上游河道中部通过83#岛右汊航行；2012年由于此岛涨大、左汊入口处深槽扩大、右汊入口处深槽萎缩，左汊进流条件优于右汊，航线从88 km处沿右岸航行转向左汊通行；2020年航线受左汊入口处岛屿、沙滩的涨大与深槽的萎缩以及右汊入口处深槽的扩大影响，右汊进流条件优于左汊，航线改走右汊。

(2)81～80 km岛尾河段，受上游河段通航汊道的改变和岛尾边滩的变化，航线摆动较大。2003年航线从83#岛屿右汊沿右岸转向河道中部，2012年航线从83#岛屿的左汊转向80 km处的右岸，至2020年83#岛尾边滩涨大，深槽、航线贴近右岸。

3.3 分流比变化

枢纽建库前后，83#岛左右汊的分流基本稳定，2020年与2003年相比左汊的分流比略有减小，减少了0.71%。说明83#岛汊道河段河势较为稳定、左右汊的分流比相差不大、主支汊的格局不明显、左右汊皆有可能成为通航汊道。

表1 流量断面测量成果对比表

3.4 横断面变化

通过地形图套绘，分析分汊河道断面5～断面7的横断面变化。

(1)断面5：由于岛头处不同年际间进流条件改变，两汊呈周期性的变化。2003～2012年间左汊进流条件转好，航线从右汊转为左汊，至2020年由于岛头边滩淤长严重、左汊进流条件转差，航线从左汊转为右汊。2003年、2012年、2020年的左汊枯水期河道宽度分别为381 m、404 m、374 m，而右汊枯水期河道宽度分别为410 m、311 m、437 m；2003年、2012年、2020年的左汊最小水深分别为2.83 m、3.23 m、3.48 m，右汊最小水深分别为2.63m、2.93 m、1.93 m，两汊明显呈周期性变化。

(2)断面6：左汊变化不大、右汊向窄深发展。2003年、2012年、2020年的左汊枯水期河道宽度分别为220 m、309 m、363 m，河道水深变化不大；右汊枯水期宽度分别为242 m、200 m、150 m，右汊深槽呈萎缩态势；右汊深泓线处最大水深分别为5.55 m、1.25 m、6.4 m。

(3)断面7：①本河段位于弯道入口处、83#岛的岛尾，受到弯道凹岸冲刷、凸岸淤长的影响，河段横向变化较为明显，主要表现为右侧岸壁冲刷后退，2003～2012年后退55m，2012～2020年后退80 m，年均后退8 m；②由于右侧岸璧的侧蚀，2003～2020年河道展宽130 m，致使水流流速降低、泥沙落淤，在83#岛尾处形成约300 m宽的边滩；③深槽面积逐渐减小，2003年、2012年、2020年枯水期宽度分别为815 m、750 m、600 m，深槽处的最大水深分别为3.95 m、4.75 m、2.87 m。

3.5 纵断面变化

(1)83#岛屿左汊(86～80 km)河道纵断面：2003～2012年变化不大，冲淤相间，河道冲刷和淤积都在2 m以内，最大淤高1.8 m，最大冲深1.6 m。2012年至2020年变化较大，河道基本皆是淤高，最大淤高3.91 m、位于汊道中段，受汊道入口处边滩涨大的影响，汊道入口处河道淤高2.71 m。

(2)83#岛屿右汊(86～80 km)河道纵断面：2003～2012年整体变化不大，冲淤相间，河道冲刷和淤积都在2 m以内，最大淤高2.0 m，最大冲深1.6 m。2012年至2020年变化较大，河道基本以冲刷为主，受左汊入口处边滩涨大、进流条件不佳的影响，右汊入口处河道冲深，最大冲深4.78 m；受83#岛尾边滩涨大的影响，右汊出口处河道淤高，最大淤高2.49 m。

4 汊道通航方案研究

4.1 通航汊道选取

通过分汊河道平面形态、航线变迁、分流比和横、纵断面等方面多年变化进行深入分析，还有《松花江航行图集》表明，1970年当时此分汊型河道主流走右汊，右汊通航。1970、2003年以来该河段左、右两汊分流比相差不大，右汊分流稍多，左汊分流稍少；河道在江心岛处骤然放宽，造成岛头前缘边滩上移、心滩散乱、枯水期过流很少，左汊尤其是进口附近泥沙普遍落淤、河床抬高，而右汊进口段南侧凹岸处于水流冲刷状态、水深条件较好，说明左汊分沙较多、进口进流不畅，而右汊分沙较少、进流较顺畅，这基本说明右汊处于相对发展，左汊处于相对衰退态势，虽然2012年前后年份左汊被冲开，深泓和航线改走左汊，但这是受特殊水文年或特殊系列水文年汛期水流作用所致。无论天然条件下，还是水库蓄水后水文泥沙、河道等多方面变化来看，右汊通航条件要优于左汊，选择处于相对发展的右汊通航更为合理。

4.2 右汊通航措施

为保证分汊河道和右汊通航条件的长期稳定，需配套实施航道整治工程。经研究提出以下措施。

(1)左汊修建锁坝一座，塞支强干。增加右汊分流和主槽航深，减少左汊分流、促进淤积。

(2)岛尾浅滩处，切滩布设基建性挖槽一处，浚深航槽。

(3)为保证挖槽稳定，右汊出口段南岸相应布置正挑丁坝群，促淤赶沙。缩窄河床，调整水流向，增加水流速，促进挖槽冲刷和坝田淤积。

(4)适当调整航标，满足通航。

5 结 语

本文通过对松上83#岛所处分汊河道的平面形态、航线变迁、分流比和横、纵断面等方面多年变化进行全面、深入、客观分析，得出右汊处于相对发展、左汊相对衰退的结论，通航汊道选择在处于相对发展的右汊更为合理、有利，但需采取相应工程措施才能保证通航汊道长期稳定、航道条件达到设计要求。