黑龙江省北部引嫩工程江道演变与治理措施.doc

1 黑龙江省北部引嫩工程江道演变与治理措施摘要: 本文根据北部引嫩工程专用水文站丰富的水文和地形资料, 分析了二十多年来北部引嫩工程江道演变特性和发展趋势,结合动床河工模型试验成果对下一阶段的工程治理措施提出了建议。关键词:北部引嫩江道演变治理措施 1 工程概况及江道水沙特性黑龙江省北部引嫩工程是为满足大庆油田及石化工 2 业用水和沿线农业用水的大型跨流域无坝引水工程。自 1976 年建成通水以来已经取得了巨大的社会、经济和生态环境效益。已成为黑龙江省西部地区关系到国计民生的重点工程。渠首枢纽工程位于黑龙江省西部讷河市拉哈镇嫩江中游段, 主要利用三江口弯道所形成的 S 型水流, 在下弯道顶冲点下游采用无坝方式引水的工程(图 1)。二十几年的运行结果表明, 弯道无坝引水工程方案和枢纽工程的总体布置是成功的。但从江道的演变形势看, 东支发展过快, 对三江口弯道有不利影响,有改变弯道水流,使深槽上下移动不定,引水口有淤积或脱流的趋势。当时为确保无坝引水, 曾对渠首江道进行了相应的整治。采取的工程措施是: (1) 固定弯道、稳定引水弯道河势, 在黄林套子西支及三江口弯道下部修筑护岸工程两处长 2575m 。(2) 限制东支发展, 加强西支的分流量。在东支(24 #~25#之间) 修筑上锁坝长 370m ,顶高 176m ,下锁坝长 110m ,顶高 。采取上述措施后,当流量为 500m3/s 时, 西支分流量可占 60% 以上。确保当大江流量为 200m3/s 时,渠道可引进流量 30m3/s 。 3 图1 北引渠首江道控制断面布置图 Sketch of cross-sections near north diversion works 为观测引水渠首江道的演变和嫩江的水沙特性, 专门设置了北引枢纽的专用站——拉哈水文站, 测区位于拉哈镇三江口拉查公路上游至七公里处, 观测区域由三江口弯道、东支、西支和黄林套子组成,基本测流断面(18 #) 以上控制流域面积 99200km2 ,现设有 23 个地形控制断面, 1 处基本水尺断 4 面,3 处测流断面(图 1)。嫩江中下游系平原性河流, 落差小, 水势平缓, 滩面宽阔, 洪水持续时间较长, 洪峰持续时间 12 小时以上,由基本水尺资料可知该河段汛期(6~9月) 多年平均流量为 1224m3/s, 基本水尺断面处汛期水位多年平均值为 。江水较清澈,泥沙运动弱,冲淤变化缓慢,与引水工程有关的主要是底部推移质泥沙运动, 但无实测推移质资料。由现场取样分析知床沙质中值粒径 d50 为 9mm. 2 江道演变分析北引渠首江道属分汊型河道,平面形态弯曲,经过 20 多年的运用,由于江道演变,使引水条件发生了较大变化。对比本河段 1970 年与 1987 年的平面套绘图( 见图 2), 可见在此期间河势变化不大。在东西支 5 图2 江道主流深泓线变化图(1970 年与 1987 年) Comparison of main current line between 1970 and 1987 6 图3 典型断面(23#) 淤积变化 Deposition in cross section 深泓线交会点(15 #断面附近) 以上, 东西支的深泓线有些变化, 但交汇点以下则变化很小。在 17 #断面以下, 主流紧贴左岸弯道下行,进渠流势顺畅,故引水量一直保持在设计引水量以上。但到 1988 年以后,渠首工程和江道工程相继出现一些问题,虽经 1989 年整修加固,稳定了西支上游河势,强化了西支水流。但自 1988 年连续几年的大洪水之后,江道演变剧烈,使引水条件发生了较大变化。 西支分流比增加 7 由于东支上、下锁坝坝顶高程分别为 176m 和 ,高程较高, 使得东支江道上游至汇流口处普遍淤高(图 3), 入流不畅, 减弱了东支的过水能力。而西支过水能力逐年增加(表 1) 。当大江流量为 500m3/s 时,引水初期,西支过流 59% , 而至 1997 年西支过流 99% ,东支基本断流。大江流量为 1500m3/s 时,引水初期,西支过流 51% ,而至 1997 年西支过流 95% ,东支过流仅 5% 。 江道主流深泓线发生变化由于西支分流比的不断增加,打破了西支河道与原有水沙条件相适应的情况, 水流冲刷能力增强, 西支靠近黄林套子下梢的河段不断冲蚀后退( 如图 4 所示) 。致使三江口弯道顶冲点上提, 渠首前河段深泓右移, 左岸出现边滩, 造成引水困难。 8 图4 江道主流深泓线变化图(1987 年与 1998 年) Comparison of main current line between 1970 and 1987