黑龙江干流典型河段防护工程效果分析

宗 原，王 智，王美懿，姜雪宾

（中水东北勘测设计研究有限公司，吉林 长春130021）

黑龙江是中俄界河，我国自20世纪70年代后，相继沿中俄界河一些较大城镇修建了一些防护工程，这些防护工程经过多年运用，对稳定河床，防止冲刷，限制江汊发展，防止切滩改道，保护城镇村屯、道路、堤防、哨所营地、农田草原，防止国土流失等都起到了重要作用，发挥了显著效益。但也有部分防护工程在实施前，对河流地貌、河流变迁及水流特征等条件的相关性缺乏系统性研究，特别是黑龙江干流，河道为汊网型，河道演变极为复杂，防护工程一方面要治理局部塌岸，另一方面要稳定河势。因此，对黑龙江干流防护工程效果的评价要通过河势演变、数值模拟的综合方法才能对做出客观的评价，对今后防护工程建设的科学决策提供服务。

1 河道演变特性研究

1.1 河相关系

黑龙江干流划分为5类河型，分别为山区型、顺直微弯（沙洲浅滩）型、蜿蜒型、分汊型和汊网型5种类型，本段河道属汊网型河道。

河相关系计算结果见表1，一般说来，河岸抗冲性极强或极差的河流多为低曲率河流，其河宽可以很大或可能很小，而具有一定（中等）抗冲能力、河岸可动性适中的河流多具有较高的曲率。研究河道弯曲度均较小，弯曲度变化范围与黄河下游相同，河流曲率低，河面宽阔，属于河岸抗冲性极差的河流，沿江普遍存在着塌岸现象。所以，加强黑龙江中游的固滩、护岸和护岛工程是非常必要的。

从河相关系计算结果来看，研究河段属纵向稳定，横向欠稳定的汊网型河道。

表1 河相关系计算表

1.2 河道演变分析

对比1978与2006年遥感监测结果发现，河岸基本无变动，江心洲冲蚀182m，江心洲冲蚀强度平均每年达6.5m。

比较1978年与1990年河道岸线可以看出，分水岛黄鱼卧子地营子处冲蚀后退约320m，表明此处汊道也在发展。从1990年至2005年，该江段变化趋势未变，其中分水岛黄鱼卧子地营子处冲蚀后退约190m。

雪水温在1986年建成有4690m干砌石护岸，从几期遥感图像岸线对比可以看出，此江段虽处凹岸但比较稳定，说明护岸起到了很好的保护作用。分水岛岛头冲淤变化较剧烈，表明河道主流在主汊与支汊之间摆动剧烈。与上支汊冲淤变化分析结合，河道主流摆动到支汊的可能性较大。

2 典型河段护岸工程现状

雪水温河段在航道里程670~680km附近，宽1.2~5.0km。雪水温上游航道里程680km处金石村地势较高，为高60m左右的小山丘，是个天然的河势控制节点。1976年，在雪水温附近修建了长5130m的护岸。

2004年，又规划了3处护岸，位置分别在雪水温护岸的上游300m和下游2610m（包括分水岛头防护）、分水岛右汊的右岸4km，分别称作“雪水温上段护岸”、“雪水温下段护岸”和“雪水温二号亮子护岸”；同时，规划增加雪水温堤防14710 m和雪水温固床，这些规划工程除雪水温固床外，其余部分在2009年底基本建成。

3 天然河道计算结果

计算P=1%、5%、50%各频率洪水的流场，可以得出受弯道的影响，水流在弯道凹岸侧雪水温下游航道里程676—流速相对较大。主河道最大流速超过2m/s，雪水温河岸附近流速均在1.5m/s以上；水流经分水岛分为两股，运动较复杂，一方面，流向改变，另一方面受河道局部缩窄的影响，出现局部高流速区，在航道里程675—航道里程670之间河段流速普遍达2m/s以上。

黑龙江雪水温河段是典型的汊网河道，水流成多股分汊状态,在航道里程670m处的分水岛和米海洛夫斯基岛的三股分汊河段，三条汊道均有一定的过流能力，在P=1%洪水下，右汊分流居主导地位，但仍不足50%，左汊分流占10%左右；在P=5%、50%洪水下，中汊分流居主导地位，分流比为50%以上，流量越小，中汊分流量越大，左汊、右汊越小。

4 护岸工程效果分析

利用二维水沙数学模型对黑龙江干流典型河段防护工程的效果进行定量研究。在没有修建防护工程的河道边界条件下，按照工程建成后的水文过程，计算河道的冲淤及岸线后退程度，与修建工程后的岸线相比，即可评价防护工程在稳定河势和国土防护方面的效果。

为了分析雪水温护岸的效果，假定1976年不修建雪水温护岸，即假定1976年修建护岸的河岸是可动的条件下，按照当地的河床、河岸泥沙组成，模拟20年的冲淤变化。

计算结果表明，弯道凹岸受到冲刷，滩地略有淤积，在此条件下，左汊道淤废，中汊道衰减，右汊得到了快速发展，右汊河槽平均冲深0.9m，中国侧右岸岸线冲刷后退约60m。在弯道下游靠近下部中汊俄罗斯侧弯道顶部也连续冲刷，冲刷后退约12m；在中方分水岛的头部也冲刷后退严重，最大冲刷约50m，在俄方米海洛夫斯基岛入口附近形成大范围的淤积边滩，岸线冲淤变化（图略）。

在P=50%流量洪水下，右汊分流量由开始的不足30%增加到56%，；对于20年一遇洪水（P=5%），右汊分流量由开始的42%增加到64%，而现在的主航道中汊分流量，由开始的50%减少到46%；左汊的河底高程与河岸齐平，基本淤废。

通过上述分析，1976年修建的雪水温护岸是非常必要和及时的，避免了中方分水岛右侧的右汊会发展为主河道，避免了1980年代末，双方勘界将中方分水岛划归俄方的危险，防止了国土流失，保护了雪水温乡的财产免遭损失，在国土防护方面意义重大。