黄沙沥水道中上游河道演变分析

刘学明 熊静 珠江水利委员会珠江水利科学研究院

林磊 中水珠江规划勘测设计有限公司

吴文强 广东华禹工程咨询有限公司深圳分公司

常赜 王腾飞 张琼海 珠江水利委员会珠江水利科学研究院

1.引言

近年来由于经济社会的快速发展，各类涉河建设项目增多，人类活动对河道的影响越来越大，局部河段的侵蚀后退可能会对堤防安全造成严重威胁。河道演变的研究，在科学理论和实际工程中均有重要意义；在制定河道整治方案之前，必须进行河道演变的调查，了解河道演变规律、演变特征及内在机理，初步预测其发展趋势。影响河道演变的因素很多，如构造运动、河床条件、水沙变化及人为因素等，在诸多因素的共同作用下，河槽冲淤变化多端，这对防洪、通航、引水等工程提出更高要求。目前国内外暂无黄沙沥水道河道演变相关的研究。本文基于黄沙沥水道中上游多年实测地形资料，对比分析了河道近期冲淤演变，并对其冲淤原因及未来演变趋势进行了分析，在河段整治、水利工程规划、防灾减灾等方面具有重要意义，同时亦可为河道、堤防及涉河建筑物的系统治理及规划提供参考。

2.河道概况

黄沙沥水道位于广东省中山市黄圃镇与三角镇交界处，西接鸡鸦水道，向东流经黄圃、三角边界，到石基河头入洪奇沥（图1），全长10km，现有桥梁1座，河面宽130～150m，为Ⅲ级航道，可通航300～500t船舶；受潮汐影响，为双向流河段，是黄圃、三角、民众镇的农田排灌河，为鸡鸦水道的主要排洪分支，汛期最大流量为1011m3/s。分析河段左岸堤防为马新围，右岸堤防为民三联围，现状防洪标准均为30年一遇。

图1 黄沙沥水道附近水系情况

3.近期演变规律

珠江三角洲网河区及河口承泄珠江流域45.3万km3来水来沙。珠江属少沙河流，年平均含沙量仅0.284kg/m3，但由于水量充沛，年平均输沙量达9210万t，其中约有20%的泥沙淤积在网河区，80%的泥沙分由八个口门输出浅海区。20世纪50～60年代初，珠江三角洲河道普遍处于轻微自然淤积状态；进入60年代开展普遍的大规模联围筑闸工程，产生束水攻沙效应使河床受到冲刷；70年代后期～80年代初，河床经动态调整后普遍由轻微冲刷转为轻微淤积；80年代中期后,经济高速发展伴随大规模人工挖砂，河床由淤积为主快速转为冲刷为主；20世纪末至21世纪初,中上游河床年下切量达到峰值，强度远超自然演变过程。

根据河道1999年、2012年和2018年的三次实测地形资料，对河道近期冲淤演变规律进行分析，分析河段两岸之间宽约135m，自分析河段上游至下游布置了6个断面，如图2所示。

图2 研究河段及断面布置

3.1 河段断面形态的变化

根据统计结果，将1999年、2012年、2018年三个年份的河道断面对比，断面显示的河道主槽横向位置基本稳定。分析河段断面河宽宽窄不一，断面河床有冲有淤，以冲为主（图3）。

图3 分析河段河床演变断面情况

3.2 河段断面面积和河道宽度变化

根据各分析断面统计结果，2012年较1999年相比，所有分析断面的过水面积变化幅度为-236.22m2～114.01m2，平均减少了39.51m2，约占1.11%；2018年较2012年相比，分析断面过水面积变化幅度为7.97m2～37.91m2，平均增加了23.58m2，约占0.71%；2018年较1999年相比分析河段过水面积呈减小趋势，平均减少了15.94m2。

由图5可知，2012年的断面宽度与1999年相对应的断面宽度相比，分析河段除5#断面河宽增加外，其余断面均呈缩窄趋势，缩窄幅度为16.81m～51.24m；2018年与2012年断面宽度相比，分析断面河宽均呈拓宽趋势，平均宽度拓宽了4.90m；2018年较1999年相比分析，河段断面河宽呈缩窄趋势，平均缩窄了23.3m。

图4 分析河段各断面过水面积

图5 分析河段各断面河道宽度

图6 分析河段各断面平均水深

图7 分析河段各断面深泓高程

图8 分析河段各断面宽深比

3.3 河段平均水深和深宏高程变化

2012年的平均水深与1999年相对应断面的平均水深相比，分析河段变化幅度为0.11m～2.42m，分析断面平均水深均呈增加趋势；2018年与2012年断面平均水深相比，分析河段变化幅度为-0.48m～0.2m，分析断面平均水深呈降低趋势，平均水深降低了0.05m。2018年较1999年相比，分析河段断面水深均呈加深趋势，平均增加了1.28m。

1999年深泓高程为-5.5 8～-9.96m，2012年深泓高程为-6.56m～-10.76m，2012年较1999年相比，分析断面深泓高程呈下降趋势，变化幅度为-0.86m～4.03m，相对于1999年，2012年深泓下切，河道深泓高程平均降低约0.81m，平均每年降低约0.06m。2018年与2012年相比，分析断面深宏高程呈抬高趋势，平均每年抬高约0.01m。2018年较1999年相比分析河段断面深泓高程总体呈降低趋势，平均降低了0.71m。

3.4 河段宽深比变化

2012与1999年相比，分析断面的宽深比变化幅度为-0.4 7～-2.63m，平均减小1.15m；2018与2012年相比，分析断面的宽深比变化幅度为-0.11m～0.30m，平均增加0.04m，2018年与1999年比较，河段宽深比少量减小。

3.5 滩槽冲淤变化

由表1可知，1999年至2012年总淤积量为-2.27×104m3，年淤积强度为-0.02m/a，表明1999年到2014年分析河段河床呈冲刷状态；2012年至2018年总淤积量为0.85×104m3，年淤积强度为0.004m/a，表明2012年到2018年分析河段河床呈微淤状态；1999年至2018年总淤积量为-1.42×104m3，年淤积强度为0.016m/a，表明1999年到2018年分析河段河床呈冲刷状态。

表1 分析河段滩槽冲淤变化表

综上所述，分析河段1999～2012年间河段表现为束窄加深，2012～2018 年表现为轻微淤积；1999～2018年间分析河段平均河宽减小，平均水深增大，河道深泓下切，平均过水断面面积减小，河段宽深比减小，河道容积增加，河段总体表现为轻微冲刷。

4.河床冲淤原因及演变趋势

4.1 河床冲淤原因

由上述计算成果可知，分析河段1999年～2012年间河道表现为冲刷下切状态，2012年～2018年间河道表现为微淤状态，基于上述冲淤规律对河床冲淤成因分析如下：

4.1.1 河道来沙条件变化

珠江三角洲的泥沙主要来自于思贤窖以上的西、北江。分析河道位于西江下游地区，根据西江马口站历年输沙量资料（图9），1960～1970年间马口站输沙量为7246/104t·a-1；1971年～1980年间马口站输沙量为7534/104t·a-1；1981年～1990年间马口站输沙量为8094/104t·a-1，1991年～2000年间马口输沙量为5744/104t·a-1，2001年～2010年间马口站输沙量为2572/104t·a-1，2011年～2017年间马口站输沙量为2143/104t·a-1。通过分析上述资料可知，马口站80年代输沙量最大，随后逐渐减小。故河道80年代～90年代输沙量急剧减少是河道冲刷的主要原因。

图9 西江马口站年均输沙量

4.1.2 河道采沙的影响

黄沙沥水道在中山市北部，黄圃与三角镇界上，因多黄沙淤积得名。近几十年珠三角地区社会经济发展迅速，人类活动与河道演变的因素使地区水沙形式发生显著变化。90年代河道河沙被大量开采，致使河道断面形态向窄深型发展。直至2005年《广东省河道采砂管理条例》颁布，将黄沙沥水道为河沙禁采区，故而黄沙沥水道进入挖沙后的自动调整阶段，河段有轻微淤积。与上述分析河段演变规律相符合。

4.2 河床演变趋势预测

80年代末以前，黄沙沥河床演变主要受自然因素影响为主，河道基本处于淤浅的趋势；90年代以来，黄沙沥河床演变主要受人为因素影响，由于人工采沙，以及航道整治开挖，人为扭转了黄沙沥冲淤演变规律，河道形态向窄深型发展，河道普遍呈现加深下切趋势；由于河道水沙条件、水利规划、采沙规划、航道整治规划等影响与实施，2012～2018年分析河段近期冲淤演变总体表现为轻微淤积，预测未来黄沙沥的河床演变特征如下：

（1）从中山市水利工程规划看，黄沙沥堤岸线规划基本上是利用老堤线路，不侵占河道。因而，在两岸堤围的约束下，河道水面宽度将维持现有状态。

（2）从采沙规划看，根据珠江三角洲采砂控制规划，黄沙沥段不在规划范围内。因此，在今后一段时期内，采沙对河道的影响会逐渐减小，黄沙沥河床将进入挖沙后的自动调整阶段，河床演变将由冲刷下切逐步转变为冲淤稳定。

（3）黄沙沥为内河III级航道，由于河床淤积量小，而且航道每年需要进行航道维护，故航槽基本稳定。

5.结论

基于分析河段1999年、2012年及2018年地形资料，分析黄沙沥河道演变特征，得出结论如下：

一是，分析河段1999～2012年间河段表现为束窄加深，2012～2018年表现为轻微淤积；1999～2018年间分析河段平均河宽减小，平均水深增大，河道深泓下切，平均过水断面面积减小，河段宽深比减小，河道容积增加，河段总体表现为轻微冲刷；

二是，人类活动对河道演变容易产生较大的影响，环境的变化和水土流失也不容忽视；

三是，目前黄沙沥水道两岸堤防已基本达标，未来在两岸堤围的约束下，河道水面宽度将维持现有状态。