贛江流域下游行洪能力變化趨勢(shì)分析

汪紅洲

(中鐵水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，江西 南昌 330029)

贛江位于長(zhǎng)江中下游南岸，是鄱陽(yáng)湖水系的第一大河，也是長(zhǎng)江八大支流之一[1]。流域主河道長(zhǎng)823km，主河道縱比降為0.273‰，流域面積為82809km2，約占江西省總面積的50%，其中外洲水文站以上流域面積為80948km2。流域地形特征是四周邊緣與主要支流之間多山，山間與河側(cè)盆地發(fā)育，中部為丘陵與盆地的復(fù)合體，下游尾閭則以沖積平原為主，其中山地占50%，丘陵占30%，平原占20%。贛州市以上為贛江上游，稱(chēng)作貢水，河長(zhǎng)312km。贛州市至新干縣為贛江中游，河段長(zhǎng)303km。新干縣以下為贛江下游。

贛江下游地區(qū)是江西省重要的防洪保護(hù)區(qū)域，歷經(jīng)多年的防洪工程建設(shè)，贛江下游干流兩岸堤防的防洪能力得到了較大提高，初步形成了以堤防、水庫(kù)、分蓄洪工程及非工程措施等組成的綜合防洪體系。然而，近10多年來(lái)由于河道采砂[2-4]、流域植被好轉(zhuǎn)、航道整治以及上游水庫(kù)蓄水致清水下泄[5-6]等原因，造成贛江干流河床逐年下切，河道水位隨之逐年走低，使得原有防洪工程的安全泄量、安全水位及之間關(guān)系發(fā)生了變化[7]。為了分析贛江下游河道行洪能力變化情況，文章對(duì)贛江下游河道水文情勢(shì)以及安全泄量等進(jìn)行了對(duì)比分析和計(jì)算，分析了不同時(shí)期典型斷面行洪能力變化趨勢(shì)，為深入研究贛江流域防洪安全提供參考。

1 水文情勢(shì)變化分析

1.1 河道斷面變化分析

為了分析近期贛江下游河道的沖淤變化情況，將贛江下游外洲站、樟樹(shù)站不同年份實(shí)測(cè)大斷面數(shù)據(jù)點(diǎn)繪在同一圖上(如圖1、圖2所示)。從圖中可知，贛江下游自2002年以后河道呈逐年下切趨勢(shì)，趨勢(shì)非常明顯，特別是外洲站斷面表現(xiàn)尤為突出。上述各站近年來(lái)同一水位下過(guò)流面積呈逐年增加的趨勢(shì)。

圖1 外洲站不同時(shí)期實(shí)測(cè)大斷面比較圖

圖2 樟樹(shù)站不同時(shí)期實(shí)測(cè)大斷面比較圖

1.2 實(shí)測(cè)洪水水面線變化分析

為分析河道沖淤變化對(duì)贛江下游水面線的影響，本次將2003—2012年中年最大實(shí)測(cè)洪水水面線繪于同一圖上，如圖3所示。從圖中可以看出，2004年與1982年實(shí)測(cè)洪水水面線的比降接近，基本成平行線；2006年與1982年比，小港口以下河段水面線比降開(kāi)始變緩；2008年、2010年、2012年水面線比降基本一致；1982年、2010兩年，以及2006年、2012兩年外洲流量接近，但水面線相差較大。

圖3 贛江下游河段近期實(shí)測(cè)年最大洪水水面線圖

1.3 水位流量關(guān)系變化分析

本次根據(jù)外洲站和樟樹(shù)站實(shí)測(cè)水位流量資料分析贛江下游河道水位流量關(guān)系的變化。

外洲站是贛江干流下游主要控制測(cè)站，1956年開(kāi)始具有實(shí)測(cè)流量成果。本次依據(jù)實(shí)測(cè)水位-流量關(guān)系點(diǎn)據(jù)等資料分析了外洲站1956年、1982年、1998年、2003年、2010年和2012年共計(jì)6個(gè)代表年的水位流量關(guān)系。外洲站由于地處贛江尾閭河段，水位受贛江來(lái)水和鄱陽(yáng)湖水位頂托雙重影響，水位流量關(guān)系在中低水部分呈掃把狀，高水部分受洪水漲落率影響。另外，根據(jù)對(duì)外洲站不同時(shí)期實(shí)測(cè)大斷面的分析比較可知，外洲站大斷面存在逐年下切趨勢(shì)，受此影響，外洲站水位流量關(guān)系呈逐年走低的趨勢(shì)，具體表現(xiàn)為同一流量下的水位逐年下降。

石上站于1998年撤銷(xiāo)，撤銷(xiāo)后其觀測(cè)項(xiàng)目移至上游的樟樹(shù)水文站進(jìn)行。本次根據(jù)歷年實(shí)測(cè)水位-流量關(guān)系點(diǎn)據(jù)資料分析了樟樹(shù)站實(shí)測(cè)水位流量關(guān)系。由此可知，樟樹(shù)站水位不受鄱陽(yáng)湖水位頂托影響，歷年水位和流量間基本成單值函數(shù)關(guān)系。樟樹(shù)站的水位流量關(guān)系在2002年之前基本穩(wěn)定為單一線，而在2002年之后水位流量關(guān)系呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢(shì)，2002年至2015年間，同流量下水位下降深度達(dá)2.0m左右。

1.4 斷面實(shí)測(cè)過(guò)流能力變化分析

河道下切大大增加了河道的行洪能力，文章以外洲站和樟樹(shù)站實(shí)測(cè)水位流量資料來(lái)分析斷面的過(guò)流能力變化。

外洲站1982年6月17日日平均流量為13300m3/s，相應(yīng)水位為21.48m，此時(shí)湖口水位為12.73m；2012年6月27日日平均流量為13600m3/s，相應(yīng)水位為19.35m，此時(shí)湖口水位為16.36m。2012年與1982年比，流量增大了300m3/s，但相應(yīng)水位下降了2.13m。外洲站1982年實(shí)測(cè)最大流量為20400m3/s，發(fā)生在6月20日，相應(yīng)水位為23.22m，此時(shí)湖口水位為15.01m；2010年實(shí)測(cè)最大流量為21500m3/s，發(fā)生在6月22日，相應(yīng)水位為21.85m，此時(shí)湖口水位為16.36m。2010年與1982年比，實(shí)測(cè)最大流量增大1100m3/s，水位反而降低了1.37m。

樟樹(shù)站2000年6月13日日平均流量為7950m3/s，相應(yīng)水位為27.55m；2010年6月19日日平均流量為9800m3/s，相應(yīng)水位為26.84m。2010年與2000年比，流量增大了1850m3/s，但水位卻下降了0.71m。樟樹(shù)站2006年實(shí)測(cè)最大流量為11400m3/s，發(fā)生在5月18日，相應(yīng)水位為29.71m；2012年實(shí)測(cè)最大流量為12300m3/s，發(fā)生在6月26日，相應(yīng)水位為28.39m。與2006年比，樟樹(shù)站2012年實(shí)測(cè)最大流量增大了900m3/s，但水位降低了1.32m。

2 安全泄量分析

2.1 現(xiàn)狀河道條件下設(shè)計(jì)水面線

本次研究的河段為贛江干流下游河段，水面線計(jì)算采用恒定漸變流能量方程。根據(jù)贛江下游水面線計(jì)算結(jié)果，外洲站1%、2%的兩個(gè)頻率的設(shè)計(jì)水位分別為23.60、23.11m，比原設(shè)計(jì)值24.21、23.76m分別降低0.61、0.65m；石上站1%、2%的兩個(gè)頻率的設(shè)計(jì)水位分別為29.32、28.79m，比原設(shè)計(jì)值31.19、30.70m分別降低1.87、1.91m。贛江干流外洲至溧江河口段現(xiàn)狀河道條件下各頻率設(shè)計(jì)水面線成果圖如圖4所示。

圖4 贛江下游河段設(shè)計(jì)水面線圖

2.2 安全泄量分析

目前贛東大堤和南昌市城市防洪堤基本達(dá)到抗御設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)洪水的要求。贛東大堤安全泄量的確定，以贛東大堤所在河段各斷面水位不超過(guò)原設(shè)計(jì)50年一遇設(shè)計(jì)水位為約束；南昌市城市防洪堤安全泄量的確定，以城市防洪堤所在河段各斷面水位不超過(guò)原設(shè)計(jì)100年一遇設(shè)計(jì)水位為約束。通過(guò)水文分析計(jì)算可得到贛東大堤和南昌市城市防洪堤的安全泄量，贛東大堤的安全泄量(以樟樹(shù)站或石上站為代表)為24000m3/s，防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到75年一遇；南昌市城市防洪堤的安全泄量(以外洲站為代表)為27200m3/s，防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到175年一遇。

2.3 上游水庫(kù)作用后防洪能力分析

根據(jù)前面的分析，由于河道下切增大了河道過(guò)流能力，贛江下游河段兩岸堤防的防洪能力得到明顯提高，如果再考慮上游水庫(kù)的調(diào)蓄作用，贛江下游兩岸堤防的防洪能力將進(jìn)一步提高。受庫(kù)區(qū)淹沒(méi)問(wèn)題制約，近期萬(wàn)安水庫(kù)[8]恢復(fù)最終規(guī)模運(yùn)行的可能性很小。在相關(guān)研究中，萬(wàn)安水庫(kù)初期對(duì)下游基本無(wú)防洪作用，且在峽江水利樞紐工程[9]設(shè)計(jì)中亦未考慮其防洪作用，因此，本次依然不考慮萬(wàn)安水庫(kù)對(duì)下游的防洪作用。根據(jù)分析計(jì)算，可求得現(xiàn)狀河道條件下，峽江水庫(kù)對(duì)下游的防洪作用。

當(dāng)贛東大堤遭遇100年一遇洪水時(shí)，通過(guò)峽江水庫(kù)的調(diào)蓄作用[10]，石上站不同典型年設(shè)計(jì)洪峰流量由24800m3/s削減至22600～23700m3/s，削減了1100～2200m3/s，小于贛東大堤的安全泄量24000m3/s，也就是說(shuō)贛東大堤防洪能力在峽江的作用下可提高至100年一遇以上；當(dāng)贛東大堤遭遇200年一遇洪水時(shí)，通過(guò)峽江水庫(kù)的調(diào)蓄作用，石上站不同典型年設(shè)計(jì)洪水從26700m3/s削減至23500～25900m3/s，削減了800～3200m3/s，削減后的流量未能全部小于贛東大堤的安全泄量24000m3/s，也就是說(shuō)贛東大堤防洪能力在峽江的作用下未能提高至200年一遇。

當(dāng)南昌市城市防洪堤遭遇200年一遇洪水時(shí)，通過(guò)峽江水庫(kù)的調(diào)蓄作用，外洲站不同典型年設(shè)計(jì)洪峰流量由27600m3/s削減至25000～26200m3/s，小于南昌市城市防洪堤的安全泄量27200m3/s，也就是說(shuō)南昌市城市防洪堤的防洪能力在峽江的作用下可提高至200年一遇以上；當(dāng)遭遇300年一遇洪水時(shí)，外洲站不同典型年設(shè)計(jì)洪水從28700m3/s削減至26100～27600m3/s，削減后的流量未能全部小于南昌市城市防洪堤的安全泄量27200m3/s，也就是說(shuō)南昌市城市防洪堤的防洪能力在峽江的作用下未能提高至300年一遇。

3 結(jié)論

贛江下游自2002年以后河道呈逐年下切趨勢(shì)，趨勢(shì)非常明顯，河道同一水位下過(guò)流面積呈逐年增加的趨勢(shì)，斷面過(guò)流能力增大，且各斷面同頻率設(shè)計(jì)洪水位有不同程度的下降，典型斷面防洪標(biāo)準(zhǔn)有所提高。如果考慮到贛江上游峽江等水庫(kù)的作用，不同頻率洪峰流量也有不同程度的削減。

文章嘗試主要從河道斷面變化的角度分析贛江下游河道行洪能力的變化趨勢(shì)，對(duì)其他類(lèi)似流域有一定參考借鑒意義。但河道行洪能力受多種因素的影響，文章的研究存在一定的不足，需要在以后的研究工作中進(jìn)一步完善。