淮河中游正阳关至蚌埠闸段冲淤变化分析

   2023-12-16 互联网1500
核心提示:1河段概况正阳关至蚌埠闸全长约131.5km,左岸为淮北平原,有淮北大堤;右岸为山丘区,有西淝河、东淝河、茨淮新河、涡河等支流入

 

1 河段概况

正阳关至蚌埠闸全长约131.5km,左岸为淮北平原,有淮北大堤;右岸为山丘区,有西淝河、东淝河、茨淮新河、涡河等支流入汇。沿程分布有寿西湖、董峰湖、六方堤、石姚段、汤渔湖、洛河洼、荆山湖等行洪区,行洪区约5~6年使用一次。该段枯水水位受蚌埠闸雍水影响[1]。该河段是淮河中游河道整治与行洪区调整的重点和难点河段,研究河段冲淤规律为工程设计提供科学依据,意义重大。

根据淮河干流河道实测断面及地形资料,采用断面法分析淮河中游正阳关至蚌埠闸的冲淤变化。根据水文测站的布置、实测断面的分布以及河段特性等因素,进一步将正阳关至蚌埠闸段细分为正阳关至峡山口段、峡山口至凤台大桥段、凤台大桥至田家庵段和田家庵至蚌埠闸段进行计算分析。

2 河段冲淤变化分析

2.1 1971年~1992年冲淤变化

文献[2]中根据1971年、1983年和1992年三次实测断面资料分别计算了1971年~1983年以及1983年~1992年正阳关至蚌埠闸段的冲淤情况,根据本文河段的划分方法将文献[2]的计算结果重新整理如表1所示。

表1  1971年~1992年正阳关至蚌埠闸段冲淤情况   单位:104m3

注:本文中所有表格,+表示冲刷,-表示淤积

2.2 1992年~1999年冲淤变化

根据1992年和1999年两次实测断面资料计算正阳关至蚌埠闸段7年间的冲淤变化情况,计算结果如表2、表3所示。

表2 1992年~1999年正阳关至蚌埠闸段主槽冲淤量 

表3 1992年~1999年正阳关至蚌埠闸段滩地冲淤量

按5km左右的距离计算实测断面各测次的加权平均值之差值所绘制的主槽和滩地面积沿程变化,如图1、图2所示。

图1 1992年~1999年正阳关至蚌埠闸段主槽面积沿程变化图

 

 

图2 1992年~1999年正阳关至蚌埠闸段滩地面积沿程变化图

图1表明正阳关至蚌埠闸段主槽在1992年~1999年间仅少部分河段出现微淤,大部分河段均呈现较明显的冲刷状态,尤其是凤台大桥至田家庵段冲刷最为剧烈,冲刷最严重处主槽面积变化值接近1000m2。据分析,该段处于煤矿开采区,除自然冲刷因素外,煤矿开采引起的塌陷也是一个重要原因。7年间整个河段主槽共冲刷了3634.1×104m3,年平均冲刷量为519.2×104m3,平均每年下切达10.75cm。

图2可以看出正阳关至蚌埠闸段滩地在1992年~1999年间呈现出中间段冲刷,上、下段淤积的状态。冲刷河段主要集中在田家庵上下各10km约20km长的河段。冲淤相抵,整个河段滩地7年间淤积了111.7×104m3,年平均淤积量为16.0×104m3,平均每年淤高仅为0.08cm,基本处于冲淤平衡状态。

由于主槽冲刷显著,滩地处于冲淤平衡状态,因此整个河道在1992年~1999年间也呈现显著的冲刷状态。

2.3 河段冲淤变化趋势分析

正阳关至蚌埠闸段主槽在1971年~1999年间一直处于较明显的冲刷状态,28年间共计冲刷7045.8×104m3,其中1971年~1983年间冲刷了1417.1×104m3,年平均冲刷量为118.1×104m3;1983年~1992年间冲刷了1994.6×104m3,年平均冲刷量为221.6×104m3;1992年~1999年间冲刷了3634.1×104m3,年平均冲刷量为519.2×104m3。由此可见,主槽冲刷程度呈增大趋势。

该河段滩地在1971年~1992年间呈淤积状态,1971年~1983年间和1983年~1992年间滩地年平均淤积量分别为79.5×104m3和122.7×104m3,淤积程度有所加强。而1992年~1999年间滩地年平均淤积量仅为16.0×104m3,淤积程度明显减弱,已基本处于冲淤平衡状态。

从整个河道来看,由于主槽冲刷程度远比滩地淤积程度显著,因此整个河道冲淤变化趋势与主槽保持一致,28年间一直呈冲刷状态,且冲刷程度呈加强趋势。造成河道冲刷加剧的原因,与鲁台子的来水来沙变化有着直接的关系。鲁台子站各年代水沙特征变化情况见表4。

表4 鲁台子站各年代水沙特征变化

如表4所示,1971年~1983年、1983年~1992年和1992年~1999年三个时段的日均来沙系数分别为0.72×10-3kg·s/m6,0.35×10-3kg·s/m6和0.29×10-3kg·s/m6,而三个时段河道年平均冲刷量分别为38.6×104m3,99.0×104m3和503.2×104m3,显而易见,随着日均来沙系数的减小,河道年平均冲刷量则随之增大,即来沙系数越小,河道的冲刷程度越大。此外,近期河道冲刷强度加剧,与人工采砂也有着密切的关系。

3 结论

1971年~1999年间淮河干流正阳关至蚌埠闸段河道主槽一直呈冲刷状态,且后期冲刷程度明显加强;滩地在1971年~1992年呈淤积状态,而1992年后则处于冲淤平衡状态。冲淤相抵,整个河道在1971年~1999年间仍呈冲刷状态,冲刷变化趋势与主槽保持一致。

参考文献

[1] 淮河中游河床演变与整治研究项目组. 淮河中游河床演变与整治研究专辑[J].治淮科技,1998(3)

[2] 毛世民,王发信,乔建本等. 淮河中游王家坝~洪山头段河道冲淤分析[R].安徽省·水利部淮委水利科学研究院,1997

    

 
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