人类活动引起复杂河网区主要水道低水位变化的研究.pdfVIP

第十二届中国海岸工程学术讨论会论文集 人类活动引起复杂河网区主要水道 低水位变化研究 陆永军1，贾良丈2，莫思平1，罗宪林3，韩龙喜4，左利钦1，季荣耀1 (1．南京水利科学研究院水文水资源及水利工程科学国家重点实验室，江苏南京210029；2．广东省航 院，江苏南京210098) 摘要：以世界上最复杂的水系——珠江i角洲河网为例，研究人类活动引起的河网区主要水道低水位变化趋势。珠江三 角洲河网水多沙少，河势稳定，但近20年来的大规模挖掘河床泥沙，在很人程度上改变了河网河床演变的过程，这种改 变已远远超过和涵盖了同期河流自然演变的程度。对20世纪80年代以来的河道挖沙情况进行了调查，取得了珠江三角 洲河网区总采沙量的基本数据，采用灰色系统模型预测了今后可能出现的用沙需求、河槽容积变化及相应水文变异。为 预测人类活动对主要水道低水位的影响，建立了河网区水动力数学模型和北江、东江中下游重点河段的二维水沙数学模 型，预测了今后一个时期人工挖沙及“溯源冲刷”对低水位的影响。根据珠江三角洲主要水道有径、潮流I共同作用的特点， 将研究河段划分为三类，即：常年潮流段、季节性潮流段、常年径流段或无潮流上溯段，对各类河段设计低水位的确定 方法，分别提出了适用的计算方法，得到了低水位变化的时空分布规律。 关键词：复杂河网区：人类活动；低水位：数学模型；河床变形 随着人类文明的发展，世界上已很少有河流未经开发保持原始状态。当流域的来水来沙条件和河流的 边界条件因人类活动而改变后，河流将通过再造床过程做L“相应的调整。有时，人类活动对河流影响的强 度和幅度远超过河流缓慢的自然变化过程Il’2】。为经济建设的发展，在江河上修建水库和进行河道整治工程， 使河道水沙运移状况发生明显变化，经多年来国内外科技人员的研究与实践，基本上掌握了这些变化规律， 已能在工程设计时就预先谋划相应对策。但近20年来发生在江河上的大规模人工挖沙，却是在水利、航 运部门未及计划和研究就迅速蔓延开了。 国内外有关人工挖沙与河床形态的稳定及演变研究甚少，尤其是针对正处于剧烈人工挖沙的河段的专 题研究不多。国外对挖沙相关研究内容|3-6|与国内相类似，焦点丰要集中在因人工挖沙而出现的问题17引， 如：河道水位降低；河床高程普遍降低，河岸、河堤与桥梁基础暴露；无序挖沙使河底起伏无序，造成河 HH教授，他在20世纪80年代运用计 道水流紊乱，引起许多不良后果等。较深入的研究当属美国Chang 算机数学模型从微观的角度对美国加利福尼亚州圣胡安溪因沙石开采引起的河床变形进行了系统的研究， 并与原型实测资料进行了比较一J。 改革开放以来，我国经济的迅速发展伴随着大规模的城市建设，从北边的松花江，到南部的海南岛南 渡江，均存在大规模的河道挖沙问题，其中人工挖沙规模最大的是长江中下游地区和珠江三角洲及其临近 的河口区。大规模的人工挖沙活动，引发了一系列问题，因此自20世纪90年代初以来，成为众多学者关 注的焦点。概括起来，国内有关挖沙问题的研究，主要集中在人工挖沙的利弊分析及其相应的对策[10-16]、 对防洪的影响[17-19]及宏观的科学管理对策【弧251。近期在这些特殊河段的有关工程整治实践中，有关人工挖 沙对研究河段河道水文泥沙特性的影响乃至结合航道整治实践过程中存在的技术问题而进行的专门探讨 研究也逐渐增岁261。 有关人工挖沙与河床演变的研究历史也由来已久，但相关研究成果较少，中山大学早在1993年就海 南岛南渡江下游的人工挖沙对河床演变的影响进行了探讨口L猫j。之后，随着珠江三角洲地区及长江中下游 地区的经济迅速发展，两地区的河道挖沙规模迅速扩大，据不完全统计，长江中下游河道年挖沙量在3000 X104nq3以上129]，量级与珠江三角洲相当，零星的与挖沙有关的河床演变研究也相继增多[30-34]。 就珠江三角洲而言，部分水道的河床演变曾有不少研究，一般以研究河床演变过程的某个方面者居多 p孓42l，而结合人工挖沙的研究相对较少，或者是通过历史图件对比的河道冲淤情况对整个珠江三角洲与人 工挖沙有关的河床演变的初步宏观研究为丰口¨，但对珠江三角洲整个河网的或主要水道的河床演变过程的 系统研究还有待深入，尤其是基于大量实测资料，并结合较为专业的航道整治工程实践，对由于人工挖沙 而造成正处于时刻动态剧烈演变的、在高强度挖沙(下游段)与基本不挖沙的(上游段