嘉陵江航道泥沙淤积原型观测分析

傅博　郑晴

【摘 要】 为更好地指导航道管理维护工作，促进航运发展，介绍嘉陵江航道泥沙淤积原型观测情况，从河段基本情况、水沙特性、冲淤量及淤积变化、深泓剖面冲淤变化等4个方面进行原型观测分析。结果表明：嘉陵江河道受水库回水影响，末端形成淤积造成航道中的水深不够而碍航，或者因河底床沙运动剧烈形成沙坡而突然碍航。结合嘉陵江河段的冲淤分布确定重点碍航段，分析各段航道内冲淤情况，为以后观测治理工作提供可靠参考依据。

【关键词】 嘉陵江；航道；泥沙淤积；碍航

0 引 言

嘉陵江为长江上游左岸的主要支流，于重庆市主城区汇入长江，位于三峡库区回水区范围内，其水流运动特性和河道冲淤规律均在一定程度上受到三峡水库的影响。三峡水库按照175 m蓄水后，不仅提高了长江干流的航道条件，而且也促进了嘉陵江支流航运的飞速发展。新兴的航运业对受益地区具有极为重要的意义，因此库区支流航运的开发，对重庆地区，乃至整个西部地区的经济和社会发展都极为重要。

随着三峡水库的运行，库区泥沙淤积碍航问题逐渐显现。三峡成库后，嘉陵江河道受水库回水影响，末端形成淤积造成航道中的水深不够而碍航，或者因河床泥沙运动剧烈形成沙坡而突然碍航，导致船舶搁浅、无法进入港区等。分析嘉陵江泥沙淤积原型观测情况，了解其冲淤变化特性，有利于更好地指导航道管理维护工作，促进航运发展。

1 原型观测情况

嘉陵江原型观测时间为2012―2014年，观测点有河口至回水段地形及20个典型断面。根据前期观测分析，于2015年调整观测方案，不再进行全河段的地形观测，改为观测10余个重点滩险河段的地形，并适当增加年内测次，增加典型断面观测个数，并根据重点滩险河段位置进行布置，不再沿河段均匀布置。

2 原型观测分析

2.1 河段基本情况

嘉陵江是长江支流中流域面积最大的河流，嘉陵江干流、渠江、涪江三大河流构成扇形向心水系。嘉陵江干流全长1 120 km，流域面积约16万km2。

嘉陵江重庆河口至回水变动河段大约有，大部分流经丘陵和平原地带，河段蜿蜒曲折、宽窄相间，河段两岸岸坡较陡峭，多有石盘、石咀凸入江中，岸线凸凹不平。受地质构造和岩性变化的影响，嘉陵江深泓纵剖面沿程起伏变化较大，呈锯齿状，最大高差逾20 m。嘉陵江下切深度受长江水位控制，其纵剖面坡降小于长江干流段，平均坡降为3∶。河段河床横断面随来水来沙，因边界条件不同而存在差异。据统计，横断面几何形态可分为“U”形断面和“V”形断面两种类型。一般峡谷段河谷狭窄陡峻，河床形态呈“V”形；宽谷段江面宽缓，呈“U”形。

选择1991年汛前、1992年汛后和2003年汛前（2003年后未有系统的洲滩勘察）有代表性的洲滩进行试坑法取样，试坑尺寸为1.0 m ？.0 m ？.0 m。从沿程看，嘉陵江河段床沙明显小于长江干流，床沙粒径略有细化。

2.2 水沙特性

北碚水文站是嘉陵江流域的控制站，位于白庙子河段，河道顺直，两岸陡峻，断面呈“V”形深槽，是典型的“窄深式”河床。

嘉陵江流域径流主要由降水补给，径流丰沛，其中北碚水文站多年平均流量2 076 m3/s，年径流量70 740 m3。流域内年降雨量分布比较集中：5―9月降雨量占全年总降雨量的77.0%；当年12月―次年2月為全年降水量最少的季节，仅占全年降水总量的3.2%。

嘉陵江流域是长江各大支流中水土流失比较严重的地区之一，2000―2016年间全流域水土流失面积达8.28万km2，占流域总面积的近52.0%，流域多年平均输沙量约为10 642万t，是长江流域泥沙的重要源区。嘉陵江泥沙以悬移质为主，且细颗粒所占比例很大。从2000―2016年悬移质泥沙平均级配来看，小于0.031 mm的细沙占82.0%。

北碚水文站无推移质泥沙实测资料，根据推移质泥沙调查和床沙取样分析，采用爱因斯坦公式，计算得到该河段多年平均推移质输沙量为12.48万t。

2016年嘉陵江重庆河段来水量变化：1―4月嘉陵江流量较平稳，基本在1 000 m3/s以下波动，4月下旬流量开始逐渐上涨；汛期未出现大洪水，最大流量为 m3/s，水位为181.30 m，出现在7月1日；9月后流量逐渐减少至 m3/s以下；10月下旬出现秋汛，10月26日洪峰流量达到 m3/s。

2016年北碚水文站径流量为410.7亿m3，较多年均值、1956―1990年、1991―2002年、2003―2015年和2015年分别偏少38%、41%、22%、37%、18%。

2.3 冲淤量和淤积变化

根据嘉陵江重庆河段每年固定断面资料，采用断面法，计算得本河段2010年10月―2014年10月冲淤量（见表1）。

受三峡水库蓄水位抬升影响，汛期后嘉陵江重庆河段水位抬升，水动力条件减弱，冲刷作用减弱，易导致河段累积性淤积。但近年来，上游来沙量持续减少，使得嘉陵江河段并未表现出淤积。自2010年来，嘉陵江重庆河段以冲刷为主，且冲刷主要发生在主槽内，边滩时有冲淤。

2010―2014年嘉陵江重庆河段断面冲刷最大的部位为红岩村河段，共冲刷96.0万m3，且呈现出滩槽均冲、冲槽为主的现象；淤积较为明显的部位为上沙湾河段，共淤积52.0万m3，表现为淤滩冲槽。

2.4 深泓纵剖面冲淤变化

从嘉陵江重庆河段2010―2014年深泓高差沿程变化（见图1）来看，本河段深泓纵剖面有冲有淤，总体略有冲刷，深泓平均刷深0.21 m，深泓最大淤积厚度为3.8 m。

3 结 语

（1）2016年嘉陵江北碚水文站输沙量进一步减少，年输沙总量107万t，较2015年偏少89%，较2009―2015年均值偏少97%。从年内变化过程来看，径流量以汛期偏少为主，输沙量也以汛期减少为主。

（2）受三峡蓄水影响，嘉陵江河段蓄水期比降随着坝前水位壅高而逐渐减小，消落期比降随着坝前水位的逐步消落而逐渐增大，2016年消落期坝前水位较往年同期偏高，因此嘉陵江河段比降偏小。汛期嘉陵江基本为天然情况，比降主要受来水量和汇流比等因素影响，上游来水偏少，汛期比降较往年偏小。

（3）受河床组成限制和近年来嘉陵江河段多为中水小沙年影响，嘉陵江重庆河段深泓纵剖面有冲有淤，总体虽略有冲刷，但变化幅度较小，整体保持稳定。

（4）各河段冲淤相间，虽整体无较大程度淤积，但航道范围内局部仍存在一定淤积，对通航产生不利影响。

（5）由于各河段年内存在冲淤交替现象，因此在消落期后期及汛末蓄水初期水深较浅时，通航条件较差的重点滩险段仍存在出浅碍航风险。

（6）近年来，长江上游的输沙量受水利工程、降雨分布、水土保持工程、采砂等因素的影响大幅减少，三峡库区内泥沙淤积特别是变动回水区内的泥沙淤积并不显著，三峡蓄水对其整体冲淤特性并未产生颠覆性影响。但就航道而言，局部河段仍存在短时段内的淤积，对于富余水深不足的河段来说，淤积物若不能及时得到冲刷，则会导致航道水深不足，因此需对其进行持续观测分析，以更好地指导航道维护。