河床下切对东江岭下站水文测报的影响分析

朱渝槟

(广东省水文局惠州水文分局，广东 惠州 516000)

1 概述

1.1 岭下水文站概况

岭下水文站设于东江中下游处，是东江流域中游控制站。该站位于惠州市惠城区横沥镇岭下管理区，属于国家一类精度水文站，为东江中游汇秋香江、公庄水后的控制站；搜集东江中游水文资料，结合上、下游水文情报，为防汛、抗旱提供重要水文数据。

岭下站建于1953年8月，集雨面积为20 557 km2，多年平均降水量为1 706.7 mm，多年平均年径流量为188.9亿m3，实测最高水位为23.21 m(1959年6月15日)，实测最大流量为10 900 m3/s(1959年6月15日)，警戒水位为19.50 m。自记水位台位于河道左岸，其上15m为测流断面，顺直河段长约为2 km，属于河槽控制。该站测验河段顺直，主流中间偏左，流向与断面垂直；断面上游500 m及下游1 000 m处为弯道；左岸傍山，土质为黄粘壤土，不易冲刷，右岸泥土质，崩塌严重；当水位达19.50 m以上时，漫滩宽达200 m，河床沙质，冲淤明显；低水时，左岸下游沙滩露出，沿基本水尺断面并向下游扩大[1]。岭下站测验河段平面示意如图1所示。

1.2 河床下切情况

近年来，上下游采砂活动对岭下站产生影响，河床发生了变化，造成岭下站测验大断面下切严重，尤其是2014—2016年间，断面变化显著。通过绘制该站1986—2019年33 a的大断面示意(见图2～3)，发现近年来河床下切情况分以下两个阶段。

图1 岭下站测验河段平面示意

图2 岭下站实测大断面示意(1986—2013年)

图3 岭下站实测大断面示意(2013—2019年)

1) 断面有冲有淤，变化不大

1986—2013年间，断面整体变化不大，有冲有淤，仅在2006年有一次较为明显的冲刷，冲刷最深处接近2.7 m，往后又逐年恢复，整体高程变化不大。

2) 断面变化非常明显，呈整体下切态势

从2013年开始冲刷加剧，断面呈整体下切态势，河底高程变化显著。从2013—2019年间，断面平均下切深度约为2.5 m，冲刷最严重的部位出现在约170 m处，下切深度达5.5 m。

2 河床下切对岭下站水文要素的影响分析

2.1 水位的变化

岭下站的年平均水位与年最低水位一样，在1986—2006年间处于稳定上下波动状态，整体变化不大，2006年开始出现下降趋势，2013年之后迅速降低。年最高水位在2005年以后开始出现下降趋势，2013年之后水位下降更为明显(如图4所示)。

图4 岭下站近几十年年平均水位变化示意

2.2 断面面积变化

岭下站2013年之前测验断面形状变化较小，河床有冲有淤；2013年之后河床被急剧冲刷，水位19.0 m时，2019年比2013年的主槽断面过水面积增大了约33.5%(如图5所示)。

图5 岭下站过水断面面积变化示意

2.3 水位流量关系

从近几年水位流量关系综合曲线的变化可以看出，2013年以前的综合曲线变化不大，整体呈向下的趋势缓慢偏移，此时河床受到水流轻微的冲刷。2013年开始，由于受到采砂等人为活动的影响，断面下切速度加快，过水面积增大，各流量级水位明显向下偏移。

表1是不同年份水位流量关系，可见2013年以前变化不大，不同流量的水位有增大有减小，虽然总体呈下降趋势，但变化幅度不大。2013年开始同级流量的水位明显下降，之后每年都有较为明显的下降。2012年较2000年变化幅度为0.4～0.46 m，2013年以后同流量的水位逐渐下降。因上下游采砂等人为活动，2019年较2013年，流量为800 m3/s时水位下降1.7 m，流量为1 400 m3/s时水位下降了1.78 m，各级流量对应水位下降幅度在1.7～1.78 m。岭下站多年水位～流量关系曲线示意如图6所示。岭下站逐年不同流量级水位变化见图7。

表1 岭下站不同年份水位流量关系

图6 岭下站多年水位～流量关系曲线示意

图7 岭下站逐年不同流量级水位变化示意

3 河床下切下岭下站水文测报应对措施探讨

3.1 水文测验

1) 水位观测方面，随着河床下切，岭下站的水位逐年下降，2013年以前，该站实测历史最低水位为1955年的12.15 m，而2014年实测最低水位下降到11.81 m并逐年降低，到2019年实测最低水位已降到10.75 m。随着水位的不断下降，原有的水位观测设施已无法满足观测要求，为解决水位观测、记录的需要，增设了观测水尺并使用压力式水位计观测水位，确保今后低水正常记录。

2) 流量测验方面，由于上下游采沙造成的水力学特性的改变，测验河段逐年变化，水位流量关系因河床下切而逐年改变。因河床冲刷加剧，断面变化明显，原有的测点布设已经不能满足测验要求，需重新对测点布设进行精简分析，合理布设测点，防止因为测点的布设不合理而影响流量测验的结果。同时，还可以使用走航式ADCP等更为先进的仪器完成测验工作。

3.2 水文资料整编

水位摘录、流量资料按照原有的方法整编，但水位流量关系的变化、流量测验数量的增加等，增加了整编的工作量，整编的工作任务加重，需更加密切关注变化情况。

3.3 水文报汛

由于年最低水位的逐年下降，原有的浮子式水位计已不能满足日常水位观测要求，该站已安装压力式水位计，并通过遥测系统实现自动测报，洪水期、枯水期的流量数据通过水位——流量关系实现自动测报。

4 结语

近年来，岭下水文站因河道采砂以及洪水期的水流冲刷等因素河床逐年下切，使得水位、过水断面形状和面积、流量等水文要素发生了很大的变化。测验断面由于上下游采砂等人为因素，使断面形态也随之改变，年最低水位突然产生连续性急剧下降趋势，该站水文要素的变化，导致资料序列的一致性受到很大影响，为今后利用增加了难度，无形中增加了很多工作量。随着水位降低，原有浮子式水位计已不能满足低水时的观测要求，经分析研究后决定，通过加设水尺以便观测低水时的水位，并加装压力式水位计，保证在河床不断下切的情况下，水文要素的全面监测报汛和整编。同时，还需要根据已经改变的河床特性重新布设测点，以满足流量测验的需求。