松花江哈尔滨市区河段清淤疏浚技术措施探讨

王志兴,马锡铭,丁长春

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080)

1 工程概况

哈尔滨市位于松花江中游，市区河道长约35 km，属典型平原冲积性河流，平面形态呈现为上宽下窄。以公路大桥为界，上段洪水滩地宽阔，两岸堤防距离5～10 km，滩面高程在117～120 km之间，上面长有茂密的杂草、灌木或农作物；主槽弯曲窄小，汊道纵横交错，河床冲淤变迁频繁，有自然裁弯现象；局部地段有航道整治建筑物、农堤及零星的临时建筑物外，大部分处于自然状态。下段洪水滩地变小，公路桥至滨洲桥两岸堤距约5 km，太阳岛北侧滩地高程在115～117 m 之间，有多条小沟汊，南侧主槽顺直宽大；滨洲桥至滨北桥之间，江道为南北两汊，两岸堤距约2 km，狗岛平面外形如梭状，滩面高程在115～118 m 之间，长有较茂密的杂草、灌木丛等；下段沿程有工程设施，两岸有堤防，三座桥梁及其路堤，狗岛洲头、中间护滩堵汊建筑物以及航道整治建筑物等。已有工程设施对该段江道变形产生了很大的限制作用，尤其是两岸堤防已使其不可能产生较大横向变形，滨洲、滨北两铁路桥横跨江面，跨江桥梁成为江道节点，控制总体河势。

2 研究河道清淤和疏浚必要性

哈尔滨市区河段堤距一般为5～10 km，窄处堤距1.5～2.0 km，尤其公路桥和两座铁路桥过水断面仅1 km左右，呈两头大、中间小的哑铃状。由于上游水土流失，加上河段地势低平，江道有逐年淤高的趋势。1998年特大洪水后，中共中央国务院提出“蓄泄兼筹、以泄为主”的防洪方针，2008年国务院批复的《松花江流域防洪规划》要求，加快干流河道阻水桥梁扩孔、江道清淤清障、险工治理等河道整治。现已完成了滨洲铁路桥、滨北铁路桥、松花江公路大桥的扩孔，应配合扩孔开挖泄洪渠，以充分发挥扩孔的作用[1-3]。

大顶子山航电枢纽使松花江哈尔滨段由天然河流变成了库区，改变了天然河流水沙条件与河床形态的相对平衡状态，库区水位壅高，水深增大，水面比降减缓、流速减小，水流的推移力和挟沙能力显著降低，使泥沙在库区大量淤积，经监测，库区泥沙淤积是冲淤交替，淤积大于冲刷，且仍在发展变化[4-7]。

哈黑公路桥、滨洲、滨北铁路桥扩孔和江道清障疏浚是哈尔滨市城市防洪体系的重要组成部分。在只扩孔不开挖泄洪渠的情况下，扩孔桥只能宣泄全松花江20%～25%的流量，太阳岛东西两侧有串流，而开挖泄洪渠后可宣泄全松花江35%左右的流量，可控制太阳岛东西两侧的串流。因此，清除主江道有碍行洪、恶化航道及影响城市环境的淤积滩涂及开挖泄洪渠需研究。

为提高松花江干流哈尔滨江段泄洪能力，减小淤积对城市防洪压力，充分发挥扩孔桥的泄洪作用，按防洪规划清除主江道清淤工程及开挖泄洪渠工程是完全必要的[8-11]。

3 清淤疏浚现状分析

松花江哈尔滨江段从1999年开始清淤疏浚，完成滨洲铁路桥下滩、上坞外滩、哈黑公路桥西侧滩以及泄洪渠从阳明滩江汊至滨洲铁路桥的大部分。其中1999年完成了滨州铁路桥下滩；2000—2002年主要完成了上坞堤外滩、哈黑公路西侧滩及部分泄洪渠开挖；2003年、2004年、2007年和2010年完成了泄洪渠从阳明滩江汊至滨洲铁路桥的大部分。2003年及2007年开挖泄洪渠时，因渠内有部分管线未迁移且受投资限制，开挖底高程未达到设计高程。完成工程量1124万m3，其中主江道506万m3，泄洪渠618万m3；投资2.54亿元。

经过清淤疏浚后，部分区域有回淤现象，见图1～图3。

图1 横断面淤积变化比较图(上坞外滩 公路大桥)

图2 横断面淤积变化比较图(主江道 滨洲铁路桥下滩)

图3 横断面淤积变化比较图(泄洪渠 公路大桥上游200 m)

从上图对比看，上坞外滩淤积量较小，滨洲铁路桥下滩淤积量较大。主要原因是上坞外滩上游有锁坝，大水时才过水，大水时泄流量大，相应泥沙沉积量小，因此，滩面不易回淤；而滨洲铁路桥下滩位于主江道，且受滨洲铁路桥阻水影响，回淤量较大。泄洪渠承担部分主江道流量，由于分流量较小，回淤量也不大。

4 清淤疏浚技术措施研究

4.1 清淤疏浚研究

哈尔滨市区松花江江道，由于地表径流含沙量增加,从城区整体上看河床有淤积趋势。解决江道淤积的治本措施,需是从上游改善生态环境，减少水土流失入手，采取综合治理措施。松花江哈尔滨江段河床如何整治、渠化，清淤疏浚范围怎样确定，如何确定边界条件，以使进入本江段的泥沙向下顺畅排泄。综合考虑航运需要，且保持清淤效果尽量保持较长时间，宜有适当清淤长度且采用削平头的清淤方案。

主江道清淤范围大致可以从二水源到水泥厂18 km，研究不同清淤宽度。方案一平均清淤宽900 m，工程量2442万m3，方案二清淤宽700 m，工程量1577万m3，方案三清淤宽500 m，工程量980万m3。

从行洪方面考虑，清淤幅度越大越好，同时投资也大，清滩越多，泥沙落淤越快，清淤宜采取“量小常清”。从综合分析研判，选择清淤宽500 m较为合适。

主江道的清淤疏浚主要是清除二水源北滩、公路桥下滩、上坞堤外滩、哈黑公路西侧滩、滨洲铁路桥下滩、狗岛、滨北铁路桥下滩。清滩底高程比降与水面比降尽量相同，主江道清淤底高程从二水源起至滨北铁路桥下滩下游侧大致为112.50～111.00 m。

4.2 泄洪渠方案研究

配合桥梁扩孔研究泄洪渠开挖方案，根据本江段特定条件初步研究泄洪渠大致范围为月亮湾、太阳岛北侧，西起阳明滩，经哈黑公路，东至滨北铁路扩孔桥，长约15 km。

研究泄洪渠底宽300 m、400 m不同泄洪效果，挖深一般为3～4 m。泄洪渠底位于级配不良细砂层，边坡为1∶3～1∶5，考虑安全因素，开挖边坡为1∶5。泄洪渠开挖底高程比降与主江道一致。

300 m与400 m两个泄洪渠底宽，推求滨州桥-松J-33洪水水面线。水面线见表1～表4[4-7]。

表1 100 a一遇洪水水面线比较表(300 m) m

表2 200 a一遇洪水水面线比较表(300 m) m

表3 100 a一遇洪水水面线比较表(400 m) m

表4 200 a一遇洪水水面线比较表(400 m) m

分流水面线与原水面线相比较，过流断面增大，过流量增加。在整体上水面呈降落趋势，在滨洲桥及滨北桥间降落的很小，在滨洲桥上降落逐渐增大，在公路桥上至松J-33之间达到最大值。300 m底宽泄洪道，主江道100 a一遇洪水水位降低最大值为19 cm，200 a一遇洪水水位降低最大值为22 cm；400 m底宽泄洪道，主江道100 a一遇洪水水位降低最大值20 cm，200 a一遇洪水水位降低最大值25 cm。两方案均有流量越大降幅越大的趋势。

从以上成果看，太阳岛北侧开挖泄洪道可以降低哈尔滨松花江干流江段水位，增大江段的行洪能力，有利于哈尔滨市的城市防洪，措施是可研究的，但尚需进一步分析论证。

5 清淤疏浚效果评价

实施清淤疏浚工程，可起到降低洪水位。采取局部清淤疏浚工程也可采取全部清淤方案，可使滨洲桥以上江段洪水位下降；洪水水面比降趋向均缓，洪水流量越大洪水位降幅越大。局部清淤疏浚工程后，太阳岛南侧洪水分流有所增加，北侧减小，但幅度仅在5%以内。相应地，局部清淤疏浚工程对江道洪水边界改变不大，从而江道洪水平面流场变化也较小；总之，从防洪的角度而言，清淤浚工程方案对提高江道行洪能力都具有一定的作用与效果。

实施清淤疏浚工程，扩大了南侧主江道的断面面积，也打破了江段水流泥沙运动的平衡状态。清淤疏浚工程后，江段主槽输沙能力有可能减小，易形成泥沙淤积，从而影响低水航道水深。疏浚区沙滩也可能重现，降低江道行洪作用。至于疏浚后泥沙淤积的数量和过程，以及可能出现的河势变化，尚需作进一步的深入研究。而汊道分流比的变化，则会影响到现有的稳定河势。尤其是二水源对岸沙滩和狗岛南侧滩面的开挖，会引起其附近河床产生较大变化，对取水和航道造成不利影响。因此，从江道演变的角度出发，需结合其它需求，对清淤疏竣段提出江道综合治理工程方案。

短泄洪道开挖后使滨洲桥以上江段洪水位下降，若实施长距离泄洪渠开挖，效果更好；从防洪工程情况看，江道北侧泄洪道的开挖，可使江道北侧有了一条从上至下的行洪通道，是江段宣泄洪水、提高行洪能力有效的工程措施。实施后江段洪水水面线进一步均缓，桥梁壅水作用降低，效果是较好的。但实施北侧分洪南侧主江道泥沙淤积有可能增加，河势稳定也会受到一定影响。

6 结 语

为提高松花江哈尔滨江段河道泄洪能力，清淤疏浚工程是必要的，可以主要研究清除主江道有碍行洪、恶化航道及严重影响城市环境的淤积滩涂；且在太阳岛北侧配合三桥扩孔开挖泄洪渠，以充分发挥扩孔新桥的泄洪作用。主要任务是减淤增冲，清淤口门位置是否得当，对于淤积问题关系甚大，布置在凸岸是十分不利的，凸岸边滩会不断淤长，也不宜布置在大范围回流区；宜布置在洪水期水流动力轴线所经之处，往往能保持一个稳定的深槽。

为保证公路桥和铁路桥扩孔后能顺畅宣泄大洪水，从一水源北侧江岸开始，顺太阳岛北侧至滨洲扩孔桥，研究开挖泄洪渠。主江道清淤疏浚可采用削平头的清淤方案；主要清淤疏浚哈黑公路桥西侧滩、上坞外滩、青年宫门前滩、滨州铁路桥下滩、狗岛(部分)、滨北铁路桥下滩等。

研究哈尔滨松花江段清淤疏浚措施和泄洪渠工程，是保证哈尔滨城区防洪防洪安全一种有效手段，实施后各级流量河段的纵横比降、流速流向、分层流态及底沙输移规律会有改变，需要根据水流泥沙和地形变化进行深入研究。