东平水道思贤滘设计通航水位变化趋势分析

摘 要：本文利用收集的历史水文资料，对比分析了近年来研究河段设计通航水位变化情况，其中设计最高通航水位下降明显，而设计最低通航水位仅小幅下降。结合珠江三角洲河道特性及广东省对采砂活动的控制情况，预测未来一定时期内该河段的水位将基本保持现状或小幅变化且不会对东平水道通航安全造成不利影响。

关键词：设计通航水位 水位下降 东平水道

1.前言

东平水道是西江航运干线下游段，也是珠江三角洲 “三纵三横三线” 高等级航道网的重要一横，为广东省文明样板航道。该水道由思贤滘、北江下游、潭洲水道、平洲水道等各段航道联线组成（地理位置示意图见图1），全长约68km，目前正按内河Ⅱ级航道标准、并满足Ⅲ级港澳线航道要求进行建设，将于近期进行竣工验收。

上个世纪90年代以来，随着珠三角地区经济建设对砂石料需求的增长，当地开始大规模河道采砂，导致河床普遍下切，从而引起河道水位发生变化。对于航道等级提升、即将投入使用的东平水道而言，水位变化对其整治效果和通航安全有着重要影响，因此有必要对其变化程度进行分析和预测。其中东平水道思贤滘由于位于珠三角水网上游河段，水位变化最为显著，可作为典型河段进行研究，据此分析水位变化的情况。

3.设计最高通航水位变化分析

为分析河道变化对高水位的影响，以6月份多年平均值的2.5倍即流量7000m3/s作为特征流量，分析该河段水位变化情况。1981～2011年期间三分之二的年份最大日均流量大于7000m3/s，选取主要年份对应的水位变化情况绘制成图，见图4。

和年均水位变化趋势一致，流量7000m3/s对应的水位在1990～2002年期间下降最为明显，而2003年以后该流量对应的水位仅出现小幅下降。

根据东平水道航道整治工程初步设计文件[1]，该航道设计最高通航水位采用20年一遇洪水位，水文资料系列为1990～2006年，采用PⅢ型曲线频率法计算得到三水水文站20年一遇洪水位为10.58m。本文将该系列延长至2011年，仍采用PⅢ型曲线频率法计算，20年一遇洪水位为10.45m。可见，相对流量7000m3/s对应水位的变化幅度而言，按年最高水位分析的20年一遇水位变化幅度甚小，与实际情况存在一定差异。

为更合理地反映设计最高通航水位变化情况，需结合该河段近年水位流量关系情况确定其20年一遇洪峰流量对应的实际水位变化。尽管因为思贤滘河段联通西江和北江导致其分流比在不同年份出现一定的变化，但其总体趋势仍基本稳定，根据相关文献[3]研究，三水站20年一遇的洪峰流量为13900m3/s左右，收集历史洪水要素资料，可知1994年该流量对应的水位为10.60m，与东平水道航道整治工程计算成果接近；近年三水站仅有2008年洪峰流量超过13900m3/s，参考该年份洪水要素资料，得知20年一遇洪峰流量对应的水位为8.56m。同时，由前文有关近30年主要年份流量70003/s对应水位变化情况的分析可知，2003年以后思贤滘河段高水位已基本稳定，因此，近期该河段20年一遇洪水位应保持在8.56m左右。

4.设计最低通航水位变化分析

为直观地反映思贤滘河段低水位变化情况，本文亦收集了主要年份流量8003/s对应的水位资料（见图5），该流量相当于多年平均流量的1/2，平均每年1/3左右的日均流量小于或等于该值。

对比图4和图5可知，相对高水位而言，低水位对河道地形变化更为敏感，该河段流量800m3/s对应的水位在上世纪80年代～90年代期间几乎呈直线下降趋势，同时上个世纪90年代末以来，却基本达到稳定状态，波动幅度很小。

思贤滘河段高水位和低水位变化差异的原因在于：①、人类采砂引起河床下切后，因此增加的河床容积对于洪水而言影响较小。而枯水期水流归槽，却可导致枯水水位的显著下降，因此前期枯水水位呈现明显的直线下降趋势；②、随着河床下切，口门潮水上溯动力亦会增大，由于洪水期思贤滘河段目前仍受径流控制，因此高水的变化主要受河床变化的影响。而枯水期径流动力减弱，河床下切至一定程度后，潮流对该河段低水位的影响显著加强，削减了河床下切对低水位的作用，故后期枯水水位基本保持稳定。

根据东平水道航道整治工程初步设计文件，三水水文站位置设计最低通航水位为日最低潮年保证率98%，5年一遇的日最低潮水位0.37m（水位资料系列为1990年～2006年）。

东平水道初设阶段统计了1967～2003年潮位资料，得到期间月平均潮位年变幅均值为3.33m，多年平均潮差为0.34m。为分析思贤滘河段近年潮汐影响程度的变化，本文统计了三水水文站1999～2010年月平均潮位年变幅均值为2.81m，多年平均潮差为0.57m。可见，多年平均潮差增加明显，潮汐作用影响显著加强。但该河段月平均潮位年变幅均值/多年平均潮差为4.89仍大于1，因此该河段属于季节性潮流段。根据规范[3]的规定，受潮汐影响的河段，设计最低通航水位可采用低潮累积频率法计算确定。

为便于与原设计最低通航水位进行对比，本文复核标准仍采用日最低潮年保证率98%，5年一遇的日最低潮水位。同时，考虑到90年代末以来研究河段低水位基本稳定，因此潮位系列取1999～2010年。根据上述资料和计算标准，得到该河段设计最低通航水位为0.24m，较原设计值下降0.13m。

5.设计通航水位变化趋势预测及对通航的影响分析

综合前文对东平水道思贤滘河段设计通航水位变化的分析可知，人类采砂活动等引起河床下切导致水位下降，其中设计最高通航水位在上个世纪90年代变化最为显著，近期仍处于小幅下降的状态；而设计最低通航水位在上个世纪80～90年代变化最为剧烈，近期已基本稳定。随着河床下切，潮流动力加强亦会消减河床下切对水位的影响。同时，自2005年起广东省开始控制采砂区域，特别是2008年以来全面禁止在珠江三角洲河道采砂，受采砂影响的河道演变将逐渐趋于动态平衡。因此，未来一定时期内该河段设计通航水位将基本保持现状或略有变化。

相对东平水道航道整治工程原设计通航水位，思贤滘河段设计最高通航水位下降了2.02m，设计最低通航水位下降了0.13m。设计最高通航水位变化对通航安全的影响主要体现在跨河建筑物通航净高方面，该水位的下降，则相应增加了跨河建筑物的通航净高。东平水道有较多通航净高不满足要求的桥梁，且桥梁拆除或重建难度很大，设计最高通航水位下降，极大地改善了桥梁通航水位条件，从通航安全角度是有利的。根据已废止的内河航道与港口水文规范[4]，思贤滘河段原设计最低通航水位根据该规范可采用日均水位多年综合历时保证率计算成果，但东平水道初步设计文件在对比其与低潮累积频率计算成果后，考虑河道下切的影响，偏安全选用了计算水位较低的低潮累积频率计算成果，经本文复核，该河段设计最低通航水位下降0.13m。由于思贤滘位于东平水道最上游，其余河段设计最低通航水位下降幅度均应小于该值，同时该项目疏浚工程和炸礁工程设计在航道设计水深基础上增加了0.4～0.5m的备淤富裕深度，因此，设计最低通航水位的小幅下降，亦不会影响船舶通航安全。

参考文献：

[1]广东省航道勘测设计研究院有限公司.东平水道航道整治工程初步设计[R].广州：广东省航道勘测设计研究院有限公司，2007：53-59.

[2]黄本胜，黎子浩，黄东. 近十多年来西、北江三角洲水位异常变化的原因分析[J]. 中国江河河口研究及治理开发问题研讨会文集.北京： 中国水利水电出版社，2003：230-237 .

[3]JTS145-1-2011.内河航运工程水文规范[S].人民交通出版社，2011.

[4]JTJ214-2000.内河航道与港口水文规范[S].人民交通出版社，2000.