黄浦江上游干流段河势演变分析

黄浦江上游干流段河势演变分析
发布时间：2021-04-27T09:46:27.647Z 来源：《基层建设》2020年第33期作者：庄茜
[导读] 摘要：由于近年来工情、水情和航运功能提升等变化，黄浦江上游及支流局部岸段河床呈现大幅度刷深，尤其竖潦泾等顶冲河段，局部地段出现“深泓逼岸”的情况，沿线防汛墙的安全运行已经不容乐观。

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摘要：由于近年来工情、水情和航运功能提升等变化，黄浦江上游及支流局部岸段河床呈现大幅度刷深，尤其竖潦泾等顶冲河段，局部地段出现“深泓逼岸”的情况，沿线防汛墙的安全运行已经不容乐观。

本文利用黄浦江上游干流段的地形测量资料，对黄浦江上游干流段进行河势演变分析，结合分析成果，制定科学有效的岸段维修指导意见，并为未来上游段长效管理提供建议。

关键词：河势演变；黄浦江；上游干流段
1 研究区概况
黄浦江是历史上最早人工修凿疏浚的河道之一，修建历史可追溯至公元前248年，黄浦江河道全线形成于1403年。

黄浦江上游干流段经过历史的变迁，由最初的断头河至目前的重要排水通道，多次改变河道流向，至90年代两岸堤防建设以后，河道流向基本固定下来。

黄浦江上游干流段河道西起斜塘、园泄泾汇流处的三角渡，东至女儿泾（左岸）、千步泾（右岸），全部位于松江区境内，河道全长约
23km，河宽300～400m，竖潦泾处呈接近90°的急弯形态。

黄浦江径流水量充沛，全年年内分配较为均匀。

1986年以来径流量一直维持在较高状态。

黄浦江为湖源型河流，根据资料显示黄浦江上游含沙量仅为下游的1/5。

泥沙主要由涨潮流从长江口以悬沙的形式带入，河口段和下游段悬移质含沙量较上游段大，洪季更大。

2 河势演变情况
因历史资料缺失，目前上游段只有2015年到2020年的测量数据，其中只有2020年为多波束全断面测量数据，因此本研究通过对收集到的历年专项维修项目测量数据与2020年测量数据进行对比，分析单一情况的冲淤变化。

结合收集水文航道资料，对泥面刷深的原因进行分析及预测。

分析断面的冲淤情况，得出河势演变结论。

2.1横断面变化
黄浦江全线整体主要呈稳定趋势，有淤积也有冲刷，但是变化相对不是特别显著。

漯水渡-千泾港段，河段断面逐渐由“V”型转为“U”字型，左右边滩的变幅比较小，局部位置存在冲刷。

黄浦江与拦路港红旗塘的交界位置断面呈“W”型，左右边滩变化较小，最大冲刷深度约2.4m，位于左岸。

主槽段有淤有刷，最大淤积抬升约1.8m，最大冲刷1.9m。

竖潦泾段墙前平台有淤积也有冲刷，最大淤积2.6m。

坡面轻微冲刷，绝大多数岸段趋于稳定，最大刷深发生在黄浦江右岸85+863~85+902段，坡面冲刷较大，约5m。

较多岸段的主槽都受到不同程度冲刷，最大刷深2.2m。

其中，整个黄浦江上游段最大刷深约 4.1m，位于黄浦江左岸92+900处；最大淤积约3.9m，位于竖潦泾转折处。

2.2深泓线变化
深泓线是连接河道中各横断面最深点得到，其变化趋势能反映河床沿程变化情况，更对研究冲积河流河床稳定性以及河床演变规律十分关键[1]。

受到资料的限制，仅比较2019年和2020年，发现近一年黄浦江上游干流段全段深泓总体趋于稳定，变化幅度较小，绝大多数岸段深泓线摆动幅度控制在2m范围内。

2.3纵断面对比
河道的纵断面能够较好的体现河道的沿程比降。

以高程为纵轴，中心桩号为横轴，跟据各断面线中心线所在位置实测高程值定出各点，黄浦江上游干流段纵断面图由各点连接。

由于各段比降变化规律不明显，故形成折线形纵断面[2]，主槽整体呈现稳定趋势，存在轻微淤积，平均淤积深度约 0.7m，最大淤积深度约 2.0m，位于中心桩号13+598附近。

2.4边滩变化
根据近几年的等深线变化发现，0m等深线变化不大，发生了轻微冲刷和淤积，最大变幅不超过6m。

-5m 等深线变化也不显著，最大变幅约3m。

随着堤防专项工程实施，黄浦江边滩变化较不显著。

通过对2019年、2020年0m和-5m对应的容积进行计算统计，可知 -5m、0m 河槽总体呈淤积态势，容积明显减小，2020年0m河槽容积减小约17万m3，-5m河槽容积减小约5.4万m3。

表1 黄浦江2019、2020年河槽容积统计表（单位：m3）
3 演变成因
3.1 边界约束
河床演变的基本特点是水流、泥沙和河床的互相约束。

黄浦江现今的河流形态约莫在六七百年前的明朝永乐年间就已经初具规模了。

经过百年来人工治理，两岸基本上为人工堤防，有固定的边界。

按堤防建设年代及建设标准，黄浦江堤防可分为市区段及上游段，上游段多为20世纪90年代以后建设，按五十年一遇标准设防。

3.2 径流、潮汐与上游来沙的影响
来沙量、来沙组成及其变化过程是影响河床演变的主要因素之一。

黄浦江水系的来沙较少，主要为长江的挟沙水流。

黄浦江河床质一般表层属亚砂土，底沙为松散易冲的粘质土和粉土，这类河床的特点是活动和可塑的[3]。

黄浦江沿程水体含沙量上低下高，其造床运动是底沙和悬沙的混合物。

1951~2017年，大通站年输沙量逐年下降。

输沙量洪枯季差别明显，洪枯季输沙量比值约为4：1，输沙量7月份最大，1~2 月份最小。

自从三峡工程于2003年6月蓄水运行以来，上游泥沙受拦截十分显著。

2003~2005年大通站各年输沙量比多年平均分别减小52%，66%和50%。

当来沙量超过河道的水流输沙能力时，水流无法将泥沙全部带走，造成淤积；反之，受到冲刷[4]。

来水来沙的改变会引起输沙平衡破坏，促使河床发生改变。

换言之，即使来水来沙条件不变，河床本身存在沙波运动，仍处在不断的变形过程之中。

径流和潮汐是塑造黄浦江上游干流段河床的主要动力之一。

从吴淞口到淀峰站水位主要是受潮汐控制[3]，离吴淞口的距离与潮汐带来
的影响呈反比，故距离越远，淀峰水位站至米市渡的潮汐影响越弱。

其次，因为黄浦江是长江的分支，还会被长江水动力影响。

1954～1997年以来，上游米市渡水文站的平均径流量，分时段一直持续在较高水平，为350 m3/s左右，1998~2019年以来，黄浦江松浦大桥断面年平均净泄流量呈现增长的趋势，从382m3/s提升至570m3/s。

因此，在多年潮量保持稳定少变的条件下，上游径流量持续在较高水平，会适当改变潮流的清浑水组成，有利于黄浦江总体淤积量的减少，从而使河道的过水断面得到提升，特别是对于存在人工固定
边界的河道，水深将会逐步增大。

3.3 人类活动造成的影响
黄浦江上游航道处于苏申外港线、杭申线、长湖申线、平申线等内河主干航道与黄浦江相连的咽喉地带。

随着航道标准提升之后，黄浦江上游干流段航道通行船舶吨位显著上升，航运量明显增加，对于河势演变有着重要的影响。

船舶水动力条件对内河航道演变的影响较大，船行波引起的泥沙输移不仅对航道淤积、断面形状有很大影响。

船行波在靠近航道岸线底床附近时流速增大，导致底床剪切应力产改变，当底床剪切应力达到一定值时，床底泥沙开始运动，使得泥沙颗粒悬浮。

黄浦江上游干流段航运量以及通航密度较大，过船频次过多所引起的船行波及相应的水流变化造成河道床底泥沙的起动、悬浮和输移[4]。

除了船行波的影响外，黄浦江上游段由于苏申内港线、长湖申线等航道的提标，为保证船只通行安全，航道浚深大幅度降低河底中部泥面，加之上游分砂船的河中采砂，部分河段最深处达到-15~-20m，使得现状河床泥面与原改造时期的河床泥面边界条件发生了较大的变化。

4 结语
造成黄浦江上游干流段河势演变的主要原因：一是由于落潮流动力的加强，含沙量的减少，加上河床质易冲刷，造成了水深的增加。

二是因为航道标准提升之后带来的船舶吨位上升和航运量增加，使得船行波以及相应的水流变化改变了河道的断面形态。

今后随着上游段保滩等工程的实施，黄浦江水沙条件会有所变化，可能对黄浦江的冲淤规律产生一定的影响。

建议今后在原有测量断面上一年一测以提高河势演变的准确性。

结合此次结论，做好黄浦江上游段的长效管理工作。

参考文献：
[1]李向阳，朱乐奎，陈东等.藕节辫状河发育和演变过程的试验研究[J].水科学进展，2018，29（6）：810-819.
[2]贺巧宁.基于GIS的河床演变断面分析方法体系研究[D].河海大学，2007.
[3]姜琦，杜梦.黄浦江典型弯道河段河床演变研究[J].中国水运（下半月），2014，14（11）：211-212，241.
[4]夏峰.京杭运河稳定断面形态及其应用研究[D].东南大学，2018.。