1 工程概况及江道水沙特性 黑龙江省北部引嫩工程是为满足大庆油田及石化工业用水和沿线农业用水的大型跨流域无坝引水工程。自1976年建成通水以来已经取得了巨大的社会、经济和生态环境效益。已成为黑龙江省西部地区关系到国计民生的重点工程。 渠首枢纽工程位于黑龙江省西部讷河市拉哈镇嫩江中游段，主要利用三江口弯道所形成的S型水流，在下弯道顶冲点下游采用无坝方式引水的工程(图1)。二十几年的运行结果表明，弯道无坝引水工程方案和枢纽工程的总体布置是成功的。但从江道的演变形势看，东支发展过快，对三江口弯道有不利影响，有改变弯道水流，使深槽上下移动不定，引水口有淤积或脱流的趋势。当时为确保无坝引水，曾对渠首江道进行了相应的整治。采取的工程措施是：(1)固定弯道、稳定引水弯道河势，在黄林套子西支及三江口弯道下部修筑护岸工程两处长2575m。(2)限制东支发展，加强西支的分流量。在东支(24＃～２５＃之间)修筑上锁坝长370m，顶高176m，下锁坝长110m，顶高175.5m。采取上述措施后，当流量为500m3/s时，西支分流量可占60%以上。确保当大江流量为200m3/s时，渠道可引进流量30m3/s。 |
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2 江道演变分析
北引渠首江道属分汊型河道，平面形态弯曲，经过
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深泓线交会点(15＃断面附近
2.1
由于东支上、下锁坝坝顶高程分别为176m和175.5m，高程较高，使得东支江道上游至汇流口处普遍淤高(图3)，入流不畅，减弱了东支的过水能力。而西支过水能力逐年增加(表1)。当大江流量为500m3/s时，引水初期，西支过流59%，而至1997年西支过流99%，东支基本断流。大江流量为1500m3/s时，引水初期，西支过流51%，而至1997年西支过流95%，东支过流仅5%。 2.2 江道主流深泓线发生变化 由于西支分流比的不断增加，打破了西支河道与原有水沙条件相适应的情况，水流冲刷能力增强，西支靠近黄林套子下梢的河段不断冲蚀后退(如图4所示)。致使三江口弯道顶冲点上提，渠首前河段深泓右移，左岸出现边滩，造成引水困难。 |
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2.3
由于近年来江道主流右偏，大江流速加大，使得在鱼嘴附近江道发生冲刷。从1998年地形图看，在
表1 西支进口分流比历年变化 | ||||||||||
diversion ratio of west intake | ||||||||||
Q总(m3/s) | 200 | 500 | 1000 | 1500 | 2000 | |||||
时间 |
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1970～1973 | 120(60%) | 300(60%) | 590(59%) | 840(56%) | 1060(53%) | |||||
1976 | 148(74%) | 295(59%) | 520(52%) | 765(51%) | 1000(50%) | |||||
1981 | 140(70%) | 290(58%) | 520(52%) | 765(51%) | 1000(50%) | |||||
1986 | - | 350(70%) | 670(67%) | 915(61%) | 1160(58%) | |||||
1991 | 200(100%) | 455(91%) | 826(83%) | 1230(82%) | 1540(77%) | |||||
1995 | 200(100%) | 195(95%) | 176(88%) | - | - | |||||
1996 | 200(100%) | 498(99%) | 925(93%) | 1300(87%) | - | |||||
1997 | 200(100%) | 498(99%) | 955(93%) | 1420(95%) | - | |||||
表2 200m3/s流量18＃断面平均流速变化 | ||||||||||
Mean velocity at section 18＃ at a discharge of 200m3/s in the main channel | ||||||||||
时间 | 1982 | 1986 | 1990 | 1991 | 1992 | 1993 | ||||
流量(m3/s) | 0.4 | 0.46 | 0.54 | 0.62 | 0.66 | 0.64 | ||||
表3 18＃断面历年水位～流量关系变化(单位：m) | ||||||||||
Discharge-stage relation at 18＃ | ||||||||||
流量(m3/s) | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | ||||
时间(年) |
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1977 | 174.72 | 174.93 | 175.16 | 175.33 | 175.47 | 175.56 | ||||
1981 | 174.40 | 174.66 | 174.88 | 175.09 | 175.29 | 175.48 | ||||
1986 | 174.17 | 174.5 | 174.74 | 174.93 | 175.11 | 175.30 | ||||
1991 | 173.86 | 174.16 | 174.40 | 174.64 | 174.84 | 175.06 | ||||
1993 | 173.76 | 174.10 | 174.36 | 174.60 | 174.84 | 175.06 | ||||
1997 | 173.62 | 174.00 | 174.27 | 174.50 | 174.72 | 174.93 | ||||
3 整治方案
从上面分析可见，北引工程经过20多年的运用，由于江道演变，使引水条件发生了较大变化。当前的主要问题集中在引水所在的三江口弯道上，表现为顶冲点上提、深槽下切、水位下降、枯水期引入流量减少。根据实测资料分析，当大江流量为
表4 嫩江来水量与渠道引入流量关系变化(单位：m3/s) | ||||||
Relation between diversion capability and discharge in main channel | ||||||
嫩江水量 | 120 | 140 | 160 | 180 | 200 | 300 |
时间 |
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设计引量 | 24.6 | 27.0 | 29.0 | 31.0 | 32.8 | 41.0 |
1979～1981 | 22.0 | 25.4 | 29.6 | 33.0 | 36.0 | 47.5 |
1985～1987 | 18.0 | 21.8 | 26.8 | 31.0 | 34.4 | - |
1989～1990 | 15.7 | 18.0 | 22.1 | 22.1 | 24.1 | 34.0 |
1991 | 14.0 | 16.2 | 18.0 | 20.4 | 22.4 | - |
1992 | 13.0 | 14.4 | 16.8 | 19.0 | 21.2 | - |
1993 | 12.0 | 13.8 | 15.2 | 16.8 | 18.5 | - |
| 3.1 控制河势措施 从前述河势分析可知：近十余年来，北引渠首引水量逐年减少的主因是取水口上游河势发生了较大变化，特别是自16＃断面以下，因左侧河床淤高，右滩刷深而使主流偏向右侧。17＃和18＃断面主流明显右摆，江心淤成沙洲，断面向宽浅方向发展，使同流量的水位下降。另一方面，由于江道主流右摆，在取水口附近大江流速加大，河床刷深，致使渠道进口与大江河底的高差进一步加大。这些都使得大江水流加强，进渠水流削弱，使进渠流量逐渐减少。因此，欲增加枯水期的进渠流量，恢复并保持工程建成初期的河势实乃治本措施。 在黄林套子下端设置顺坝，使黄林套子下端位置恢复到工程建设初期时的位置。顺坝是从黄林套子下端点沿引水护岸北端点连线方向。坝长300m,坝顶高程177m。试验结果表明：设置顺坝后引渠进水量明显增加。当大江流量为200m3/s时，引水流量从19m3/s增大到25.1m3/s。初步分析认为：设置顺坝后约束了水流在15＃断面附近对左岸的顶冲，使枯水期主流线沿左侧顺畅下泄。也就是说，顺坝的设置已使工程建设初期的河势有所恢复。 |
在15＃断面至
3.2
如前所述，在鱼嘴附近江道发生冲刷(最低点高程为
4 结语
1.北部引嫩工程是为保证大庆石化企业和沿线农业用水的重要工程。自
2.通过江道演变资料分析可知：近十余年来北引渠首引水量逐年减少的主因是取水口上游河势发生了较大变化，主要表现在：由于西支流量的不断加强，使黄林套子下梢河段冲蚀后退致使三江口弯道顶冲点上提，渠首前河段深泓右移，左侧淤积成边滩。同时在鱼嘴附近，江道刷深，使引渠底与江道中心高差加大，从而使进渠流量逐年减少。
3.治理措施应以恢复工程建成初期的河势为本。从动床河工模型试验结果看，在黄林套子下梢设置一长
4.为防止鱼嘴附近江道的进一步刷深并增加进渠流量，在鱼嘴下游
