（水利工程专业论文）基于河床演变对信江鹰潭段采砂规划的研究.pdf

摘要 本文主要从河道采砂规划的范围、原则和任务着手，结合河床演变的基本 规律，对河道开采所应采取的规划的制定，为加强河道采砂管理，规范河道采砂 秩序，治理整顿非法采砂活动，提供了决策依据，对保障河道防洪安全等将发挥 重要作用。在文章中运用河床演变学的知识对信江鹰潭段上游和下游进行分析， 得出合理制定采砂规划势在必行。 本文得出以下结论： ( 1 ) 鹰潭市所辖河道处在信江中下游，经多年的防洪工程建设，两岸多有 堤防，河道平顺，但仍有较大滩地未进行开采。 ( 2 ) 现有河道采砂的开采方式系统性不足，开采者将开采弃料随意堆放， 造成河底高低不平，增大河道糙率，影响行洪。 ( 3 ) 有较大滩地目前沿未开采，资源可利用。 ( 4 ) 本论文规划的禁采区和可采区是相对的。随着河道的不断变化，各河 段淤砂量也会发生变化。 关键词：采砂规划；信江；管理机制；河床演变 a b s t r a c t b a s e do nt h es c o p e ，p r i n c i p l e sa n dt a s k so fr i v e rs a n de x t r a c t i o np l a n n i n g ，t h e p a p e rs t r e s s e so ne s t a b l i s h i n gr i v e rm i n i n gp l a n ，w h i c hw i l lp l a ya ni m p o r t a n tr o l ei n e n h a n c i n gt h em a n a g e m e n to fr i v e rs a n d e x t r a c t i o na n dr e g u l a t i n gr i v e rs a n d e x t r a c t i o n o r d e r , r e c t i f y i n gi l l e g a l s a n de x t r a c t i o n a c t i v i t i e s ，p r o v i d i n g t h e d e c i s i o n m a k i n ga u t h o r i t yt oe n s u r et h es a f e t yo f r i v e rf l o o dp r e v e n t i o n t h ek n o w l e d g eo ft h er i v e rb e de v o l v e sw i l t su s e di nt h ea r t i c l et os e c t i o n so f u p s t r e a ma n dt h ed o w n s t r e a mo ft h ey i n g t a n ，x i nj i a n g ，i to b t a i n st h er e a s o n a b l e f o r m u l a t i o nt op i c kt h eg r a n u l a t e ds u b s t a n c et op l a ni m p e r a t i v e t h i sa r t i c l ed r a w sf o l l o w i n gc o n c l u s i o n s ：( 1 ) y i n g t a ng o v e m st h er i v e ro o l b s et o o c c u p ym i d d l ea n dl o w e ro fx i nj i a n g , a f t e rm a n yy e a r sf l o o d - c o n t r o l w o r k s c o n s t r u c t i o n b o t hb a n k sh a v et h ee m b a n k m e n t ，t h er i v e rc o u r s ei ss m o o t h , b u tt h e r ei s s t i l lb i gb e a c hn o th a v i n gb e e nc a r r i e do nm i n i n g ( 2 ) t h em i n i n gw a yo ft h ep r e s e n t f i v e rc o u r s ep i c k si ss y s t e m a t i cc h a r a c t e r i s t i ci n s u f f i c i e n t l y , m i n e r sa b a n d o nt h e m a t e r i a lt op i l eu pa tw i l l ，m a k et h er i v e rb o t t o mu n e v e n ，i n c r e a s et h ef i v e rc o u r s e r o u g h n e s sc o e f f i c i e n t ，a n da f f e c tt r a v e l i n gf l o o d ( 3 ) t h e r ei sb i gb e a c ha l o n gn o tb e i n g m i n e da tp r e s e n t ，t h er e s o u r c e sm a yu s e ( 4 ) t h ep r e s e n tp a p e re x p l a i n st h ea r e ao f e n d u r e sp i c k sa n dp i c k si sr e l a t i v e a l o n gw i t ht h er i v e rc o u r s eu n c e a s i n gc h a n g e ， q u a n t i t yo f v a f i o u ss e c t i o n so f r i v e r s i l ta l s oc h a n g e s k e y w o r d s ：s a n de x t r a c t i o n ；x i nr i v e r ；m a n a g e m e n tm e c h a n i s m ；f l u v i a lp r o c e s s 学位论文独创性声明： 本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的 同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了 谢意。如不实，本人负全部责任。 论文作者( 签名) ：际甜蒡 学位论文使用授权说明 矽b 年甲月 日 河海大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期 刊( 光盘版) 电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件或电 子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文 档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允 许论文被查阅和借阅。论文全部或部分内容的公布( 包括刊登) 授权河 海大学研究生院办理。 论文作者( 签名) ： 际斌i 斧 口p ( 年7 月厂 第一章绪论 第一章绪论 1 1 问题的提出 信江是鄱阳湖水系的五大河流之一，位于东径1 1 9 。1 9 1 1 8 0 3 l ，北纬 2 7 。3 2 2 8 0 5 8 之间“1 。河流发源于浙赣两省交界的三青山和怀玉山脉，于余干 县下首成网状入汇于波阳湖，流域面积1 7 6 0 0 k m 2 ，干流全长3 2 9 k m 。信江自西向 东流经上饶、铅山、弋阳、贵溪、鹰潭、余江、余干等市县。流域呈树叶状，从 整个流域趋势来看，东、南、北三面高，西北低，流域内河源段属深山区，紫湖 至玉山段属浅山区，玉山至上饶、贵溪、余江段属丘陵地区，余江至都阳湖口( 河 口) 属平原地区，流域内多是由砂岩风化而成的红壤、棕壤、灰棕壤、紫色沙壤 土及冲积土，植被条件较差。， 信江中下游即鹰潭境内段河砂丰实，河中砂洲较多，据统计弋阳站多年平均 输沙量为1 2 5 3 6 万一，且主要集中在4 8 月份，占全年输沙量的7 0 一8 0 。 丰实的河砂资源为鹰潭市的经济建设起着积极作用。鹰潭市信江主河道现状见图 1 一l 。 与此同时，由于一些单位和个人受经济利益的驱使，非法采砂，加上缺乏统 一的采砂规划以及管理体制的不完善和管理力度的不足，形成河道采砂乱采滥挖 的现象，造成局部河势恶化，危及堤防安全，影响航道通航，破坏生态环境，影 响社会治安和稳定。特别是进入九十年代以来，随着鹰潭地区经济建设的快速发 展，采砂规模愈来愈大。 在十分可观的经济利益的驱动下，各类采砂船峰摇篮而至，遍及信江中下游 鹰潭境内段，乱采滥挖弃碴现象十分严重，对于中下游干流河势稳定，防洪安全， 通航安全以及国民经济发展和社会稳定带来严重的影响。为了加强信江鹰潭段河 道采砂管理，科学合理的开发利用信江河砂资源，维护信江河势稳定，保障防洪 的通航安全，整顿河道采砂秩序，开展信江河道采砂规划工作已显十分重要和迫 切。 河海大学工程硕士学位论文 鹰潭市信江主河道现状图 图l - - ! 鹰潭市信江主河道现状图 1 - 2 研究综述 1 2 1 江河采砂及管理现状 l 、采砂现状 目前，全国河道采砂的形势十分严峻。由于大部分采砂场缺乏有效的监督和 管理，致使一些单位和个人受利益驱动，违法、违章掠夺性开采，许多河道弃料 成山、河床成坑，甚至挖到堤脚、桥墩，严重影响河势稳定和铁路、公路、桥梁 的安全，个别河段还引发了边界水事纠纷，对防洪保安和社会稳定十分不利。 ( 1 ) 影响水利工程安全。由于滥采乱挖导致河床局部恶化，河槽下切，部 分河滩堤岸崩塌，护岸工程被破坏，河道被毁损。如1 9 9 1 年在九江河段，把永 安大堤的护堤石都挖了出来。广东省西江堤防现状令人担忧，由于滥挖河砂，导 致深槽迫岸，使景丰联围接二连三出现险情。 ( 2 ) 影响铁路桥梁安全。据铁路部门统计，全国铁路主要干线有i 1 7 座桥 梁因河道采砂造成桥梁浅基，大大削弱了铁路桥梁的实际抗洪能力，对铁路安全 第一章绪论 构成严重威胁。根据铁道部的调查统计，由于过度采砂，导致全国干线铁路7 座桥梁存在行车安全重大隐患。2 0 0 2 年6 月9 日陇海铁路灞河桥的垮塌，以及 近年来多座桥梁因过量采砂而垮塌的案例，使人们对在河道内滥挖河沙酿成的严 重后果有了更深刻的认识。 ( 3 ) 阻碍航道，造成海损事故频发。由于在深槽附近砂质较好，所以许多 采砂船往往在主航道作业。有时一个好的采砂点会聚集上千条大小采砂船，布满 江面，严重阻塞航道，致使海损事故经常发生。例如，近几年，在芜湖附近水域， 因非法采砂己造成沉船一百多条，死亡人数5 0 余人。 ( 4 ) 致使通讯设施遭破坏。1 9 9 0 年，在芜湖江段，采砂船将京沪杭中同轴 过江通讯电缆挖断，中断通讯达数小时。例如三度水大桥垮塌事件，2 0 0 4 年9 月7 日上午7 点多，成都温江金马河上游突发大水，横跨河面的三渡水大桥的两 个桥墩发生倾斜，两个桥墩最终经不住大水的冲击终于垮塌，桥面塌陷约7 0 米。 由于桥上有通信电缆，永盛镇有2 0 0 0 余部座机电话受影响，崇州部分通信也将 受到影响。 ( 5 ) 导致社会治安恶化。采砂的高效益诱使各类人员云集采砂场，给社会 治安带来严重问题。 ( 6 ) 引起国家资源、资财大量流失。过去由于对河道砂石缺乏应有的认识， 河道采砂管理大多处于混乱状态，形成“资源国家所有，开采人人有权”、“单 位、集体和个人一起上”的局面，争相在河道内滥采乱挖，牟取暴利。由于非法 采砂的大量存在，使得大量河道砂石资源被廉价或无偿开采，应收的规费很难足 额收取，从而导致了国有资产的流失。 2 、管理现状 一是针对实际情况，制定实施水法、河道管理条例办法和实施河 道采砂管理收费办法细则等配套规章制度。 二是按照河道分级管理权限审批发放采砂许可证，依法计收河道采砂管理 费。 三是逐步理顺河道采砂管理体制。目前，绝大多数省河道道采砂的主管部门 为水行政主管部门。 四是开展治理整顿和打击非法采砂活动，强化执法打击力度。 五是出台法规。为解决长江河道采砂管理工着重长期以来存在的政出多门、 河海大学工程硕士学位论文 权责不明、处罚力度不足等突出问题，2 0 0 1 年，国务院颁布长江河道采砂管 理条例。 综上所述，目前突出存在的主要问题是：采砂规划滞后，更无制定采砂规划 的统一规程或规范。 1 2 2 国内外河床演变研究情况 人类四大文明古国均起源于河流谷地：中国的黄河和长江，印度的恒河和巴 基斯坦的印度河，埃及的尼罗河和巴比仑的两河流域。人类始终在探求河流的特 性及其变化规律，以求更好地与河流共处。我国始自鲧禹父子，直至明潘季驯， 清靳辅的治河，不间断地在实践中摸索治黄之路，得到了许多宝贵的经验，也总 结了不少教训。在欧洲，意大利的达芬奇( 1 4 5 2 1 5 1 9 ) 开始对河流进行研究。 嗣后。随着文艺复兴时代生产的发展，对河流的研究日益广泛深入。虽然人类对 河流的研究已有悠久的历史，但河床演变学在2 0 世纪6 0 年代开始发展成为一门 独立的学科。1 。 1 9 世纪后期，开始利用近代科学技术研究河流。在西方，其开拓者应属 g k g i l b e r t ，他开创了用水槽研究泥沙运动“3 。在其后长达半个多世纪的进程 中，对于河流的研究还没有形成一门独立的学科。直至2 0 世纪6 0 年代，研究在 水流作用下河床的形态及其变化的学科才得以成形为“河床演变学”。 l 、水系的形成和发育 对这个问题的研究有两个学派“1 。 1 9 4 5 年，r e h o r t o n 嘲率先利用水文物理学的方法研究水系的形成和发育过 程及其形态规律，使水系的研究有了定量的成果，这对带动该领域的研究起到了 积极的作用。由于他们对流域的自然地理因素对水系形成和演变的影响认识不 足，导致他们的模式与实际情况有相当的偏差。 1 9 6 6 年，以s h r e v e - s m a r t ”3 为代表的学派以随机理论为手段，得出了服从 统计规律的水系形态理论。这一理论将h o r t o n s t r a h l e r 模式中正确的结论( 如 分枝比分布，河长比分布，干流河长和流域面积的0 6 次方间的正比关系等) ， 均用随机理论从理论上加以论证说明，而且利用这一理论取得了许多新成果，使 得这一领域的研究进入了一个更高的阶段。 2 、河型 地球上的河流有万千，其分类方法也因不同的目的而有所不同。在河床演变 4 第一章绪论 学中，按平面形态和动态特征将河流划分为若干种基本河型。由于研究者的研究 背景不同，所作的分类也不尽相同，表l 列出目前较常见到的几种河型分类。” 1 3 ) o 从表卜1 可以看出，所有的研究者都将弯曲型河流作为一种独立的河型，对 于非弯曲型河流的分类则各有不同。 表卜l 河型分类 研究者提出年代分类 目前，河型分类的分歧在于如何将非弯曲型河流进行分类。除了方宗岱未将 顺直型河流作为单独的类之外，多数研究者是将顺直型河流作为独立的一类， 虽然野外的顺直型河流并不十分多见。 从武汉水利电力学院对河型分类认识的发展o “3 ，可以看出我国学者不断探 索的精神。 3 、河相关系 河相关系是指河流的纵剖面及断面形态与流域因素之间的定量关系。最早进 行这方面工作的是在印度工作过的一些英国工程师，他们根据灌溉渠道的资料， 得出了保持冲淤平衡的渠道的断面尺寸和坡降。1 8 9 5 年k e n n e d y 首先提出了最 早的经验公式。这一学派的代表人物是g l a c e y “，他提出了较为完整的均衡理 论公式。 1 9 5 3 年，l e o p o l d 和m a d d o c k “”将均衡理论用于美国河流，得到了河流的水 力几何形态关系( h y d r a u l i cg e o m e t r y ) ，它包括断面水力几何形态( f l o w g e o m e t r y ) 和沿程水力几何形态( c h a n n e lg e o m e t r y ) 以上二种方法均属于经验方法。此后，工程师开始从理论上探求解决河相关 系的方法，先后提出了最小活动性假说“， f ；界起动假说“7 _ 1 及最小能量原理“” 河海大学工程硕士学位论文 。他们根据各自的假说都推导出了一套半理论半经验的河相关系式 4 、弯曲型河流 弯曲型河流在世界上普遍存在，对它的开发利用，特别是在航运方面，受到 了广泛的重视。由于它的几何形态的规律性，水流运动规律比较简单，因而可以 利用流体力学和泥沙运动理论来分析计算弯道的水流，泥沙运动和河床地形。这 是目前唯一可以利用力学分析和定量计算的河型。 1 9 0 8 年，法国f a r q u e 。1 根据他在加隆河的实践经验，提出了河弯的5 条基 本规律。 1 9 5 7 年，苏联罗佐夫斯基对弯道水流运动进行了详尽的理论分析，得出了 许多有价值的成果。其后，研究者日众，其中重要的有e n g e l u n d 陶，p a r k e r 。 等。 我国学者对荆江、南运河等弯曲型河流进行过详尽的研究，得出了许多有价 值的成果，也进行过一些试验”。需要指出的是，由于对应用流体力学等方面 的理论分析重视不够，使我国这方面的研究未能产生更大的影响。 5 、其它类型的河流 中国学者根据对黄河、永定河等河流的研究。“，基本认识了它们的河床演 变规律，并把这一类河流归之为游荡型河流。由于黄河下游河道的重要性，对它 进行了长期深入的研究，得出了许多规律性的认识。 中国学者对长江中下游，湘江，赣江等河流的研究充实了对分汉型河流的研 究”1 。 对顺直型河流的研究相对较少。 总之，由于上述3 类河流的河床演变极其复杂，目前对它们的研究仍限于对 天然资料的分析及由此得出的定性规律。 6 、实物模型 为了治河的需要，工程师建造模型河流以研究相应天然河流的特性及治理它 们的方法及措施。首创这一方法的是法国的f a r q u e ，而德国的h e n g e l s 将这一 方法加以完善。 目前已经有得到普遍接受但并不完善的模型设计方法，使实物模型试验有据 可循。4 蚓，但在模型相似条件的确定上仍有不少问题需要进一步研究1 “。由于 实物模型的经费取决于其规模大4 、，而许多工程师认为较大的模型得出的结果更 6 第一章绪论 接近于实际，因而大模型更受青睐。然而，2 0 0 1 年，美国陆军工程兵团提出微 型模型( 1 9 m x 0 9 m ) ，它节约经费并便于操作，同时也能满足某些实验的要求 。这一主张已引起讨论，包括反对意见。 尽管2 0 世纪8 0 年代以后泥沙数学模型受到广泛的重视，但由于三维数学模 型仍处于初级阶段，许多河流工程问题的解决仍需要借助于能表现三维情况的实 物模型。我国对此尤为重视。如三峡工程的泥沙问题，由于工程的重要性，对同 一研究对象甚至采用两三个实物模型，由不同的单位进行试验，最后对所得成果 进行综合对比分析，以得出较为符合实际的结果曲“”。 7 、数学模型 2 0 世纪7 0 年代，随着计算机时代的到来，数学模型在河床演变学的应用得 到迅速发展。 1 9 7 7 年，h e c 一6 在美国陆军工程师团问世“。它是第一个完整提供给客户的 泥沙数学模型，有详尽的用户手册，因而很快在许多国家得到应用。随后，大量 的泥沙数学模型不断出现，呈现出百家争鸣的局面。 国外最初建立的模型都是建立在平衡输沙概念之上的，这对于输沙较粗的河 流适用性较好，而对于细沙河流偏差就较大。针对以悬移质输沙为主的细沙河流， 我国学者提出了建立在不平衡输沙概念上的泥沙数学模型“。这一概念的应用 大大增进了泥沙数学模型的准确性与可靠性。 数学模型以其快速、费用低、应用方便而在实际工作中逐步得到广泛应用。 由于泥沙数学模型是建立在己知的泥沙运动一河床演变的规律之上的，而目前对 这些规律还有许多认识不够的领域，因此，在发展和应用泥沙数学模型时，都要 用足够的野外及试验室的资料加以率定和验证，以保证应用时的可靠性及精度。 目前，对这一问题的认识似还不够。 1 3 研究思路和主要内容 本论文主要在对信江鹰潭段河道原有采区进行调查核实、分析的基础上，根 据近期河道演变情况，来水来砂特性，在保证河势稳定，防洪安全，通航安全， 沿江两岸工农业设施正常运用，以及满足生态环境保护要求的前提下，结合鹰潭 发展对河砂需要的实际情况，经综合分析研究，提出信江鹰潭段采砂规划，规划 采区1 2 个，年控制开采总量1 4 6 5 万m 3 。规划的制定可为加强河道采砂管理， 规范河道采砂秩序，治理整顿非法采砂活动，提供决策依据，对保障河道防洪安 河海大学工程硕士学位论文 全等将发挥重要作用。 论文主要由七大部分内容组成，主要研究内容及章节安排如下：第一章、绪 论。简要说明信江鹰潭段采砂规划问题的提出，该课题的重要意义，对采砂规划 关键问题的研究进行综述，提出本文的研究目的与研究内容。第二章、信江河道 特性及概况。阐述信江河道鹰潭段基本情况、河床地质组成、水文泥沙特性。第 三章、信江鹰潭段河道演变情况。阐述信江鹰潭段采砂河段的河道历史演变和近 期演变，分析采砂河段的河道演变规律和发展趋势，阐明河道采砂规划的重要性。 第四章、规划的必要性和紧迫性。分析信江鹰潭段采砂基本情况、存在的问题及 造成的危害，进步阐明河道采砂规划的必要性和紧迫性。第五章、河道采砂规 划。根据河道采砂规划范围、原则、任务，以及开采控制条件，提出可采区规划， 列出采砂方案，并进行环境影响分析。第六章、规划实施与管理。为确保采砂作 业依法、科学、有序进行，保障采砂规划的顺利实施，提出有效的管理措施，包 括管理机构、作业监管措施、安全生产管理以及河床动态监管措施。第七章、结 论与展望。总结归纳本文研究工作和成果，进行综合分析论证，对存在的问题提 出意见书，并就进一步的工作提出自己的意见和建议。 第二章信江河道特性及概况 第二章信江河道特性及概况 2 1 自然地理、地貌及边界条件 2 1 1 自然地理 信江位于江西省东部，是鄱阳湖水系的五大河流之一，是江西省第三大河流。 信江干流发源于浙赣两省交界的怀玉山，在玉山县城以上有金沙溪、甘溪、八都 溪，三水汇合后，称为玉山水，至上饶市纳入丰溪河后称为信江。自东向西流经 上饶、铅山、弋阳、贵溪、余江、余干等市县，河流至余干大溪渡以下分成两支 入鄱阳潮，以瑞洪的西支为主要行洪河道。流域面积约为t 7 6 0 0 k m z ，干流全长 3 2 9 k m 。信江自上饶以下河流两岸以低矮丘陵为主，河槽相对较深，贵溪以下河 流进入冲积平原。 信江干流鹰潭段位于信江干流的中下游。信江从贵溪流入鹰潭境内，自余江 的锦江流出鹰潭，信江干流鹰潭境内长6 8 k m 。由于降雨、径流分布不均，历史 上水患灾害严重。随着人类活动和经济发展，自建国以来，陆续在两岸建有大量 的堤防，圩堤总长7 8 k m ，这些堤防对鹰潭市防洪起到了重要的屏障作用。信江 鹰潭段按地理环境及河道特性划分三段，即贵溪段、月湖段、余江段：区域内有 铁路大桥l 座，位于贵溪段，有公路大桥5 座，其中高速公路桥l 座，电厂灰管 桥1 座：有生活取水口4 处，工业取水口5 处，航道内有航标多处，通信电缆2 处。 2 1 2 地貌地质 鹰潭市地貌属华东低山与丘陵。信江及其支流地貌主要为河谷平原，地势较 为平坦，地层岩性较为简单，主要为第四系松散堆积物和白垩系地层，河漫滩和 i 级阶地上具有明显的二元结构。第四系人工堆积物主要成分为砂壤土和细粉 砂，砂壤土主要由砂粒、粘粒和少量粉粒组成；第四系堆积物上部为细粉砂，中 下部为砂卵石层，并随着深度的增加，卵石粒径有所增大，分选性较好，具有明 显的二元结构；白垩系砂岩，砂岩呈紫红色，主要由细颗料构成，泥质胶结，呈 全强风化。 9 河海大学工程硕士学位论文 2 1 _ 3 河床边界条件嘲 信江中下游鹰潭段岸坡按物质组成可分为岩质岸坡、砂质岸坡、土质岸坡； 岩岸坡包括基岩丘陵和基座阶地下部基岩，基岩为白垩系泥粉砂岩，岩体完整， 透水性弱，物理力学性质较好；砂、土质岸坡多具二元结构，一般上部以细粒物 质为主，而下部为粉细砂或砂卵石等。 岩质边坡：主要分布在花园里采区、黄坑采区、鹭鸶湾采区、双风采区、店 前周家采区的一部分，岸坡表部呈强风化，岩体完整，透水性弱，下伏基础为白 垩红色粉砂岩。 砂质边坡：主要分布在在鹭鸶湾、梅园公园采区，岸坡以粉土和粉细砂为主， 局部表层分布粘性土。 土质边坡：该类河岸占信江鹰潭段的绝大部分，除上述两种情况外，其它的 都是这种类型，具有二元结构，上部为牯土、壤土、杂填土，下部为砂壤土、细 砂及砂卵石，岸坡以上部土层为主，床砂组成：信江中下游床砂沿程变化的总的 趋势是由粗变细，床砂厚度由薄变厚，贵溪段以及里屋采区主要由中砂、粗砂和 砂卵石组成，里屋以下河段沙则主要由细砂、中砂、粗砂组成。主要岩性如下： ( 1 ) 第四系松散堆积物。主要有： 人工填土：即堤身，土质较为复杂。地勘表明，有褐灰色、土黄色、灰黑 色等，主要有砂址土、粉土、有粉砂、壤土及含砾粘土。密实程度极不均匀，干 密度p d ：1 2 5 1 7 5 9 c m 2 ，厚度在2 l l m 。 粘性土：为河床冲积层。地基粘性土主要为河塑粉质粘土，其次为塑壤土， 再次为流塑状灰黑色淤泥质土，厚度在2 1l m 不等。粘性土层中部夹细薄层细 粉砂层。 中细砂：为砂砾层过渡层，多为黄色。多与壤土一起混合沉积，自上而下， 粒径变粗。 砂砾石层：本层为卵石、砾、砂的混合沉积层，夹大量泥质，以灰黄色为 主，次为杂质色，厚度为0 l l m 。层次不稳定，下伏白垩系砂岩。 ( 2 ) 白垩系粉砂岩( k 2 n ) 砂岩，为紫红色砖红色，主要为表面石英粉粒，钙质胶结，砂状结构。岩 质较软，表层多呈风化状。 1 0 第二章信江河道特性及概况 2 1 4 河床地质组成 信江中下游鹰潭段河道为河谷平原，地势较平坦，多年来河道冲淤变化不大， 河床基座主要由沉积砂岩组成，河床覆盖层厚度2 l l m ，床砂主要为中粗砂、 砾( 卵) 石等，质量较好，储存较丰实。河道岸坡以土质岸坡为主，上部为粘土、 壤土，下部为砂、卵石，岸坡较稳定。 2 2 水文、泥沙特性 信江位于江西省东部，是鄱阳湖水系的五大河流之一，全省第三大河流，干 流全长3 2 9 k m ，鹰以上流域面积1 1 8 3 0 k m 2 。 2 2 1 来水特性 信江流域属于我国亚势带大陆性气候，也是我国东南湿润地区，气温相差悬 殊，尤其干、支流深山区更为显著。该流域为江西省雨量丰沛地区之一，平均降 雨量约1 8 0 0 - - 1 9 0 0 毫米左右。由于受地形影响，降水分布不均匀，雨量多集中 4 7 月，由于亚热带气候影响，年蒸发量也较大，各月蒸发量7 9 月为盛，流 域均系由降雨补给水量，所有洪峰均由暴雨成因。洪水过程上游半天2 天，中 游1 4 天。下游接近湖滨回水区，洪水持续时间约一星期。信江是以降水补给 为主的河流，其中下游河道径流变化随其上游及区间降水的变化而变化，信江流 域降水量主要集中在汛期的4 6 月份，占全年的5 2 。 2 2 2 悬移质泥沙 河流中的泥沙由悬移质泥沙的推移质泥沙组成。泥沙多少是通过含沙量和输 沙量指标来反映的，据多年实测悬移质泥沙资料统计 4 6 ，弋阳多年平均输沙量 为1 2 5 3 6 万岔，年内泥沙输送主要集中在汛期4 8 月份，占全年输沙量的7 0 8 0 ，6 7 月两个月更集中，约占全年输沙量的4 0 。 第三章信江鹰潭段河道演变情况 第三章信江鹰潭段河道演变情况 3 1 河道演变概况 河床演变是水流与河床相互作用的反映，河道由于输沙不平衡所引起的变 形，在一定条件下，往往朝着使变形停止的方向发展，即河床淤积时，其淤积速 度将逐渐减小，直至淤积停止；河床发生冲刷时，其冲刷速度也将逐渐减小，直 至冲刷停止“”。沿河岸边壁，流速较慢，因而容易发生侧向淤积，即贴附在河岸 边壁的淤积，使得河宽迅速减小。河宽减小，水流归槽，还有可能在一定时期 内使水深增大呻1 。 对河道采沙从流态变化和对河床的影响分析表明：( a ) 采砂使河床局部 变形，打破了水沙运动的平衡；采砂坑对水流的作用类似于跌坎，相应地横向次 生流和平面流场也被迫调整。( b ) 水流流态变化引起溯源冲刷，进而导致河床 全面调整。根据钱塘江富春江富阳河段近1 0 年的采砂情况和近3 0 年的河道实测 资料分析1 ，发现大规模和无序采砂使得河床严重变形，纵剖面形成过度下凹型 形态，影响到河势稳定；另一方面，大规模采砂扩大了河道过水面积，降低了洪 水位，因而节省了堤防投资，有利于沿江城市景观。总之，对于河道采砂不能听 之任之必须严格控制，根据治江原则，从优化河势的角度规划控制采砂，对于 河床大幅度降低的地段应绝对禁止采砂，对于有沙量补充或过水面积较小的地段 可结合河道治理和疏浚适当多采，扬长避短，使其起到维持和优化河势、降低河 道洪水位的作用。 信江鹰潭段干流河道演变与上游来沙条件、河床边界条件和人类活动等关 系密切，总体来讲，河道形态和洲滩相对稳定，并有凹岸冲刷，凸岸淤积、变道 处江心洲支兴衰交替等演变特点；建国以来，为了有效控制信江鹰潭段河势，保 证沿江堤防工程安全，开展了大规模的护岸工程建设，经过近几十年来的河道整 治工程建设，特别是1 9 9 8 年大水后堤防加固和护岸工程建设，信江鹰潭段干流 河道已经形成了较为完整的护岸工程体系。 3 2 典型河段演变情况 1 、信江花园里段 河海大学工程硕士学位论文 该河道为向右弯曲的单一河型，右岸大部分为红石岭，左岸为圩堤与天然河 岸线相间，在河段下游有一狭口，使泥砂在上游淤积，河道主流偏左，河道较宽， 河势处于相对稳定状态。 2 、信江黄坑段 该段河道是先向右微弯后向左弯曲河型，河道左岸是圩堤，右岸是自然岸线， 多为红石岭，主流在左侧，河势多年处于相对稳定。 3 、信江鹭鸶段 该河道为“s ”型河型，即从上游至下游先向左弯后向右弯，由于上游拦河 大坝的控制和弯道的作用在该段河道内有大量河砂落淤，河道主流上游段在右 侧，下游段在左侧，河势多年处于相对稳定状态。 4 、信江里屋段 里屋段上起东岸孔家，下至毛院，为向右微弯单一河型，右岸为自然岸线与 堤防相间，左岸为土桥圩堤，该段在毛院以下有一段狭窄河段，使泥沙在其上游 落淤，并由左微凹岸上向右发育形成现在的夹江洲( 里屋砂洲) 。主流一直处于 右岸边缘的位置，河势多年处于相对稳定状态。 5 、信江梅园公园段 该段为向右微弯的单一河型，左岸是童家圩堤，右岸是自然岸线与圩堤相间， 该段下游的梅沙院红石岭向右凸出形成一个较窄河口，使泥沙在上游淤积，河段 主流基本居中，河道较宽，河势处于相对稳定状态。 6 、信江腰沙埠段 腰沙埠是从信江梅园大桥下游1 0 5 0 m 至2 1 5 0 m 的左缘，该段为向右弯的单一 河型，曲度较大，两岸均有堤防，左岸是鹰潭市城区堤防，保护着鹰潭市区。主 流处于偏右的位置，对右岸有一定影响，但近年来对右岸进行了加固，由于该河 段水流缓慢，河势基本处于相对稳定状态。 7 、信江双风段 该段为微向右弯的单一河型，河道右岸是夏埠圩堤，九八大水圩堤发生决口， 当年即在原址上提高一个标准对其进行加高加固，左岸是双风圩堤和自然岸线相 间，河道左岸凹岸，红石岭顶冲，使水流变缓，泥砂在此淤积，河道主流基本居 中，由于水流平缓，河势处于相对稳定状态。 8 、信江界牌段 第三章 信江鹰潭段河道演变情况 该段为微向左弯的单一河型，右岸是贵溪横田圩堤，2 0 0 1 年进行了堤身堤 基加固，左岸为中潢圩堤和天然红石岭相问，中潢圩堤在2 0 0 1 年除险加固前有 小部分崩岸，但总体上河势稳定，主流基本居中。 9 、信江洞门底段 该段为微向左弯的单一河型，右岸是余江县中潢圩堤，右岸为台地，台地较 宽阔，由于上游界牌大沙洲和下游弯道的作用，水流在该段较缓慢，因此河岸比 较稳定，主流处于偏右的位置，对右岸有一定的影响。 1 0 、信江店前周家段 该段为微向左弯的单一河型，两岸均为防洪圩堤，受下游大沙洲的控制，在 下游端有一狭口，由于狭口的控制作用，水流在此变缓，泥沙在其上游左岸落淤， 并由左向右发育形成现在的沙洲，主流一直处于居中偏右的位置，河势多年来处 于相对稳定状态。 1 1 、信江锦江段 该段为微向左弯的单一河型，两岸均为防洪圩堤，受下游大沙洲的控制，在 下游端有一狭口，由于狭口的控制作用，水流在此变缓，泥沙在其上游左岸落淤， 并由左向右发育形成现在的沙洲，主流一直处于居中偏右的位置，河势多年来处 于相对稳定状态。 1 2 、信江炭埠段 炭埠段上起余江县炭埠周家，下至团湖农场，该段为顺直单一河型，但在下 游2 0 0 m 即向左拐弯，曲度较大，右岸为团潮圩堤，主流基本处于居中，由于该 段河宽较宽，水位缓慢，河势基本处于相对稳定状态。 各段具体见下图3 一l ：信江鹰潭段采区示意图。 4 塑望查兰三堡堡圭芏垫堡塞 图3 一l 信江鹰潭段采区示意图 1 5 第三章信江鹰潭段河道演变情况 3 3 信江鹰潭段上游贵溪河段的基本河势 信江源于浙赣边境怀玉山王京峰，由东向西流经上饶、铅山、弋阳、贵溪、 鹰潭等市县，在余干瑞洪入鄱阳湖，全长3 2 9 k m ，流域面积1 5 9 4 1 k m 2 。流域西 滨鄱阳湖，北以怀玉山脉与饶河流域分界，南隔武夷山脉与福建接壤，东与浙江 毗邻。主要支流有丰溪河、铅山河、白塔河。上饶以上为上游，长1 1 5 k m ，以中 低山为主；上饶至鹰潭为中游，长1 4 4 k m ，为信江盆地；鹰潭以下为下游，长 6 9 k m ，属鄱阳湖平原，地势平坦开阔。 信江流域属亚热带季风气候区，年降水量1 6 0 0 2 1 0 0 m m ，主要汛期为4 6 月，来水占全年总量5 5 以上。上游河流周边是山区，属于峡谷型山地河流， 抗冲刷较强，由于河道比降较大，流速也就比较大，鹰潭段上游主要是贵溪段， 平面图见图3 2 ，其断面图见图3 3 。 图3 2 贵溪河段平面图 6 河海大学工程硕士学位论文 图3 3 贵溪河段断砸图 贵溪河段横断面呈现明显的复式断面形状，以旌测2 号、3 号断面为例说明 该河段的河床形态，见图3 4 ( 2 号断面) 、图3 5 ( 3 号断面) 。由图上的河底 高程的分布范围并与现场的勘查资料的对比，我们知道起点距为负的地方主要为 耕地，而且高程普遍较高，距起点4 7 0 米0 4 4 4 米左右为细沙河床，该范围主 要是河谷地段，而左岸则为草地和耕地 图3 4 贵溪段横断面2 号断面 1 7 第三章信江鹰潭段河道演变情况 因而冲刷较严重，主要以悬移质的形式往下游输移。 图3 5 贵溪段横断面3 号断面 3 4 信江鹰潭段上游梅港河段的基本河势 梅港河段的流域形状为耙状，主要大支流多分布在左岸，右则相对为较小支 流，故支流分布不匀称。全流域以丘陵为主，平原较少。土壤主要为棕色森林土， 约占全流域的6 0 左右：其次为红壤，约占2 5 。其它则为紫色土及冲积土， 全流域植被较差。全河长2 8 9 公里，流域平均坡降0 4 4 。洪水均为暴雨形成， 因而该流域的水流含沙量较大。 图3 6 梅港河段平面图 河海大学工程硕士学位论文 图3 7 梅港河段纵断面图 该河段上游十公里左岸有白塔河汇入，上游3 0 0 米处有一小支流汇入，在河 段上游2 5 公里处有9 0 度大弯道，下游i 5 公里处有一大沙洲，水流至此分成 两股。其1 9 7 8 年的洪峰流量过程线见图3 8 。 梅港站处于鹰潭段的下游，其丘陵地段主要属于山区性河流，河床还是比较 稳定的，其横断面河床情况见图3 - 9 ，我们可以见到其河床的基本形状，其河床 还是比较规则的。梅港站的水文特性见图3 一l o ( a , b ，c ) ，由此我们可以知道梅 港段上游的水流属于流量大，含沙量较小，具有冲刷性为主的水流特性，但由于 其丘陵性河道特性，使该段河流含沙量较小，其中主要原因是中游鹰潭段泥沙淤 积造成的。 i 9 第三章信江鹰潭段河道演变情况 图3 8 、1 9 7 8 年的洪峰流量过程线 梅港站的输沙量和流量的关系曲线如图3 1 1 ( a ，b ，c ，d ，e ) 。可以看出输沙 量和流量还是成某种比例关系的，属于典型的含沙量小的水流，由于周边丘陵的 遏制，沿程的岸坡冲刷较小，又河沙主要是太颗类物质，其主要含沙是悬移质冲 刷，这种水流特性对下游的河堤，岸坡的建设带了挑战。 图3 - 9 梅港站和断面河底高程 河海大学工程硕士学位论文 图3 - l o a 图3 - l o b 圈3 - l o e 图3 1 l a 2 l 图3 1 l b 第三章信江鹰潭段河道演变情况 图3 1 l e图3 - - 1 l d 图3 - - 1 1 e 由于鹰潭段上游为冲刷性河流，携带大量泥沙往下游输送，其下游梅港段水 流含沙量极小，并且鹰潭段河道呈“九曲十八弯”的形状，大量泥沙主要在鹰潭 段淤积，这给信江鹰潭段带来了严峻的考验，如何利用这些泥沙资源，达到防洪 和取沙的共赢，为鹰潭段采砂规划的制定提出了考验。如果大量盲目的采砂，势 必会使河床不断的加宽，水位降低，对农业、工业用水带来危机，并且河流特性 的改变也会使河流生态系统及周边生态系统带来影响。因而采砂规划的制定势在 必行。 第四章 规划的必要性和紧迫性 第四章规划的必要性和紧迫性 4 1 河道采砂基本情况 信江河道机械采砂始于2 0 世纪8 0 年代后期，到2 0 世纪9 0 年代后期逐渐形 成大规模开采之势。随着鹰潭市开发建设的发展，砂石建筑用料需求量大增，在 可观经济利益的驱动下，各类采砂船蜂拥而至，遍及信江干流河段，形成滥采乱 挖的混乱局面，信江河道采砂涉及多种行业、部门，除少数是按照国家规定，经 有关河道主管部门批准，并按批准的范围、时间和作业方式开采以外，大多数为 非法采砂，非法采砂的形式多种多样，有的是不按批准的范围、作业方式、时间 开采；有的是未经批准直接与当地乡镇或村委会搞“联合”开采，由于采砂投资 少，见效快，给地方财政和个体收入带来实惠，所以一些地方政府予以支持和保 护，而开采者是效益至上，哪里有哪里采，哪里料哪里采，给信江干流河势稳定、 防洪安全、通航安全以及国民经济和社会发展等带来严重影响。 信江干流鹰潭段的河道采砂主要分布在贵溪市、月湖区、余江县的信江河段， 采砂主要集中在花园里段、黄坑段、鹭鸶湾段、里屋段、梅园公园段、腰沙埠段、 双风段、界牌段、洞门底段、店前周家段、锦江段、炭埠段。共有采砂船8 0 只， 年开采量为1 2 8 万i n 3 。信江干流鹰潭河道采砂使用的采砂船分为链斗式和抓斗 式两种，单船生产能力6 0 8 0 m 3 ，日。信江中下游滥采乱挖河砂，加剧了信江河 岸坍塌，影响了河势稳定，危及了信江防洪安全和通知安全，严重威胁信江两岸 经济发展和人民生命财产安全。为此，鹰潭市人民政府，依据有关法律法规，为 确保防洪安全，对信江鹰潭段的采砂进行过几次集中整治。 信江河道采砂管理状况十分混乱，主要表现在两个方面： ( 1 ) 河道采砂管理不顺 河道采砂管理规定“政出多门”，管理体制不顺，国家法律、法规及部门规 章等对河道采砂都作了一些原则性的规定，且涉及到多个部门，形成了多头管理： 中华人民共和国水法第2 4 条第4 款规定，在“行洪、排涝河道和航道范围 内开采砂石、砂金，必须报经河道主管部门批准，按照批准的范围和作业方式开 采；涉及航道的，由河道主管部门会同航道主管部门批准”。中华人民共和国河 河海大学工程碗士学位论文 道管理条例第2 5 条也作了与水法相似的规定。水利部、财政部、国家物 价局据此联合颁布了河道采砂收费管理办法，主要就河道采砂许可证、河道 采砂管理费等作出了有关规定。此外，河道采砂还涉及到其它方面的法律、法规。 如中华人民共和国矿产资源法及其实施细则，将河流江砂纳入矿产实行管理， 对如何办理采矿许可证及矿产资源补偿费的征收工作作了规定；中华人民共和 国航道管理条例、中华人民共和国内河交通安全管理条例、中华人民共和国 水上水下施工作业通航安全管理规定，则对航道的保护、船舶交纳的内河航道 养护费的水上水下安全作业许可等方面作出了有关规定。按照这些规定，采砂需 要办理河道采砂许可证、采矿许可证、水上水下安全施工作业许可证，方可进行 开采。由于采砂涉及各部门的利益，所以管理中相互协调、配合相当困难，从而 导致管理体制的不顺。一项采砂活动由多个行政主管部门实行管理，由多个部门 颁布政令，主从关系不分。 此前，鹰潭市各级政府就河道采砂颁布了一系列规范性文件，从管理体制到 管理方式上看，各不相同，差异较大。从管理部门上看，有的是按国家的规定由 河道主管部门管理，有的是由县政府直接管理。从管理方式上看，大部分市县设 立了采砂办( 站) ，采砂审批前大多没有经过专业技术部门进行分析研究，只要 采砂者交纳采砂管理费用后就可以自行开采。有的虽规定采砂范围，但采砂船往 往不按规定的范围开采，管理部门也无所作为。 ( 2 ) 河道采砂收费项目繁多 河道采砂管理收费复杂混乱。据目前了解的收费项目主有：河道采砂管理费、 矿产资源补偿费、航道养护费、渔业补偿费、治安费以及资源税等。另外，有的 地方政府还规定了一些其它收费项目，如资源开发及奖励基金、资源管理费、采 砂生产管理费等。有的地区，向采砂户收取的费用达十多种之多。在收取方式上， 有的是由市、县采砂办或乡镇采砂站对采砂船以“资源费”的名义统一收取，然 后进行分解；有的则是由有关部门分别向采砂户直接收取。大多数部门和单位只 收费，不管理，或者把收费当成了管理，其实质上是只注重收费忽视管理，达不 到管理的效果。 4 2 非法采砂造成的危害 在河道滥乱挖、非法采砂，会破坏河势稳定，加剧河道两岸的崩塌，危及防 洪安全，破坏水生态平衡，威胁沿河两岸地区的经济发展和人民生命财产安全。 第四章规划的必要性和紧迫性 ( 1 ) 河势恶化，危及防洪安全 滥采乱挖河砂在一定程度上改变了某些河段的河床结构和水流走势，使河床 冲淤失去平衡，近几年来，由于滥采乱挖河砂，导致局部河势恶化，河槽下切， 部分河滩崩塌，一些护岸工程遭到破坏，给正在治理的河道造成新