長江下游典型分汊水道航道治理對策

摘要：長江下游馬當(dāng)南水道為典型的分汊水道，在分析河床演變特點和礙航特性的基礎(chǔ)上，結(jié)合類似分汊水道治理實例，提出了馬當(dāng)南水道治理思路和整治方案。動床模型試驗成果顯示，工程實施后可達到預(yù)期效果。

關(guān)鍵詞：河床演變，礙航特性，航道整治、模型試驗

概況

1、河道概況

馬當(dāng)南水道位于長江下游的馬當(dāng)河段，右岸為江西彭澤縣，左岸為安徽望江縣，上距九江市60km。

2、航道現(xiàn)狀

馬南水道上游接?xùn)|北直水道，下連馬當(dāng)阻塞水道，與左汊馬當(dāng)圓水道之間由骨牌洲相隔。近幾十年來馬南水道一直是通航主汊，且主航道穩(wěn)定在右航槽，近期航道面臨的主要問題是主副槽調(diào)整，灘槽格局不穩(wěn)。江心棉外洲頭沖尾淤，造成馬南水道進口寬淺，以右槽為主航道的入口變淺，航槽縮窄，而出口則由于洲尾的淤積，航路彎曲，航道條件向不利方向發(fā)展。目前馬南水道左槽分流雖已達到56%，航寬也滿足要求，但是由于出口受馬當(dāng)磯影響，航線不平順，水流條件惡劣，上下行船舶航行極為困難且不安全。右槽表現(xiàn)為進口航寬不足，枯季航寬僅能維持200m左右，航道維護困難。

河道特性

1、平面形態(tài)

馬當(dāng)河段為長江中下游典型的受節(jié)點控制的兩頭窄、中間寬的分汊河段，左汊為支汊，右汊為主汊。馬當(dāng)南水道位于馬當(dāng)河段南汊的上段，上起小孤山，下至馬當(dāng)磯，水道長約13km，為受節(jié)點控制的二級分汊河段。

2、水流特點

馬當(dāng)河段水流具有如下特性：

各段洪、枯水期流速分布差別不同，主汊(槽)流速比支汊(槽)流速大。

各區(qū)橫比降方向不一致，一般洪水期橫比降小于枯水期，分、匯流區(qū)的洪、枯水橫比降方向不一致；枯水期縱比降沿程較為平均，僅棉外洲右槽進口處縱比降較大，而洪水期馬當(dāng)磯、牛磯等磯頭上下縱比降明顯偏大。

馬南水道水動力軸線年內(nèi)變化特點表現(xiàn)洪水取直，枯水坐彎，洪水期主流主要集中于左槽，而枯水期水流歸槽，主流走右槽，但總的來看，由于兩岸河勢穩(wěn)定，灘槽相對變化不大，主流總體比較穩(wěn)定，但局部存在一定的擺動，分汊段主流走右槽，流路較為順暢、穩(wěn)定，規(guī)律性較強。

3、輸沙特性

馬當(dāng)南水道具有如下輸沙特性：

三峽蓄水前后同流量下馬當(dāng)河段含沙量大幅度減小，懸移質(zhì)粒徑明顯變細，床沙粒徑變化不明顯。

洪水期含沙量明顯比枯水期大；枯水期棉外洲右槽平均含沙量比左槽大，最大含沙量亦位于右槽，而洪水期最大含沙量位于左槽。

一般枯水期床沙和懸移質(zhì)粒徑較洪水期粗，并且洪枯水期沿斷面分布基本一致。

馬當(dāng)南水道近期演變分析

深泓變化方面，受馬當(dāng)河段南汊分流比增加的影響，左右槽整體表現(xiàn)為河床沖刷下切，水深增加，但左槽沖刷幅度明顯強于右槽，發(fā)展迅速。右槽上段沖淤變化幅度相對較小，右槽下段沖淤幅度較大，河床下切劇烈。左槽河床基本呈現(xiàn)單向的沖刷過程，分流比不斷增加，相應(yīng)的右槽分流比減小而萎縮，導(dǎo)致右槽航道條件變差，左槽的這種快速發(fā)展趨勢對以右槽為主航道的形勢極為不利。

礙航特點及治理對策分析

1、馬當(dāng)南水道礙航特點

馬南水道在九十年代以后，邊灘被切割形成心灘，棉外洲將河道分為左、右兩槽，隨著左右槽的調(diào)整，兩槽的航道條件有所變化，礙航特性也有差異。對于左槽，礙航特性主要表現(xiàn)為出口段主流頂沖馬當(dāng)磯，造成流態(tài)紊亂，漂角大，下行船舶航行困難，下行船舶走左槽時，在出口段很容易受掃彎水流擠壓，下行船舶極易在馬當(dāng)磯產(chǎn)生困邊、觸坡等嚴(yán)重的海損事故。右側(cè)航槽，一直作為主航道，其礙航特性主要表現(xiàn)為隨棉外洲沖刷后退，進口寬淺，航槽縮窄，航寬不足。近年來，隨著左槽的快速發(fā)展，右槽相應(yīng)地逐漸萎縮，并且棉外洲頭不斷沖刷后退，右槽進口斷面放寬，水流發(fā)散，右槽進口淺區(qū)淤積而造成進口航寬逐年縮窄，倘若棉外洲頭進一步?jīng)_刷后退則河道進一步寬淺，右槽進口航道條件進一步惡化。

2、整治原則

根據(jù)馬當(dāng)南水道的演變特點，結(jié)合其他類似分汊河段治理實例，提出如下整治原則。

遏制左槽發(fā)展，基本維持兩槽現(xiàn)狀。從長遠來看，雙槽格局將一直存在，因此，需要對棉外洲頭部采取控制守護工程，防止洲頭繼續(xù)沖刷，同時遏制左槽的繼續(xù)發(fā)展，促使兩槽提前實現(xiàn)平衡，將右槽分流比基本穩(wěn)定在目前狀態(tài)。

維持右槽為主航道，同時保留左槽作為上水航道的通航條件。右槽作為現(xiàn)行主航道，上下游航路銜接順暢，航寬還能滿足規(guī)劃尺度的要求，需要維持其主航道作用。同時，雖然左槽出口受磯頭節(jié)點的限制，航行條件較差，不具備下水航道的通航條件，但水深條件較好，因此宜盡量保留左槽的通航條件，以便于將來考慮。

突出重點，控制關(guān)鍵。馬南水道左槽的快速發(fā)展是導(dǎo)致右槽的不斷萎縮的原因，同時棉外洲頭沖刷后退又造成口門寬淺，右槽進口航道淤窄。因此，本次工程對左槽關(guān)鍵部位加以控制，并對棉外洲頭進行守護。

3、整治目標(biāo)及治理思路

3.1整治目標(biāo)

馬南水道航道主要面臨兩大方面的問題：一是左槽過分發(fā)展，導(dǎo)致右槽分流比減小，二是江心棉外洲頭部沖刷后退，造成以右槽為主航道的入口變得寬淺，航道條件向不利方向發(fā)展?？紤]到左槽已具備開通上水航道的條件，本工程不宜過分封堵左槽，以適應(yīng)將來航路發(fā)展的需要。因此，馬南水道航道整治工程的整治目標(biāo)確定為：通過實施一定的工程措施，維持馬南水道的雙槽格局，遏制馬南水道左槽快速發(fā)展，守護棉外洲洲頭，穩(wěn)定右槽主航道條件。整治標(biāo)準(zhǔn)為：4.5m×200m×1050m，保證率98%。

3.2治理思路

根據(jù)前文演變分析以及馬當(dāng)南水道整治原則、整治目標(biāo)，馬當(dāng)南水道治理思路確定為通過工程措施解決兩方面的問題：即其一為穩(wěn)定棉外洲洲頭，其二是遏制左槽快速發(fā)展，因此，為了達到維護雙槽格局，穩(wěn)定右槽航道條件之目的，針對這兩方面的問題，設(shè)計組提出了不同的工程措施。

守護棉外洲頭，穩(wěn)定兩槽格局。為了守護棉外洲洲頭，穩(wěn)定兩槽分流格局，對棉外洲頭采取魚骨壩、長順壩或魚嘴等守護措施，防止洲頭沖刷后退，同時穩(wěn)定兩槽分流格局。

遏制左槽快速發(fā)展。為了遏制左槽的快速發(fā)展，考慮了在骨牌洲右緣左槽進口布置丁壩或?qū)ψ蟛蹖嵤┳o底帶、封堵左槽出口倒套限制深槽上竄等工程措施，以達到遏制左槽繼續(xù)沖刷發(fā)展之目的。

整治工程方案的提出

從治理思路出發(fā)，定床階段對不同建筑物功能進行了試驗研究。對于棉外洲頭以守護為主的工程措施則魚骨壩較優(yōu)，對于以調(diào)整分流比為主的工程措施則以長順壩較優(yōu)，動床預(yù)測顯示，左槽持續(xù)沖刷發(fā)展趨勢明顯，左槽分流比將越來越大。因此，除守護棉外洲頭，調(diào)整兩槽分流比外，同時還應(yīng)加強遏制左槽快速發(fā)展，以達到穩(wěn)定雙槽格局，維持右槽的航道條件。

動床模型選取2005年水沙年作為典型不利水文年，根據(jù)治理思路，通過優(yōu)化試驗，綜合考慮各方面因素，提出整治工程方案如下：

為調(diào)整左右槽分流比，增加右槽進口流速，同時加強棉外洲頭的守護，在棉外洲頭部順灘脊布置1道長順壩工程，壩脊頭部高程為航行基準(zhǔn)面下1m，根部高程為航行基準(zhǔn)面上3m；并在長順壩右緣中下段布置3道護灘帶。

棉外洲左槽出口段布置2道護底帶，低于基面下8m處設(shè)拋石體，高于基面下8m處按河床地形加高1m控制；

對骨牌洲右緣護岸工程實施6783m水下加固，保持左槽邊界的穩(wěn)定；

對馬南水道右岸大板圩一帶實施380m拋石加固，對躍進圩一帶實施615m護岸，保持河道右邊界的穩(wěn)定。

結(jié)語

根據(jù)長江下游典型分汊河段——馬當(dāng)南水道的河床演變特點與礙航特性，結(jié)合類似分汊河段治理實例，提出了“遏制左槽發(fā)展，基本維持兩槽現(xiàn)狀；維持右槽為主航道，同時保留左槽作為上水航道的通航條件；突出重點，控制關(guān)鍵”的治理原則和“守護棉外洲頭，穩(wěn)定兩槽格局；遏制左槽快速發(fā)展”的治理思路，可為其它分汊河段治理提供借鑒。

整治方案實施后可有效維持棉外洲頭的穩(wěn)定，減緩左槽過快發(fā)展、抑制右槽的萎縮，使右槽航寬滿足設(shè)計要求尺度。

實施馬南當(dāng)水道航道整治工程是完成對馬當(dāng)河段河勢格局控制的關(guān)鍵工程，也是應(yīng)對馬當(dāng)南水道左槽發(fā)展，江心棉外洲頭沖尾淤，右槽進口水流分散，口門趨于寬淺，航道條件趨于不利形勢的迫切需要。目前馬當(dāng)南水道演變劇烈，為了穩(wěn)定和局部改善灘槽形態(tài)，整治工程需盡快實施。

（作者單位：長江航道規(guī)劃設(shè)計研究院）