斗湖堤水道航道條件變化趨勢及整治措施

摘 要：斗湖堤水道位于上下彎道段之間的順直過渡段，歷史上是個(gè)優(yōu)良水道，三峽工程蓄水運(yùn)用后，隨著高岸崩塌、河槽展寬、河心淤積，航道條件趨于惡化，一旦灘槽格局破壞，自然恢復(fù)的可能性極低，今后治理難度和成本將成倍增加。針對斗湖堤水道目前存在問題及不利變化趨勢，提出了 “以守護(hù)為主”的整治原則，通過控制河道邊界條件，防止主流擺動(dòng)空間進(jìn)一步加大，使得淺灘區(qū)域航道條件保持在較為穩(wěn)定的范圍之內(nèi)，滿足規(guī)劃通航要求。

關(guān)鍵詞：荊江整治、航道條件、趨勢預(yù)測、整治措施

為充分發(fā)揮長江黃金水道的整體效益，《國務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)長江等內(nèi)河水運(yùn)發(fā)展的意見》中明確指出“中游實(shí)施荊江河段河勢控制和航道治理工程，全面改善通航條件”，“十二五”期將重點(diǎn)實(shí)施長江中游荊江河段航道治理工程這一重大工程，突破長江中游礙航瓶頸。斗湖堤水道位于上荊江，過去一直是順直單一、河道窄深的優(yōu)良河段，三峽工程蓄水運(yùn)用后，由于河道左岸及南星洲尾高灘岸線崩退、河道展寬，引起主流擺動(dòng)，導(dǎo)致河心形成潛洲，航道條件趨于惡化，一旦灘槽格局破壞，自然恢復(fù)的可能性極低，今后治理難度和成本將成倍增加。因此，對于目前航道條件尚好、但洲灘出現(xiàn)不利變化的斗湖堤水道實(shí)施整治也是十分緊迫的。

河道概述

斗湖堤水道上起雙石碑，緊鄰馬家咀水道，下至朱家灣，長約7km（圖1）。該水道順直微彎，左岸有張家臺(tái)邊灘，歷史上斗湖堤水道河道單一，斷面形態(tài)呈偏V型，深槽居右側(cè)，航道條件優(yōu)良。三峽水庫蓄水以后受來沙減少的影響，上游灘槽格局明顯調(diào)整，出現(xiàn)不利于航道條件的變化。受其影響，近年來，左岸江陵一帶岸坡崩退，張家臺(tái)邊灘沖刷萎縮明顯，枯水期中段深泓坐彎左擺，右岸黃家灣一帶右側(cè)潛灘不斷淤積下延，枯水期淤積尤其明顯，沿岸航道受阻，航道有向不利方向發(fā)展的趨勢。

圖1 斗湖堤水道河勢圖

演變特性

斗湖堤水道的洪枯水沙輸移特性有顯著的差別。在洪水期，水流動(dòng)量大，在慣性的作用下，水流經(jīng)過西湖廟彎頂段后，基本取直沿河道右岸進(jìn)入斗湖堤水道，并繼續(xù)貼靠右岸進(jìn)入馬家寨水道。所以說，在汛期，西湖廟以下一直到馬家寨水道，水流一直位于河道右岸，沒有過渡發(fā)生。進(jìn)入枯水期以后，水流能量趨弱，慣性作用較小，在西湖廟至林家垸一帶，逐漸偏離右岸，到南星洲尾，水流已過渡至左岸，頂沖南星洲洲尾。水流經(jīng)過江陵后，由于馬家寨彎道段凹岸深槽（右岸）的吸溜作用，水流又重新回到右岸。所以說，在枯水期，斗湖堤水道內(nèi)的水流存在二次過渡的現(xiàn)象。三峽蓄水以后，在斗湖堤水道較窄的河寬條件下，水道內(nèi)的枯水深泓并未保持穩(wěn)定，在雙石碑以下，深泓走向逐年左擺。在南星洲尾至江陵一帶，枯水深泓線在2001年初貼靠右岸，在2010年初已貼靠左岸，枯水河勢已發(fā)生重大調(diào)整。

隨著深泓的逐漸左擺，南星洲洲尾高灘和左岸江陵一帶的穩(wěn)定受到極大的影響，蓄水以來，南星洲洲尾高灘持續(xù)崩退，累積崩退已達(dá)200m左右，左岸累積崩退已達(dá)280m左右，從現(xiàn)場情況來看，高灘灘面雖有良好植被，但新崩岸線十分明顯，岸坡陡峻，前沿流速湍急，可見在自然條件下，崩岸的現(xiàn)象沒有緩和的跡象。

水道兩處高灘的崩退一方面是受到了上游來沙減少的影響、另一方面也是受深泓逐漸左擺的影響。同時(shí)，高灘的崩退又反過來促進(jìn)了深泓的持續(xù)左擺。高灘與深泓的相互關(guān)系直接影響了斗湖堤水道中段的灘槽變化，引起了黃家灣、何家灣一帶灘槽格局的不利調(diào)整。具體表現(xiàn)為：該位置河道左側(cè)河床逐漸沖深，而河道右側(cè)則成為了枯水緩流區(qū)（圖2，斷面位置見圖1），泥沙落淤形成淺包，淺包在蓄水以來年際變化表現(xiàn)為逐年淤高淤寬，擠壓河道左側(cè)航槽，使得航道彎窄，導(dǎo)致航道條件惡化。

演變趨勢

斗湖堤水道河道左側(cè)灘體的沖退和上游粗沙的補(bǔ)給是造成右側(cè)淺包枯水期逐漸淤積的主要原因。隨著三峽工程的持續(xù)運(yùn)用，河道左側(cè)高灘的沖退還將繼續(xù)，同時(shí)上游沙市河段的河床可沖層較厚，粗沙的補(bǔ)給還可維持較長時(shí)間，因此，河道右側(cè)淺包枯水期淤積的現(xiàn)象還將繼續(xù)并有可能加重，航道條件也將持續(xù)惡化。

通過采用數(shù)值模擬計(jì)算的方法對本水道演變趨勢進(jìn)行了預(yù)測。計(jì)算采用的水沙邊界條件選取了三峽水庫蓄水后的實(shí)際水文年和1998大水年組成10年的系列年，即：2005～2009年+1998年+2006～2009年。模型計(jì)算結(jié)果顯示，高灘的崩退對局部區(qū)域演變過程影響較為明顯，南星洲洲尾及左緣高灘的崩退，使得匯流區(qū)域河道迅速展寬，兩汊水流交匯角度發(fā)生調(diào)整，河心淤積體增大，并伴有零星淺包出現(xiàn)，航道條件向不利方向發(fā)展。以第6年98大水年為界，前5年及后4年中航道條件均持續(xù)惡化，大水年份河道內(nèi)淺區(qū)大幅度沖刷，航道條件有所好轉(zhuǎn)。與初始地形相比，3年末，河心淺包大幅度淤漲上延，3.5m線最窄寬度不到250m，南星洲左汊略有萎縮。6年末，經(jīng)過大洪水后，南星洲左汊有所沖刷發(fā)展，洲體右緣彎頂部位有所崩退，崩退幅度約50 m。匯流區(qū)域淺包沖刷較為明顯，航道條件有所改善。10年末，雙石牌至青龍廟淺包再次淤漲， 3.5m航寬不足150m。

整治措施

斗湖堤水道在蓄水后產(chǎn)生了不利變化趨勢，其根本在于航道邊界中完整高大的南星洲洲體及左岸江陵一帶高灘岸線持續(xù)崩退。因此，確定本水道“以守護(hù)為主”的整治原則，即守護(hù)南星洲洲尾及左右岸線，防止主流擺動(dòng)空間進(jìn)一步加大，造成淺灘淤展、航道條件惡化。工程內(nèi)容主要為南星洲右緣下段和江陵高灘守護(hù)工程，并對右岸已護(hù)岸線進(jìn)行加固。

模型計(jì)算結(jié)果顯示，工程方案實(shí)施后，河道形態(tài)基本保持穩(wěn)定，雙石牌至青龍廟一帶淺灘無明顯淤漲趨勢，前四年略有淤高，大水年有所沖刷，隨后再次略有淤漲，但淤漲幅度不大。河道內(nèi)其他區(qū)域沖淤變化幅度不大。從航道條件變化來看，航道條件始終保持穩(wěn)定，3.5m最小航寬始終維持在250m以上。

總體而言，南星洲尾及左岸江陵一帶高灘守護(hù)的實(shí)施保證了河道邊界的穩(wěn)定，有效限制了匯流區(qū)域的河道展寬，河道邊界的穩(wěn)定保證了中枯水流量下的主流歸槽，使得淺灘區(qū)域航道條件保持在較為穩(wěn)定的范圍之內(nèi)，滿足規(guī)劃通航要求。

結(jié)語

斗湖堤水道歷史上河道單一，深槽居右側(cè)，航道條件優(yōu)良。三峽蓄水運(yùn)用后，南星洲洲尾右緣及左岸江陵高灘岸坡崩退，使得匯流區(qū)域河道迅速展寬，兩汊水流交匯角度發(fā)生調(diào)整，河心淤積體增大，并伴有零星淺包出現(xiàn)，航道條件向不利方向發(fā)展。

斗湖堤水道河道左側(cè)灘體的沖退和上游粗沙的補(bǔ)給是造成右側(cè)淺包枯水期逐漸淤積的主要原因。隨著三峽工程的持續(xù)運(yùn)用，河道左側(cè)高灘的沖退還將繼續(xù)，同時(shí)上游沙市河段的河床可沖層較厚，粗沙的補(bǔ)給還可維持較長時(shí)間，因此，河道右側(cè)淺包枯水期淤積的現(xiàn)象還將繼續(xù)并有可能加重，航道條件也將持續(xù)惡化。

針對斗湖堤水道目前存在問題及不利變化趨勢，提出了 “以守護(hù)為主”的整治原則，通過控制河道邊界條件，防止主流擺動(dòng)空間進(jìn)一步加大，使得淺灘區(qū)域航道條件保持在較為穩(wěn)定的范圍之內(nèi)，滿足規(guī)劃通航要求。

（作者單位：長江航道規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院）

本項(xiàng)研究由 “長江中游荊江河段航道整治工程”科技專項(xiàng)資助。