三峽工程蓄水對(duì)尺八口水道航道條件的影響研究

江凌

摘 要：三峽工程蓄水后，尺八口水道河床變形劇烈，航道條件明顯惡化，成為長(zhǎng)江中游重點(diǎn)礙航水道。本文重點(diǎn)分析了三峽工程蓄水近10年尺八口水道灘槽變形特點(diǎn)及航道條件變化，揭示了三峽工程蓄水對(duì)其航道條件的影響，認(rèn)為由于兩槽爭(zhēng)流的局面一時(shí)難以改變，尺八口水道仍存在出淺礙航的可能。

關(guān)鍵詞：荊江河段 灘槽變形 航道條件

尺八口水道位于長(zhǎng)江中游荊江河段的尾端，為彎道之間的過(guò)渡段，三峽工程蓄水后河床變形劇烈，航道出淺礙航。下面重點(diǎn)分析三峽工程蓄水近10年尺八口水道灘槽變形特點(diǎn)及航道條件變化，揭示了三峽工程蓄水對(duì)其航道條件的影響，為該河段航道維護(hù)、河道綜合治理提供參考。

河道及航道概況

尺八口水道上起潘陽(yáng)（航道里程262km）、下至襪子灣（航道里程248km），全長(zhǎng)14km，由熊家洲彎曲段和過(guò)渡段組成，出口為七弓嶺急彎段（圖1）。

圖1 荊江河段尾端河勢(shì)圖

歷史上尺八口水道及其上下游河段裁彎及撇彎頻繁。隨著河勢(shì)控制工程及護(hù)岸工程的實(shí)施，上世紀(jì)80年代以來(lái)至三峽工程蓄水前，總體河勢(shì)較穩(wěn)定：主流出熊家洲彎道凹岸后，自左岸孫梁洲向右岸二洲子一帶過(guò)渡，二洲子以下主流沿七弓嶺彎道凹岸而下，左右兩岸側(cè)邊灘發(fā)育。河床演變主要表現(xiàn)為過(guò)渡段主流上提、下挫，兩側(cè)邊灘沖淤消長(zhǎng)。三峽蓄水以來(lái)，七弓嶺彎道主流切灘撇彎，尺八口水道河勢(shì)調(diào)整，航道條件變差。

尺八口水道現(xiàn)行航道等級(jí)為二級(jí)，航道維護(hù)類(lèi)別全年按一類(lèi)進(jìn)行維護(hù)，年內(nèi)航道水深實(shí)行分月維護(hù)方式，2009年以前，枯水期最小航道維護(hù)尺度為2.9m×80m×750m（航深×航寬×彎曲半徑，下同）；2010年以來(lái)，枯水期最小航道維護(hù)水深提高到3.2m。根據(jù)《長(zhǎng)江干線航道建設(shè)規(guī)劃（2011～2015）》，“十二五”期末本水道所在的宜昌至城陵磯河段的航道尺度將提高至3.5m×150m×1000m。

水沙、河床邊界條件

監(jiān)利水文站位于尺八口水道上游50多公里，其間無(wú)分、入流，水沙條件變化可以監(jiān)利站實(shí)測(cè)水文資料反映。

三峽水庫(kù)蓄水以來(lái)，監(jiān)利站的來(lái)水量變化不大，三峽工程蓄水前（1950～2002年）的多年平均徑流量為3576億m3、蓄水后（2003～2012年）的多年平均徑流量為3670億m3；隨著蓄水水位的抬高，來(lái)水過(guò)程有所改變，自2007年三峽水庫(kù)進(jìn)入“156m”及“175m”運(yùn)行階段以來(lái)，9、10月份流量明顯減小，枯水期流量增加（見(jiàn)圖2）；來(lái)沙量大幅減少，減小幅度達(dá)77%，三峽工程蓄水前的多年平均輸沙量為3.58億t、蓄水后的多年平均輸沙量為0.938億t；懸移質(zhì)中值粒徑粗化，由蓄水前的0.009mm、增大至蓄水后0.059mm。

圖2 三峽工程蓄水前后監(jiān)利站多年平均月均流量過(guò)程

懸移質(zhì)中粒徑大于0.125mm的泥沙是長(zhǎng)江中游河槽的主要組成部分。三峽工程蓄水后，由于上游河床沖刷泥沙的補(bǔ)給，2003～2009年粒徑大于0.125mm的粗沙輸移量與蓄水前相當(dāng)；隨著河床沖刷的下移，2010～2012年該部分粗沙僅為蓄水前的50%左右。

尺八口水道右岸上部黏土層厚約30m，河岸已實(shí)施了護(hù)岸工程，側(cè)向侵蝕受到限制；左岸由砂壤土及細(xì)沙組成，僅熊家洲彎道凹岸段已實(shí)施護(hù)岸，其它部位河岸抗沖性較小。

近期灘槽變形特點(diǎn)

三峽蓄水以來(lái)，尺八口水道左側(cè)邊灘沖低成槽、右側(cè)深槽淤積，深泓左擺，過(guò)渡段河床寬淺變化的同時(shí)彎道段形成枯水雙槽的局面。

1、洲灘變化

三峽工程蓄水以來(lái)尺八口水道0m（航行基準(zhǔn)面，相當(dāng)于黃海高程16.9m）灘體平面形態(tài)變化見(jiàn)圖3。從圖3可以看出：熊家洲凸岸邊灘下段淤積，灘體左緣最大展寬375m、灘尾向下延伸1km左右；七弓嶺凸岸邊灘遭切割，邊灘持續(xù)沖刷、后退，心灘頭部沖刷后退、下段淤高及展寬。2004年～2012年，七弓嶺凸岸邊灘頭部下移了約5.8km，目前僅在彎頂存在小范圍的灘體；心灘灘頂高程由航行基面以上2.2m抬高至航行基面以上6.9m，灘體最大寬度由130m增加至1051m。

圖3 三峽工程蓄水以來(lái)尺八口水道0m灘體平面形態(tài)變化

2、深槽變化

三峽工程蓄水以來(lái)尺八口水道3m（航行基準(zhǔn)面以下，相當(dāng)于黃海高程13.9m）深槽平面形態(tài)變化見(jiàn)圖4。從圖4可以看出：上深槽左擺，下深槽上段淤積，2010年與上深槽3m等深線斷開(kāi)；而七弓嶺彎道凸岸側(cè)河床沖深成槽，并不斷左擺、上延，2010年與上深槽3m等深線貫通而形成左槽，此后左槽進(jìn)一步?jīng)_深發(fā)展。從深泓的平面變化來(lái)看，2010年以來(lái)深泓已擺至左岸側(cè)。

圖4 三峽工程蓄水以來(lái)尺八口水道3m深槽平面形態(tài)變化

淺灘演變特點(diǎn)

該水道淺灘位于二洲子附近、兩彎道凹岸深槽之間的過(guò)渡段。淺灘年內(nèi)變化總體上遵循“漲淤落沖”的規(guī)律（見(jiàn)圖5），且其沖淤特性與河床平面形態(tài)變化密切相關(guān)。三峽水庫(kù)蓄水以前，河道兩側(cè)邊灘能維持基本完整，汛后水流歸槽沖刷能力較強(qiáng)；三峽水庫(kù)蓄水以來(lái)，過(guò)渡段凸岸側(cè)邊灘基本沖失，河道展寬，加上凸岸側(cè)河床沖深成槽引起水流分散，過(guò)渡段淺灘退水沖刷難度加大，汛后退水相對(duì)較快的年份出現(xiàn)多槽口爭(zhēng)流、無(wú)明顯主槽的局面。目前，雖然深泓已擺至凸岸側(cè)，但是由于凹岸側(cè)深槽仍較深，短時(shí)間內(nèi)兩槽爭(zhēng)流的局面難以改變，淺灘仍存在出淺礙航的可能。

圖5 尺八口水道淺灘水位、水深變化圖

航道條件變化

根據(jù)2000年以來(lái)實(shí)測(cè)地形資料，對(duì)本河段枯水期航道條件進(jìn)行核查，核查結(jié)果見(jiàn)表4-1。可以看出，2009年以前，各屆枯水尺八口水道大部分時(shí)段內(nèi)航道實(shí)際水深能夠滿足3.5m×150m的規(guī)劃要求；2009-2010屆枯水，由于主流初步撇彎切灘，凸岸側(cè)左槽發(fā)育尚不完全，凹岸側(cè)深槽仍吸流作用較強(qiáng)，水流分散，引起汛后退水時(shí)淺灘沖刷不及時(shí)，航道水深不足3.5m×150m的規(guī)劃要求；2010年以來(lái)，隨著左槽的不斷沖深發(fā)展，航道條件逐漸改善。

表1 近期尺八口水道枯水期航道條件核查

結(jié)語(yǔ)

三峽蓄水以來(lái)，尺八口水道沖灘淤槽，深泓左擺，出現(xiàn)枯水雙槽爭(zhēng)流的局面，航道條件惡化。由于河道內(nèi)兩槽爭(zhēng)流的局面一時(shí)難以改變，淺灘仍存在出淺礙航的可能。

（作者單位：長(zhǎng)江航道規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，本項(xiàng)研究由“長(zhǎng)江中游荊江河段航道整治工程”科技專(zhuān)項(xiàng)資助。）