長江中游牯牛沙水道近期演變及6米水深航道條件分析

陳塵

摘 要：牯牛沙水道航道礙航主要是由于過渡段河道寬淺，近年來該河段已實施的一期、二期工程促進了牯牛沙邊灘的穩(wěn)定，但由于牯牛沙邊灘高程相較優(yōu)良時期偏低，過渡段淺區(qū)形態(tài)寬淺，河床沖淤變化較大，對于6m航道水深，過渡段航槽束水能力不足，且受到三峽工程蓄水后汛后退水加快的影響，淺灘航道尺度難以達到6.0m×200m。

關鍵詞：牯牛沙水道；礙航特性；影響因素

中圖分類號：U652 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2017）08-0043-02

1 河道概況

牯牛沙水道上起西塞山，下迄棋盤洲，全長約15.5km，兩岸自上而下分布有眾多的低山丘陵，受地質和邊界條件控制，整體河勢較穩(wěn)定。河道平面形態(tài)以高家灣為界分為上、下兩段，上段為受節(jié)點控制的彎道，下段為順直段（見圖1）。按照“總體治理，分期實施”的思路，該河段先后實施了一期、二期工程，一期工程于2009～2010年實施，主要在牯牛沙右邊灘修建3道護灘帶工程。二期工程在一期工程已建的護灘帶基礎上修建三道壩體，工程平面布置見圖1。牯牛沙水道處于武漢至安慶段內，目前武漢至安慶段6米水深航道建設前期工作已經(jīng)啟動，本文將針對本水道已建工程實施以來的河床演變特點，重點分析6m水深航道條件及礙航成因。

2 近期河床演變

2.1 工程實施前的河床演變特點

一期工程實施以前，牯牛沙水道整體河勢穩(wěn)定，但彎曲放寬段內洲灘變化仍較為劇烈，總體上枯水河道向寬淺方向變化。

牯牛沙水道左岸分布有狹長的團林岸邊灘，右岸分布有較大的牯牛沙邊灘，一直延伸至[氵][韋]源河出口處。團林岸邊灘近幾十年來灘形一直較小，年際間平面上基本沒有變化。遇大水年淤積大，但大水年過后則會逐步恢復原狀，年內表現(xiàn)為洪淤枯沖的規(guī)律，其沖淤變化對航道條件影響較小。

牯牛沙邊灘自20世紀80年代中期以來，沖刷后退、高程降低，枯水河道向寬淺方向發(fā)展，致使牯牛沙邊灘對水流的控制作用減弱，航道條件變差，并且自2003年來，開始出現(xiàn)維護困難局面。三峽蓄水后攔蓄了大量泥沙，長江中下游來沙量大幅減少，牯牛沙邊灘繼續(xù)沖刷后退、高程降低，上下深槽交錯范圍增大，過渡段河床沖淤變化幅度大，這一階段牯牛沙水道已演變成為礙航淺灘，出現(xiàn)礙航。過渡段橫斷面呈“W”型或“U”型。

2.2 工程實施后的河床演變特點

針對牯牛沙邊灘持續(xù)沖刷后退，造成航道出淺礙航的情況，陸續(xù)實施了一期、二期工程，一期工程實施后，右岸三道護灘帶工程制止了牯牛沙邊灘的沖刷后退，抑制了枯水河寬的進一步展寬。一期工程實施以來牯牛沙邊灘先淤后沖，總體上淤積展寬，過渡段淺區(qū)上下深槽2010年呈現(xiàn)交錯型，過渡段斷面呈寬淺的“W”型，在過渡段淤積出淺，最淺點水深約為航行基準面下2.54m；2012年，5m深槽貫通，斷面呈“U”型，航道條件良好；2014年，5m深槽貫通，但在過渡段存在較多的淺包，斷面呈“W”型。

2014年二期工程實施后，牯牛沙邊灘已建工程守護區(qū)域呈現(xiàn)淤積，牯牛沙邊灘中上段進一步淤高展寬，過渡段深槽下切，航道條件有所改善，不過，牯牛沙邊灘整體形態(tài)較為低矮，過渡段淺區(qū)斷面形態(tài)仍較為寬淺，河床年際、年內間沖淤較大，深泓擺動頻繁。

3 航道條件及礙航特性分析

3.1 航道條件核查

統(tǒng)計2002年以來牯牛沙水道的航道水深情況（見表1），在一期工程實施前，牯牛沙水道內牯牛沙邊灘受80年代中期以來來沙量減少和三峽蓄水運用后河道來水來沙條件發(fā)生變化影響，牯牛沙邊灘持續(xù)沖刷后退，致使河道展寬，上深槽右擺，在過渡段內出現(xiàn)淺埂，航道水深不足，6.0m深槽多數(shù)年份斷開。

一期工程實施之后，工程效果初步顯現(xiàn)，但自然條件下難以長期維持，例如2012年來水來沙較2011年稍有增大，但6m深槽大幅縮窄，甚至不足200m。

二期工程實施以來，受有利水文年及工程的共同作用，枯水期航道條件進一步好轉，2016年3月6m航槽最窄寬度460m，但8月洪水期測圖顯示，6m航槽較去年同期出現(xiàn)了變差的態(tài)勢，斷開約200m，斷面橫向沖淤幅度較大，因此，總的來說，對于6m×200m航道尺度來說，已有工程力度仍有限，遇不利水文年，在汛期淤積的泥沙，汛后沖刷不及時，仍有出淺的可能。

3.2 航道存在的問題

目前牯牛沙水道的淺區(qū)主要位于茅山港一帶放寬段，年內呈洪淤枯沖的變化規(guī)律，淺區(qū)航道條件的好壞與河道邊界和水沙條件密不可分，當河道邊界較為完整時，由于水流集中，水沙條件對于枯水期淺區(qū)水深的敏感性較低，當河道邊界出現(xiàn)不利變化時，淺區(qū)水深與水沙條件關系更為密切：

在右岸牯牛沙邊灘較為高大完整時，在茅山港一帶洪水期淤積的泥沙，汛后均能得到較好的沖刷，汛末及枯水期均能維持較好的航道條件。隨著牯牛沙邊灘的沖刷后退，邊灘規(guī)模逐漸縮小，過渡段一帶逐漸放寬，水流分散，流速減小，泥沙輸移能力減弱，遇大水大沙不利水文年，洪期往往在茅山港一帶淤積大量的泥沙，隨著三峽工程蓄水后，汛末退水加快，沖刷不足，泥沙難以順利向下游輸移，淺區(qū)航道條件較差。

已建工程完工后，牯牛沙邊灘沖刷后退的趨勢得到抑制，灘面高程有一定程度的恢復，航道條件得到改善。但是，二期工程實施時間尚短，目前牯牛沙邊灘的高程相較優(yōu)良時期，仍偏低1～3m，對于過渡段淺區(qū)束水能力仍舊較差，近期枯水期淺區(qū)水深受來水來沙條件影響是較大，對于6m×200m尺度來說，如遇洪期高水位持續(xù)時間較長（流量大于40000m3/s天數(shù)超過40天），且汛末退水較快的不利年份，則會使得泥沙滯留，淺區(qū)航寬大大縮窄。當年汛末的航道條件取決于前一年度枯水期的淺區(qū)航道寬度，若上一年航寬富裕較少，則經(jīng)過不利年后，航寬將不足200m。

4 結語

在兩岸邊界基本穩(wěn)定的前提下，牯牛沙水道總體河勢格局將保持穩(wěn)定，但由于牯牛沙邊灘高程相較優(yōu)良時期偏低，過渡段淺區(qū)形態(tài)寬淺，河床沖淤變化較大，對于6m航道水深，過渡段航槽束水能力不足，受到三峽工程蓄水后，汛后退水加快的影響，淺灘沖刷時間大大縮短，遇不利年份，將導致牯牛沙水道內淺區(qū)汛期淤積的泥沙汛末枯水期沖刷不及時而出淺礙航，航道尺度難以達到6.0m×200m，需要適時進行一定的疏浚維護。

參考文獻：

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