2017年秋汛后漢江河口段航道條件預測

袁達全

(長江航道規(guī)劃設計研究院，武漢 430040)

漢江是長江最大支流，于漢口水道進口處入?yún)R長江。2011年9月以來，漢江發(fā)生持續(xù)近半個月的秋汛，而此時長江水位較常年偏低，漢江河口段水面比降加大，河床劇烈變形，局部航道條件惡化，引起了廣泛關注，而2017年10月，漢江再次遭遇秋汛，秋汛后航道條件如何，也是航道管理部門及使用單位關注的焦點。針對該問題，結合2011年漢江秋汛期間漢江河口段沖淤變化特點，對2017年漢江秋汛后漢江河口段航道條件進行了初步分析及預測。

圖1 漢江河口段河勢圖Fig.1 River regime of Hanjiang River

1 河道概況

漢江蔡甸漢陽閘至南岸嘴河段位于漢江與長江交匯處，全長約33 km，與長江約成67°交角。該段河道寬彎曲狹窄，河寬一般為300 m左右。從河道形態(tài)來看，由一系列彎道和介乎其間的過渡段所組成，河道總的趨勢是由中段彎曲段接兩個較長的微彎順直河段組成，其中蔡甸至慈惠墩(11 km)段河道微彎，曲折系數(shù)為1.25，屬于微彎順直型河道；中段白鴿嘴段(4 km)河道曲折系數(shù)為2，閻王嘴灘段(4 km)河道曲折系數(shù)為1.8，四明灘段河段(4 km)河道曲折系數(shù)2.7，屬彎曲河道；四明至南岸嘴(7 m)，曲折系數(shù)為1.12，屬于微彎順直型河道，見圖1。該河段系漢江重點設防河段，經(jīng)多年堤防建設后，河道內主導河岸已基本穩(wěn)定，河岸頂沖部位大多已經(jīng)護岸，人工控制程度較高，為典型兩堤一江河段。由于該河段河寬被束窄在兩堤之間，橫向變形受到控制，變形不大[1]。

2 2011年漢江秋汛特點及航道條件變化分析

漢江河口段是個比較特殊的河段，同時受上游漢江來水和下游長江來水頂托的影響[2-3]，特別是上游丹江口水庫、南水北調中線工程、引江濟漢等工程的建設等，均對河段內水位、流量等產生了影響[4-5]，目前來看，兩江洪枯水發(fā)生規(guī)律略有差別，洪枯水遭遇情況和時間不一致，在不同時期，相同流量有著不同的河流比降，水流條件復雜，屬典型河口非恒定流動過程[6]。

2.1 漢江河口段比降特點

依據(jù)漢江仙桃站多年流量、三峽蓄水后漢口水文站多年統(tǒng)計資料，分析可知[6]，12月～翌年3月間，漢江來流量較小，而且長江未漲水頂托，本河段比降基本維持在0.05‰～0.08‰之間；4月～5月間，當長江開始漲水頂托，漢江繼續(xù)處在枯水期時，本河段比降急劇減小，僅有0.01‰～0.03‰；6月～9月，漢江和長江均進入漲水期和洪水期，中洪水時河段比降相對較小；10月～11月，當漢江發(fā)生秋季洪水時，如果長江水位明顯回落，易出現(xiàn)極大比降，比如2005年10月6日(50 a一遇)的0.099‰，易發(fā)生秋汛。

2.2 2011年秋汛

由仙桃站流量、漢口站水位統(tǒng)計資料，2011年7、8月份洪水期來水量小于2010年，較往年變化不大，流量始終穩(wěn)定在2 000 m3/s以下，但在9月出現(xiàn)了一次明顯的漲水過程，9月19日至9月22日間，漢江流量突破10 000 m3/s，發(fā)生20年一遇秋汛[7]，9月21日仙桃站洪峰流量為10 800 m3/s，漢川洪峰水位28.44 m(水位為1985國家高程基面，下同)，新溝站洪峰水位25.93 m，舵落口站洪峰水位22.80 m。而2011年為長江小水年，長江干流來流較蓄水后多年平均明顯偏枯，汛期最大流量僅為33 500 m3/s，出現(xiàn)在6月底，8月中旬流量開始回落，并迅速下降至15 000 m3/s以下，同期長江漢口站流量在25 000～29 100 m3/s之間，漢江來流占整個長江流量的36%～41%。漢江秋汛期間長江水位較低，新溝站至漢口站水位最大落差達到創(chuàng)記錄的8.83 m，超過2005年5.96 m的最大水位落差，為近40年來最高落差水位，比降為0.176‰，也為近年來最大比降，下游漢江一橋附近表面最大流速達到6.36 m/s[8]。

圖2 漢口不同水位下漢川流量與比降關系圖Fig.2 Diagram of water level slope and flow rate in Hanchuan considering different water level in Hankou圖3 漢江仙桃站流量、漢口站水位對應關系圖(2010～2015年)Fig.3 Corresponding diagram of the Hangjiang River flow rate in Xiantao and water level in Hankou

由近期漢江仙桃站流量、漢口站水位對應關系圖(見圖3)也可以看出，漢江秋汛發(fā)生時：漢江汛期與長江汛期存在時間差，秋汛發(fā)生在不受頂托的枯季及漢江的大洪水期。2010年雖然漢江洪季上游來水量也較大，但其發(fā)生于7～9月，其時長江也處于洪季，水位也較高，漢江下游受長江水位頂托，河口段比降相對不大；而2011年，漢江洪峰出現(xiàn)于9月，其時長江屬于小水年而且水位偏低，漢江下游未受長江水位頂托，河口段比降大，引發(fā)秋汛。

2.3 2011年漢江秋汛對漢江河口段航道條件的影響分析

深泓縱剖面變化基本反映了河段航道的水深情況，圖4為近期漢江河口段深泓縱剖面的變化圖。由圖可知，2011年，長江水位較低，且遭遇漢江秋季洪水時，河道內沖刷較大，洪水搬運的泥沙在局部淺段內落淤也易引起局部礙航情況，總體來看，2011年秋汛對漢江河口段航道條件的影響主要有以下特點[8-10]：

(1)未引起淺區(qū)段的位置：本河段淺灘所在的位置比較穩(wěn)定，無明顯的位移，2011年漢江河口段淺區(qū)位置與其他年份一致，主要位于月湖灘段以上，分別位于張家臺、熊家臺、胡家臺、黃金口等灘段的過渡段內。

(2)引起淺區(qū)較為明顯的淤積：本河段內淺灘存在較為明顯的淤積和沖刷現(xiàn)象，其中2011年秋汛后淺區(qū)段的淤積尤為明顯，淺區(qū)段內深泓縱剖面較一般年份淤高幅度約0.6～4.7 m，其中張家臺約2.92～4.7 m，熊家臺約1.83～3.10 m，胡家臺灘段約1.7～2.5 m，黃金口約0.6～1.4 m，總體來看，自上而下，淤積幅度逐漸減小。

(3)秋汛引起的大幅沖淤體以較快的速度沖刷：從漢江河口段2011年后河床縱剖面的調整情況來看，由于該河段河寬被束窄在兩堤之間，河道相對窄深，水流輸沙能力強，淺灘段內受2011年秋汛而產生的淤積體以較快速度向下游沖刷約4 m，其中張家臺灘段約2.3～3.3 m，熊家臺約0.9～4 m，胡家臺約1.2～2.53 m，黃金口約0.4～2.3 m，至2012年5月，漢江河口段淺灘范圍及淺灘處水深已基本與一般年份一致。

同時，從長遠來看，漢江河口段2011年秋汛后的大幅度淤積，主要誘因是漢江秋汛這一極端水文事件。2011年度的漢江秋汛屬20 a一遇，加之當年長江來流較枯，長江水位偏低，造成了漢江河口段淺區(qū)段的大幅度淤積。分析近年來來流特點，上述兩者同時發(fā)生仍屬突發(fā)性極端水文事件，出現(xiàn)概率較低，不會成為常態(tài)化現(xiàn)象[5]。

圖4 漢江河口段深泓縱剖面變化圖Fig.4 Thalweg longitudinal profile variation diagram of estuary of Hanjiang River

3 2017年漢江秋汛后航道條件預測

3.1 2017年秋汛與2011年秋汛比較

2017年度，9月末漢江再度出現(xiàn)了較為顯著的漲水過程，10月1日～10月22日，漢江流量始終維持在5 000 m3/s以上，最大流量出現(xiàn)在10月8日，為9 070 m3/s，同期長江武漢關流量為28 000～36 000 m3/s之間，漢江來流占比約為25%～32%。與2011年秋汛比較來看，主要存在以下差別：

(1)時間上來看，2017年秋汛晚于2011年，同時持續(xù)時間延長了約7 d(見圖5)。

(2)從漢江上游仙桃站來流量來看，2017年小于2011年(見圖5)。從峰值來看，2011年峰值為10 800 m3/s，2017年為9 070 m3/s，2017年峰值約占2011年的84%；從來流量占入?yún)R長江的比例來看，漢江2011年來流量相當于同期長江來流量的36%～41%，而2017年則約占比約為25%～32%。

(3)從漢江下游長江漢口站流量來看(見圖6)，2017年長江頂托作用強于2011年。2011年長江屬于小水年，其流量明顯小于一般年份，而2017年長江也遭遇秋汛，其流量較往年略大。

(4)綜合來看，2017年漢江上游來流量較2011年小，且下游長江水量略豐，2017年漢江河口段比降小于2011年。

圖5 漢江仙桃站流量過程Fig.5 Flow rate process of Hanjiang River in Xiantao圖6 長江武漢關站流量過程Fig.6 Flow rate process of the Yangtze River in Wuhan Customs

3.2 2017年秋汛后漢江河口段航道條件預測

2017年漢江上游來流量較2011年小，且下游長江水量略豐，2017年漢江河口段比降小于2011年。結合2011年秋汛特點及對航道條件的影響分析結論可知：

(1)預計淺區(qū)段淤積區(qū)域與2011年度基本一致。

(2)預計漢江河口段淺區(qū)段內淤積量將較2011年少，結合2017年1月河段內水深情況(見圖4)可知，2017年1月張家臺、熊家臺、胡家臺、黃金口灘段內水深分別約2.4 m、4 m、2.4 m、2.8 m，其中張家臺、胡家臺、黃金口灘段水深相對較小，遭遇2017年秋汛后，航道水深將進一步降低，需要關注以上河段內航道實際水深。

(3)隨著秋汛后淺區(qū)段的淤積體的快速沖刷，一般在次年淺灘即會調整至與一般年份基本一致。

4 小結

通過以上分析可以得出以下結論：

(1)漢江河口段同時受上游漢江來水和下游長江來水頂托的影響，兩江洪枯水發(fā)生規(guī)律略有差別，洪枯水遭遇情況和時間不一致，造成漢江河口段時有秋汛發(fā)生。

(2)漢江秋汛發(fā)生在漢江河口段不受頂托的枯季及漢江的大洪水期，其主要特點為漢江河口段比降大。

(3)通過2011年秋汛以來漢江河口段地形資料的分析可知，秋汛不會引起淺區(qū)段位置的變化，但引起淺區(qū)內較為明顯的淤積，而秋汛后淺區(qū)段的淤積體，以較快的速度沖刷，一般在次年淺灘即會調整至與一般年份基本一致，因而不會對河道形勢及長期演變規(guī)律產生影響。

(4)2017年秋汛較2011年秋汛的峰值小、比降緩，其引起的河段沖淤變化幅度將小于2011年；綜合2011年1月漢江河口段測圖，預計2018年航道條件將較2017年月略差，其中張家臺、胡家臺、黃金口灘段內將出現(xiàn)明顯礙航，但隨著秋汛后淺區(qū)段的淤積體的快速沖刷，一般在次年淺灘即會調整至與一般年份一致。