天興洲沙嘴特征與演化研究

周 傳 友

(長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430100)

沙嘴指示方向可以反映岸線周圍的沿岸流的傳輸方向[1]，通過(guò)對(duì)天興洲心灘尾部沙嘴的實(shí)地考察，并結(jié)合衛(wèi)星圖像的觀察，搞清了天興洲心灘尾部沙嘴的特征及其成因，以及沙嘴指示動(dòng)力方向的意義。前人大多通過(guò)天興洲來(lái)水來(lái)沙來(lái)分析河道的演化[2，3]，很少研究天興洲沙嘴。春季天興洲心灘尾部沙嘴北側(cè)指示方向與岸線斜交指向下游，而南側(cè)則近乎垂直指向上游，說(shuō)明整個(gè)心灘的動(dòng)力系統(tǒng)有朝北的趨勢(shì)，預(yù)示著天興洲心灘后期將逐步向左汊方向移動(dòng)。

1 區(qū)域概況

天興洲，原名江心洲，地理位置位于武漢青山區(qū)青山鎮(zhèn)、江岸區(qū)諶家磯兩地所在的長(zhǎng)江段江心。武漢天興洲分汊河段位于武漢河段的下段，自武漢長(zhǎng)江大橋至陽(yáng)邏，天興洲分河道為左右兩汊，目前天興洲左汊為支汊，右汊為主汊[4]。從地質(zhì)學(xué)角度認(rèn)識(shí)天興洲，其為一個(gè)心灘，且是一個(gè)特殊的心灘，其位于河道曲流處。圖1是天興洲衛(wèi)星圖像，從圖1中可以看出，整個(gè)研究區(qū)位于天興洲的尾部，是一典型的沙灘環(huán)境。長(zhǎng)江水開始在此處分叉，在沙灘岸線分布著沙嘴。

2 天興洲沙嘴的特征

沙質(zhì)沙嘴的形成與演變和沿岸輸沙有密切關(guān)系，影響沿岸輸沙最基本的因素是泥沙來(lái)源和動(dòng)力條件，泥沙運(yùn)動(dòng)的方式受風(fēng)浪方向和岸線走向的控制[5]。王永紅研究了榮成灣泥沙運(yùn)動(dòng)方式，風(fēng)向與海岸斜交，導(dǎo)致泥沙主要沿岸做縱向運(yùn)動(dòng)，為沙嘴的形成提供了基本條件。王永紅研究的進(jìn)步之處是計(jì)算了沿岸輸沙量的具體量值。武漢屬于典型的亞熱帶季風(fēng)性氣候[6]。夏季天興洲水位上升，冬季下降。天興洲是一個(gè)特殊的心灘，其位于河道曲流處，長(zhǎng)江水在此處分叉。圖2是天興洲心灘尾部的示意圖。

從圖2可以看出，天興洲心灘尾部北側(cè)沙嘴指向與心灘岸線斜交并朝向下游，而天興洲心灘尾部南側(cè)沙嘴指向與心灘岸線近乎垂直甚至朝向上游。一般情況下，在順?biāo)畡?dòng)能的改造作用下，心灘兩側(cè)的沙嘴會(huì)指向勢(shì)能低的一側(cè)，即大自然中河流的下游方向。針對(duì)天興洲心灘尾部南側(cè)出現(xiàn)的這種“反?！钡刭|(zhì)現(xiàn)象，進(jìn)一步細(xì)化天興洲心灘尾部南北兩側(cè)沙嘴。圖3是對(duì)圖2中的天興洲心灘尾部南北兩側(cè)沙嘴放大之后的示意圖。

從圖3可以更細(xì)致詳盡地看出：天興洲心灘尾部北側(cè)，在順?biāo)髯饔孟?，沙嘴的指向總體是朝下游的；而天興洲心灘尾部南側(cè)，沙嘴的指向卻是朝上游的。南北兩側(cè)沙嘴的指向截然不同，南側(cè)沙嘴的指向似乎不合常理。通過(guò)實(shí)地考察并結(jié)合衛(wèi)星圖像，重點(diǎn)對(duì)南側(cè)沙嘴指向進(jìn)行成因分析，其重要影響因素有：1)地理位置，如前所述，天興洲是一個(gè)特殊的心灘，其位于河道曲流處，當(dāng)長(zhǎng)江水以直線方向順流而下時(shí)，遇到河曲的阻擋，南側(cè)(右汊)水流會(huì)出現(xiàn)回流現(xiàn)象，根據(jù)實(shí)地考察，天興洲心灘尾部南側(cè)存在一個(gè)較大的灣口，充分印證了回流作用；2)風(fēng)向，春夏時(shí)節(jié)，天興洲總體盛行南風(fēng)，風(fēng)力近乎垂直指向心灘南側(cè)岸線，于是波浪具有較強(qiáng)向北運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力；3)航運(yùn)，通過(guò)實(shí)地考察發(fā)現(xiàn)，天興洲段航船僅在心灘南側(cè)航道行駛，增強(qiáng)了波浪垂直心灘尾部岸線運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力。綜合以上三個(gè)主要因素，造成了天興洲心灘尾部南北兩側(cè)沙嘴指向的差異性，南側(cè)泥沙主要沿心灘尾部岸線做縱向運(yùn)動(dòng)，總體指向與心灘岸線垂直甚至有微向上游傾斜的趨勢(shì)。由于秋冬天興洲段水位下降，所以長(zhǎng)江水對(duì)天興洲心灘的改造主要集中在春夏。

3 天興洲演化

據(jù)李志威考證，天興洲處在長(zhǎng)江中游武漢河段的微彎分汊河段，北汊為支汊，南汊為主汊和主航道。1930年以來(lái)，天興洲左汊由于淤積而漸衰退，右汊發(fā)展為主汊，到了20世紀(jì)70年代右汊完全成了主汊，但河道深泓線橫向擺動(dòng)幅度增大，天興洲洲頭淺灘從60年代逐漸淤長(zhǎng)，1980年—1985年，洲頭淺灘形成，90年代洲頭與淺灘之間出現(xiàn)竄溝且竄溝隨洲頭崩退而下移，1991年6月～2002年11月，洲頭15 m等高線表現(xiàn)為沖刷后移的趨勢(shì)，洲頭累計(jì)沖刷后退1 320 m，1998年洪水期間沖刷幅度最大[7-9]。這里需要更正的是，對(duì)于河流相心灘頭尾的定義，心灘的頭位于下游，心灘的尾位于上游。所以，李志威所述的洲頭其實(shí)是心灘的尾。據(jù)王博等考察，三峽水庫(kù)蓄水后，含沙量大幅度減少、年中小水歷時(shí)延長(zhǎng)和中洪水歷時(shí)縮短，上游來(lái)水來(lái)沙條件有利于天興洲右汊主汊地位的鞏固與發(fā)展，左汊會(huì)處于緩慢衰退的趨勢(shì)，枯水期斷流流量會(huì)逐漸增加，但高洪水期仍能維持一定的過(guò)流能力[10]。

綜合前人對(duì)來(lái)水來(lái)沙的研究，天興洲年均來(lái)水量會(huì)進(jìn)一步減少，含沙量也會(huì)隨之減少。結(jié)合天興洲尾部沙嘴的特征，在整體南向風(fēng)力作用下，天興洲南側(cè)向北遷移的速度會(huì)大于北側(cè)，在航運(yùn)的作用下，波浪對(duì)天興洲的改造會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)，天興洲整體向北遷移的趨勢(shì)會(huì)加劇。因此，天興洲在向下游漂移的過(guò)程中，整個(gè)天興洲心灘會(huì)逐步向左汊方向移動(dòng)。基于此項(xiàng)研究，應(yīng)該加大對(duì)天興洲的整治力度，特別是護(hù)欄建設(shè)和河道淤積清理，保證汛期安全[11]。

4 結(jié)語(yǔ)

1)基于天興洲特殊的地理位置，其尾部南側(cè)沙嘴的指向具有特殊性，即近乎垂直岸線并有指向上游的趨勢(shì)。這一切都是其地理位置和多種動(dòng)力因素綜合作用的結(jié)果，本文把地理位置、風(fēng)向和航運(yùn)三個(gè)因素作為最主要的因素。

2)通過(guò)綜合來(lái)水來(lái)沙并結(jié)合天興洲尾部沙嘴的特征，預(yù)測(cè)整個(gè)天興洲心灘會(huì)向著左汊方向遷移。必須結(jié)合天興洲的自然演化趨勢(shì)，加大整治力度，保證生態(tài)安全，尤其要注重汛期防護(hù)。