長(zhǎng)江鎮(zhèn)揚(yáng)河段世業(yè)洲左汊口門(mén)演變分析與思考

凌 哲， 羅龍洪， 呂馨怡， 袁文秀， 劉 慶

(1.江蘇省水利工程規(guī)劃辦公室，江蘇 南京 210029； 2.江西省水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院， 江西 南昌 330029)

1 世業(yè)洲汊道概況

世業(yè)洲汊道位于長(zhǎng)江鎮(zhèn)揚(yáng)河段，河道的平面形態(tài)為左汊相對(duì)順直，右汊向南凹進(jìn)[1]。近百年來(lái)，世業(yè)洲右汊一直保持主汊地位，河勢(shì)基本穩(wěn)定。自1975年后，由于龍?zhí)稄澋腊l(fā)展、三江口凸嘴崩退、洲頭分流點(diǎn)下移等因素，左汊入流條件不斷改善，世業(yè)洲汊道進(jìn)入左興右衰的發(fā)展階段[2]。為此，從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，實(shí)施了鎮(zhèn)揚(yáng)一期、二期工程，工程完工后，鎮(zhèn)揚(yáng)河段的穩(wěn)定程度得到顯著提高，大幅崩塌現(xiàn)象不再出現(xiàn)。但二期工程穩(wěn)定了十多年后，世業(yè)洲左汊持續(xù)發(fā)展又呈上升勢(shì)頭，為進(jìn)一步控制世業(yè)洲左汊的發(fā)展，分別于2015年8月和2016年12月實(shí)施深水航道世業(yè)洲頭部潛堤工程和鎮(zhèn)揚(yáng)三期工程，2018年6月工程陸續(xù)完工后，世業(yè)洲左汊分流比得到有效降低。但深水航道世業(yè)洲頭部潛堤工程和鎮(zhèn)揚(yáng)三期工程給世業(yè)洲左汊口門(mén)部位的水流結(jié)構(gòu)帶來(lái)了重大變化，整治工程在發(fā)揮效益的同時(shí)，也持續(xù)承受著水流的強(qiáng)烈作用，已建工程遭到了嚴(yán)重破壞，與此同時(shí)也給世業(yè)洲左汊左岸岸坡穩(wěn)定性帶來(lái)了新的威脅。

2 長(zhǎng)江下游水沙特性

長(zhǎng)江下游水沙特性主要采用大通站水沙統(tǒng)計(jì)資料來(lái)分析。大通站來(lái)水來(lái)沙均主要集中在汛期(5—10月)。三峽水庫(kù)蓄水前，1950—2002年大通站多年平均徑流量為9 046億m3，多年平均流量為28 700 m3/s，輸沙量為4.27億t；三峽水庫(kù)蓄水后，2003—2019年大通站平均徑流量為8 638億m3，多年平均流量為27 365 m3/s，輸沙量為1.322億t，與蓄水前多年均值相比，大通站水量減少4.5%，輸沙量顯著減少，降幅為69.0%。

3 河床演變分析

3.1 世業(yè)洲汊道分流比變化

世業(yè)洲汊道分流比的多年水文測(cè)驗(yàn)資料表明：1959—1974年左汊平均分流比為18.66%；1975年后受三江口凸嘴崩退的影響，使洲頭分流點(diǎn)大幅下移，1976年世業(yè)洲左汊分流比發(fā)展到20.6%，其后20年間，左汊分流比處于緩慢發(fā)展的狀態(tài)，1996年達(dá)到26.4%，年平均增長(zhǎng)值為0.28%；2007—2016年的10年，左汊分流比不斷加大，至2016年4月，左汊分流比發(fā)展到42.38%，2017年3月，在鎮(zhèn)揚(yáng)三期部分工程、深水航道工程世業(yè)洲頭部潛堤工程完工后，左汊分流比下降至37.45%，工程效果明顯；2017—2019年左汊分流比逐漸穩(wěn)定，基本保持在37%左右。

從以上分流比變化過(guò)程看，近幾十年來(lái)世業(yè)洲左汊一直處于發(fā)展之中，鎮(zhèn)揚(yáng)三期部分工程、深水航道工程世業(yè)洲頭部潛堤工程實(shí)施后，世業(yè)洲左汊分流比明顯下降，工程效果明顯。

3.2 斷面平均流速分布

為了解世業(yè)洲汊道河勢(shì)情況和水文特性，在河段內(nèi)設(shè)置測(cè)流斷面，斷面位置如圖1所示，運(yùn)用ADCP斷面測(cè)流觀測(cè)世主大斷面和世左斷面2016年、2018年、2019年的垂線平均流速分布情況，測(cè)量結(jié)果如圖2～7所示，可見(jiàn)在深水航道頭部潛堤和鎮(zhèn)揚(yáng)三期工程實(shí)施前后，即2016年，世主斷面和世左斷面的最大流速均集中分布在斷面中部，而2018年工程完成后，世主斷面最大流速向左岸明顯偏移，世左斷面也略向左岸偏移，2019年世主斷面最大流速略向河段中央移動(dòng)，但整體依然偏向左岸，世左斷面的最大流速也集中在靠左岸的位置。初步說(shuō)明深水航道頭部潛堤和鎮(zhèn)揚(yáng)三期工程對(duì)世業(yè)洲左汊的水流結(jié)構(gòu)造成了一定影響，使斷面最大流速向左岸偏移，從而出現(xiàn)2017—2019年左岸岸坡崩塌的現(xiàn)象。

圖1 流速測(cè)量斷面(世主、世左斷面)位置示意圖

3.3 世業(yè)洲左汊口門(mén)河床沖淤變化分析

本次收集了世業(yè)洲左汊進(jìn)口段在深水航道頭部潛堤和鎮(zhèn)揚(yáng)三期工程實(shí)施以前、工程實(shí)施過(guò)程中、工程實(shí)施完成后3個(gè)階段的水下地形資料，從平面變化和斷面變化2個(gè)方面，分析相關(guān)整治工程給世業(yè)洲左汊進(jìn)口段的水下地形變化所帶來(lái)的影響。

3.3.1 平面變化

從平面上看，沖淤變化如圖2～3，深水航道頭部潛堤和鎮(zhèn)揚(yáng)三期工程實(shí)施以前，世業(yè)洲左汊口門(mén)段河床不斷增大，主流頂沖口門(mén)右岸，靠右岸2個(gè)深槽沖深發(fā)展、岸坡坡高岸陡，通過(guò)2015年3月水下地形圖可知，2個(gè)深槽長(zhǎng)度分別為1 044 m和874 m，深槽底部高程分別為-34 m和-35 m，槽內(nèi)最陡邊坡分別為1∶1.7和1∶1.6，而河床中部及左岸河床較為平緩，河底高程均高于-20 m，雖總體沖刷，但沖刷幅度較小。工程實(shí)施過(guò)程中，口門(mén)右岸2個(gè)深槽有所淤積，左岸持續(xù)沖刷，2015年3月至2017年2月右岸上游深槽淤積明顯，-20 m深槽槽尾向上游明顯淤退，最大淤退107 m、淤厚1.7 m，2015年-30 m槽面積為21 780m2，2017年縮小為13 244 m2，槽面積縮小40%，深槽內(nèi)邊坡依然較陡，左岸未護(hù)岸區(qū)域-15 m線靠岸沖退明顯，沖退約170～220 m，最大沖深約5.5 m。工程實(shí)施完成后，世業(yè)洲左汊口門(mén)部位的水流結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變化，左汊進(jìn)口段水下地形也相應(yīng)發(fā)生劇烈調(diào)整，左汊進(jìn)口段深泓左擺明顯，進(jìn)入左汊口門(mén)的水流由原來(lái)頂沖洲頭部位變?yōu)橹睕_左汊口門(mén)中部、偏左側(cè)河床，河床中部大幅刷深，靠右岸的2個(gè)深槽基本淤平，2017年2月至2018年3月靠右岸的2個(gè)深槽則淤高約15 m，槽內(nèi)高程淤積至-20 m左右，左岸十二圩河口上下游未護(hù)區(qū)域前沿-20 m以上近岸岸坡沖退嚴(yán)重，沖退30～100 m，近岸灘坎發(fā)生崩岸，口門(mén)中部河床底高程由原來(lái)的-15 m刷深至-35 m；2018年3月至2019年2月，靠右岸的2個(gè)深槽繼續(xù)淤積，-20 m線已淤失，左岸未護(hù)區(qū)域蘇北油庫(kù)前沿0～-20 m岸坡繼續(xù)有所沖退，沖退10～93 m，口門(mén)中部河床深槽沖刷明顯，-25 m槽面積由126 797 m2擴(kuò)大至174 292 m2，其內(nèi)原有的2個(gè)-30 m 槽連接貫通成1個(gè)面積為90 236 m2的大深槽，-35 m槽總面積也沖刷擴(kuò)大(圖4～7)。

圖2 2016年(洪季)世主大斷面垂線平均流速分布圖

圖3 2016年(洪季)世左斷面垂線平均流速分布圖

3.3.2 橫斷面變化

從斷面上看，斷面位置如圖1，斷面對(duì)比圖如圖8，世左1斷面位于十二圩河口略下游，截過(guò)右岸上游沖刷坑，可見(jiàn)該沖刷坑左側(cè)在2017年2月工程實(shí)施過(guò)程中略淤積，左岸未護(hù)岸區(qū)-15 m線出現(xiàn)大幅沖退，較2015年3月沖退約200 m；在2018年3月深水航道頭部潛堤工程實(shí)施完成后，上游沖刷坑淤積明顯，相對(duì)2017年2月淤厚約7 m，左岸未護(hù)區(qū)域近岸至江中深槽均出現(xiàn)明顯沖刷，0～-15 m岸坡靠岸沖退約20～60 m，深槽沖刷嚴(yán)重，最大沖深達(dá)20 m；2019年2月鎮(zhèn)揚(yáng)三期工程實(shí)施完成后，右岸沖刷坑基本淤平，-20 m線淤失，左岸0～-10 m近岸繼續(xù)靠岸沖刷，-10 m線相對(duì)2018年3月繼續(xù)靠岸沖退90m。世左2斷面截過(guò)右岸下游沖刷坑，可見(jiàn)該沖刷坑左側(cè)在2017年2月工程實(shí)施過(guò)程中基本無(wú)變化，左岸未護(hù)岸區(qū)-20 m線較2015年3月沖退約100 m；在2018年3月深水航道頭部潛堤工程實(shí)施完成后，該下游沖刷坑最深點(diǎn)相對(duì)2017年2月淤厚約11 m，-25 m、-30 m線淤失，左岸未護(hù)區(qū)域沖淤平衡，變化不大；2019年2月鎮(zhèn)揚(yáng)三期工程實(shí)施完成后，右岸沖刷坑繼續(xù)微淤積，左岸深槽微沖刷，沖深約1 m。

圖4 2018年(枯季)世主大斷面垂線平均流速分布圖

圖5 2018年(枯季)世左斷面垂線平均流速分布圖

圖6 2019年(洪季)世主大斷面垂線平均流速分布圖

圖7 2019年(洪季)世左斷面垂線平均流速分布圖

圖8 世業(yè)洲左汊進(jìn)口段典型斷面變化圖

4 結(jié) 論

(1)長(zhǎng)江下游鎮(zhèn)揚(yáng)河段世業(yè)洲汊道自實(shí)施鎮(zhèn)揚(yáng)三期部分工程和深水航道工程世業(yè)洲頭部潛堤工程后，雖世業(yè)洲汊道左興右衰的狀態(tài)得以改善，但世業(yè)洲左汊口門(mén)部位的河床沖淤調(diào)整較大，其中原洲頭左緣的2個(gè)貼岸深槽大幅淤積，而左汊口門(mén)中部及左側(cè)河床出現(xiàn)了大幅沖刷，左岸幸福河口段2017年、2018年連續(xù)發(fā)生坍塌崩退現(xiàn)象，-20 m以上近岸岸坡沖退約30～100 m，-25 m、-30 m深槽沖擴(kuò)明顯，已建口門(mén)護(hù)底工程的完整性遭到了嚴(yán)重破壞，給世業(yè)洲左汊左岸的防洪安全和岸線利用帶來(lái)了嚴(yán)重威脅。

(2)繼續(xù)加強(qiáng)治理保護(hù)。針對(duì)左汊進(jìn)口段中部深槽護(hù)底工程遭受到破壞及幸福河口段連續(xù)幾年坍塌崩退，水利部門(mén)已于2017年12月分別實(shí)施蘇北油庫(kù)段和蘇豪船舶重工有限公司應(yīng)急護(hù)岸工程、2018年3月實(shí)施蘇北油庫(kù)下游段近岸防護(hù)工程、2018年11月實(shí)施江岸坍塌應(yīng)急處理工程，同時(shí)利用鎮(zhèn)揚(yáng)三期整治工程計(jì)劃，變更部分工程設(shè)計(jì)用于該區(qū)域的防護(hù)。以上工程實(shí)施以來(lái)，近岸險(xiǎn)情有所緩解，但2019年汛期，未護(hù)工程區(qū)域河床仍出現(xiàn)較大規(guī)模的沖刷，為防止崩岸險(xiǎn)情再次發(fā)生，還需及時(shí)研究并實(shí)施有效治理措施，消除度汛安全隱患，維護(hù)鎮(zhèn)揚(yáng)三期護(hù)底工程的完整性，保障工程效益持續(xù)發(fā)揮。

(3)應(yīng)加強(qiáng)河道監(jiān)測(cè)，建立健全河道地形觀測(cè)長(zhǎng)效機(jī)制。河道整治工程具有較強(qiáng)的動(dòng)態(tài)性[3]，需持續(xù)加強(qiáng)對(duì)世業(yè)洲汊道水下地形監(jiān)測(cè)工作，系統(tǒng)積累河道地形資料，密切掌握河勢(shì)的發(fā)展變化，尤其對(duì)世業(yè)洲汊道分流比變化、左汊進(jìn)口段左岸的河床沖刷等進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)，以及對(duì)可能擴(kuò)大發(fā)展危及防洪安全的崩岸險(xiǎn)情提早進(jìn)行預(yù)警預(yù)報(bào)，以便提前采取應(yīng)急處置措施，保障防洪安全，維護(hù)河勢(shì)穩(wěn)定。

(4)建議開(kāi)展研究深水航道工程世業(yè)洲頭部潛堤工程等相關(guān)整治工程的后評(píng)價(jià)工作，分析其對(duì)世業(yè)洲汊道河勢(shì)變化的影響，掌握河勢(shì)發(fā)展新趨勢(shì)，增強(qiáng)岸線防護(hù)的主動(dòng)性，降低崩岸風(fēng)險(xiǎn)，保障防洪安全。