新水沙條件下長江大通河段大同圩崩岸治理效果及建議

潘世龍，李金瑞

(安徽省長江河道管理局，安徽 蕪湖 241000)

1 引言

受水沙條件變化及河勢調(diào)整影響，近十幾年來長江安徽段崩岸頻繁發(fā)生，長江大通河段大同圩段崩岸嚴重影響防洪安全及人民生命財產(chǎn)安全。2011年以來，大同圩段一直被列為崩岸預(yù)警區(qū)。2015年～2018年實施了安徽省長江崩岸應(yīng)急治理工程，其中大同圩段崩岸治理工程實施后，工程經(jīng)歷了2016年、2020年大水考驗，工程區(qū)河岸穩(wěn)定，達到了預(yù)期防護效果，經(jīng)濟和社會效益顯著。

本文通過多年水文、地質(zhì)、河道地形監(jiān)測資料分析，在掌握河勢演變特點及演變規(guī)律基礎(chǔ)上，結(jié)合近期來水來沙變化及崩岸區(qū)岸坡穩(wěn)定分析，探究崩岸原因。根據(jù)崩岸治理工程實施情況，采用工程實施前后及近期水下測圖對比，分析工程區(qū)岸坡穩(wěn)定情況及防護效果，總結(jié)崩岸治理經(jīng)驗，提出后續(xù)治理工程建議，為河道治理提供經(jīng)驗和技術(shù)參考。

2 三峽工程運行前后水沙變化

據(jù)大通水文站資料統(tǒng)計，三峽水庫蓄水前多年平均流量為28700 m3/s，歷年最大流量為92600 m3/s，歷年最小流量為4620 m3/s，多年平均徑流量9052億m3、輸沙量4.27億t。

三峽蓄水后，2003年～2017年資料統(tǒng)計，最大流量為70800 m3/s(2016年7月10日)，最小流量8380 m3/s(2004年2月8日)，年均徑流量8630億m3、輸沙量1.38億t，與蓄水前均值相比，來水略偏枯5%，來沙減少了68%，長江中下游形成清水下泄之勢。

3 大同圩崩岸原因分析

3.1 大同圩崩岸概況

大同圩崩岸段位于大通河段右岸九華河口至青通河口之間，崩岸區(qū)長約13 km(見圖1)。池州江堤大同圩段堤防外灘狹窄，寬約60 m～130 m，水流常年貼岸沖刷，歷史上實施了少量拋石護岸工程，其中上段五步溝1959年～1995年護岸長2.26 km，石方量1.687萬m3，下段同心段1992年～1999年護岸長2.25 km，石方量2.32萬m3。

2003年三峽工程試運行后，大同圩段崩岸頻繁發(fā)生，最大崩寬24 m，崩岸威脅江堤防洪安全及人民生命財產(chǎn)安全，2011年～2017年一直為安徽省長江崩岸預(yù)警區(qū)。2007年發(fā)生零散崩岸，2008年汛后崩岸發(fā)展，15+850～16+150段崩長180 m、崩寬20 m，距堤腳104 m；16+530～16+930段崩長280 m、崩寬24 m，距堤腳116 m；2011年～2013年崩岸進一步發(fā)展，2011年樁號16+100～16+250段崩岸長140 m、寬20 m，距堤腳120 m；2013年，樁號15+590～16+930段連續(xù)發(fā)生四處崩岸，分別為：15+590～15+690段崩岸長100 m、寬8 m，距堤腳78 m；樁號15+700～15+800段崩岸長100 m、寬13 m，距堤腳110 m；樁號15+900～15+950段崩岸長50 m、寬8 m，距堤腳80 m；樁號16+880～16+930段崩岸長50 m、寬15 m，距堤腳104 m。見圖1。

圖1 大同圩崩岸治理工程位置圖

3.2 崩岸原因分析

3.2.1 河勢演變分析

大通河段上起下江口，下至羊山磯，全長21.0 km，順直微彎分汊，其中下江口至梅埂為單一段，梅埂至羊山磯為分汊段，分汊段內(nèi)有和悅洲，最大河寬3.7 km，左汊為主汊，右汊為支汊，2011年7月分流比左汊占92.9%，右汊占7.1%。水流進入大通河段后，居中偏右下行，受右岸烏江磯挑流作用，主流向左過渡，頂沖左岸林圩拐進入左汊，貼老洲頭江岸下行，在上八甲向右過渡，貼和悅洲左緣，行至洲尾和右汊出流匯合。進入右汊的水流頂沖大同圩貼岸下行，在和悅洲尾部與左汊水流匯合流入下游銅陵河段。河段左岸系沖積平原，抗沖性能差，沿江筑有樅陽江堤，右岸自上而下有烏江磯、虎形山、羊山磯屹立江邊，九華河、青通河匯入長江，沿江筑有同義圩江堤和大同圩江堤，九華河口上游梅龍鎮(zhèn)建有大通水文站。本河段主要崩岸點有左岸的老洲頭、右岸的大同圩及和悅洲頭(見圖1)。

本河段江中主要有小鐵板洲與和悅洲，20世紀(jì)60年代～70年代兩洲連為一體，80年代中期兩洲間串溝沖開，進入右汊的水流一部分經(jīng)串溝自右向左流入左汊，之后串溝逐漸發(fā)展并整體向下游移動展寬，隨著串溝沖刷發(fā)展，和悅洲頭崩失，左緣崩退，上游小鐵板洲洲頭沖淤交替、尾部淤長，洲體向下游移動。

近50年來，大通河段河勢較為穩(wěn)定，局部河床發(fā)生調(diào)整變化。受進口段右岸烏江磯挑流作用的影響，河道左岸老洲頭(林圩拐～上下八甲)一帶河岸在20世紀(jì)70年代～90年代曾發(fā)生崩岸，經(jīng)治理后逐漸穩(wěn)定下來，近十幾年沖淤變化不大；左岸下八甲～大橋段為緩流區(qū)，河岸變化不大。右岸上游有烏江磯、下游有羊山磯屹立江邊，20世紀(jì)60年代～90年代末期，九華河口～青通河口段水流貼右岸下行，岸坡沖刷后退變化幅度不大，青通河口以下為羊山磯河岸穩(wěn)定少變；1998年～2020年，受上游來水條件及局部河勢調(diào)整變化影響，進口段右岸烏江磯挑流作用減弱，右岸中段九華河口～青通河口水流貼岸沖刷強度增大，岸坡沖刷后退，部分地段出現(xiàn)崩岸險情，其中：2004年右岸五步溝一帶略有沖刷，2011年較2008年0 m岸線沖刷后退約13 m，青通河口以下段岸線相對穩(wěn)定，2011年～2016年-10 m深槽略有發(fā)展，范圍向上下游均有所擴大。

綜合本河段河勢演變分析，因進口段右岸烏江磯挑流作用減弱，分流區(qū)次槽沖刷，貼右岸進入右汊的水流流速有所增加，右岸大同圩近岸呈沖刷之勢，局部地段曾發(fā)生崩岸，在水流長期貼岸沖刷作用下，崩岸將可能進一步發(fā)展，威脅右岸池州江堤大同圩段防洪安全，實施大同圩段崩岸治理工程是十分必要的。

3.2.2 河岸地質(zhì)狀況

根據(jù)大同圩崩岸區(qū)地質(zhì)勘探資料，鉆探深度40 m范圍內(nèi)的地基土屬第四紀(jì)全新世(Q4)沉積層，主要由粉質(zhì)黏土及粉土、砂土組成。岸坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)為薄蓋層雙層結(jié)構(gòu)亞類(Ⅱ1)，岸坡抗沖能力弱，綜合評價為穩(wěn)定性差岸坡。

3.2.3 崩岸區(qū)近岸岸坡分析

根據(jù)2008年～2014年大同圩段近岸河床水下測圖對比分析(見圖2)，岸線沖淤交替，總體呈沖刷后退態(tài)勢；上段(樁號15+000以上)深槽沖淤交替，以沖為主；中下段(15+000～20+000)深槽右緣總體呈沖刷態(tài)勢，最大變化幅度20 m。大同圩段岸坡較緩，部分斷面存在局部陡坡1∶2.5。

圖2 大同圩崩岸治理前近岸河床斷面變化圖

3.2.4 崩岸原因分析

綜合來水來沙、河岸地質(zhì)邊界條件、河勢演變及岸坡穩(wěn)定分析，大同圩段崩岸的主要原因有:

1)大通河段總體河勢基本穩(wěn)定，右岸大同圩段處于常年水流貼岸沖刷狀態(tài)，尤其是中下段水流沖刷強度大。

2)岸坡地質(zhì)抗沖刷能力弱，在水流長期沖刷作用下岸坡變陡，局部失穩(wěn)崩塌。

3)三峽工程運行后，下游安徽段來水來沙條件變化大，清水下泄導(dǎo)致河道沿程沖刷，加劇了水流對大同圩段沖刷強度。

4 大同圩崩岸治理及效果

4.1 治理措施

根據(jù)國家相關(guān)部門批復(fù)，2015年～2018年實施了安徽省長江崩岸應(yīng)急治理工程，該工程是國家172項重大水利項目中長江中下游干流河道治理的子項，治理范圍涉及安慶、池州、銅陵、蕪湖、馬鞍山等5個市，分布在長江上下三號等12個河段，共治理崩岸26處，護岸總長度50.5 km，該工程2019年12月通過竣工驗收。其中，大同圩段護岸對應(yīng)樁號15+000～19+840，護岸長4200 m，2015年10月開工，分2015年、2016年、2017年三個年度實施，2018年10月完工，主要建設(shè)內(nèi)容為水上干砌塊石護坡及水下拋石護腳，水下拋石長4200 m，寬30 m～40 m，均厚1.0 m，完成拋石量17.922萬m3，塊石護坡長500 m，完成干砌塊石1783 m3。

4.2 治理效果

通過工程區(qū)施工前后及完工后水下地形測圖對比分析(見圖3)，工程區(qū)近岸河床岸坡相對穩(wěn)定，局部略有淤積，護岸范圍外前沿深槽總體淤積抬高，局部深槽小幅沖刷下切。經(jīng)過2016年～2020長江大洪水考驗，護岸工程區(qū)岸坡保持穩(wěn)定，未出現(xiàn)崩岸險情，堤防防洪能力顯著增強，工程守護效果較好。工程實施消除了崩岸隱患，崩岸對防洪安全及人民生命財產(chǎn)安全的威脅基本解除，較好地保護沿岸人民生命財產(chǎn)安全，沿岸人民安全感大大提高，隨著護岸工程實施，大同圩段崩岸預(yù)警范圍逐年縮小，直至2018年解除預(yù)警，當(dāng)?shù)卣腿罕姺错戄^好，工程防護效果明顯，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

圖3 大同圩崩岸治理后河床斷面變化圖

通過分析同時注意到，大同圩崩岸區(qū)河床受沖刷趨勢仍未改變，工程實施后，雖然岸坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，但河道橫向沖刷受阻，河床向縱深方向發(fā)展，深槽部位仍然繼續(xù)處于沖刷狀態(tài)，應(yīng)加強觀測分析，遇不利情形及時采取加固工程措施，以發(fā)揮工程整體防護效果。

5 結(jié)論

近期，受三峽工程運行后水沙條件變化，水流對大通河段右岸大同圩段沖刷增強，該段河岸抗沖性差，河床沖刷下切，深槽向近岸發(fā)展，局部岸坡崩塌后退，威脅池州江堤大同圩段防洪安全及人民生命財產(chǎn)安全。隨著2015年～2018年大同圩段崩岸治理工程實施，已護岸段岸坡穩(wěn)定，崩岸預(yù)警解除，堤防防洪能力顯著增強，工程經(jīng)歷了2016年～2020年洪水期考驗，取得了較好的防護效果。因水流沖刷強烈、河岸抗沖性差，深槽仍呈沖刷之勢，局部河床向縱深方向發(fā)展，威脅已護工程穩(wěn)定及防洪安全，建議加強監(jiān)測分析，及時采取加固工程措施，發(fā)揮護岸工程整體效果。