安徽省蕪湖長江大橋下游河道演變及治理對策

陳尚林

摘要：安徽省蕪湖長江大橋建成運行20 a來，受建橋及上中游水庫運用后水沙條件變化等多重因素影響，橋位下游局部河勢調(diào)整變化頻繁，對河勢穩(wěn)定、兩岸港口運行及航道穩(wěn)定帶來不利影響。對工程河段水下地形等資料進行了河勢演變分析。結(jié)果表明：蕪湖長江大橋建成后，該河段演變主要表現(xiàn)為陳家洲、曹姑洲及其前沿淺洲等洲灘沖淤擺動以及洲灘間串溝隨之交替變化，陳家洲、曹姑洲等洲灘不穩(wěn)、汊道沖淤反復(fù)演變。建議盡早實施曹姑洲分汊段整治工程和大拐護岸加固工程，穩(wěn)定蕪湖河段下段河勢及陳家洲汊道分流格局。

關(guān)鍵詞：河道演變;河勢調(diào)整;河道治理;蕪湖長江大橋;安徽省

中圖法分類號：TV147文獻標(biāo)志碼：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2021.08.006

文章編號：1006 - 0081（2021）08 - 0029 - 04

0 引 言

長江中下游區(qū)域是我國經(jīng)濟最為發(fā)達地區(qū)之一，良好而穩(wěn)定的河勢是進行經(jīng)濟建設(shè)的前提條件。然而，由于長江上中游水庫和跨江橋梁等涉江工程的建設(shè)，影響了河道的演變。研究新水沙條件下的河道演變規(guī)律， 開展長江河道治理規(guī)劃， 實施河勢控制工程， 可為沿江區(qū)域的社會經(jīng)濟發(fā)展提供支撐[1-2]。

針對長江中下游河段，特別是蕪湖河段的近期河道演變研究成果豐富。姚仕明等[3]認(rèn)為隨著丹江口水庫、三峽水庫等長江干支流大型水庫的建成，河道水沙條件發(fā)生了一系列變化，大通水文站多年平均含沙量減少，清水下泄將導(dǎo)致河道下切，坡腳沖深變陡，灘槽高差加大，岸坡趨于不穩(wěn)定。這些變化打破了長江中下游干流河道演變相對平衡的格局，使其沖淤過程與演變規(guī)律發(fā)生了新的變化[4]。通過遙感資料分析評估河道岸線的演變分析認(rèn)為，長江安徽段河道在1980～2000 年間依然呈現(xiàn)淤積特征，而 2000～2008 年間河道沖刷明顯[5]。谷霄鵬[6]認(rèn)為，近期蕪湖長江大橋上段深槽不斷沖刷變深，岸坡不斷沖刷變陡，河床將向縱深向發(fā)展，須加強大拐段河岸監(jiān)測分析。武榮[7]認(rèn)為長江蕪湖河段下段近期總體處于沖刷狀態(tài)，2007 年自蕪湖大橋至東梁山段的-20 m 深槽已全線貫通，應(yīng)防止新汊道的繼續(xù)擴大，以穩(wěn)定左汊分流比。

長江上大橋的建設(shè)對河道演變也產(chǎn)生了影響。通過對銅陵長江大橋建成后的河道演變分析認(rèn)為，該河段平面變形小，但工程對上下游河道、沙洲產(chǎn)生了一定的影響，主要表現(xiàn)為下游沙洲附近的灘槽沖淤明顯，分、匯流區(qū)主流擺動不確定[7-9]。呂平等[10]以馬鞍山長江大橋為例，通過概化模型和水槽模型試驗研究認(rèn)為，近岸橋墩越靠近主槽對局部河床變形影響越大，對岸坡穩(wěn)定的不利影響相對較大。

蕪湖長江大橋為特大公鐵兩用橋，位于蕪湖河段廣福磯下600 m處，2000年9月建成通車。大橋主橋路段呈正西至正東方向布置，采用低塔斜拉索加勁的連續(xù)鋼桁梁結(jié)構(gòu)，采用漂浮體系，上層為公路橋，下層為鐵路橋，正橋上部為五聯(lián)14孔。大橋所在的蕪湖河段系長江中下游重點河段。大橋建成運行后，也將對橋位附近河床及下游河道演變產(chǎn)生影響。因此，研究大橋下游河勢演變顯得尤為迫切。研究工作對于探索大橋附近河床沖淤演變的基本規(guī)律，分析新水沙條件下河道可能出現(xiàn)的新演變態(tài)勢，科學(xué)規(guī)劃河道治理并促進河道向穩(wěn)定的方向發(fā)展具有一定的理論價值和實際意義。 本文主要分析蕪湖長江大橋至東西梁山河段河道演變，并提出相應(yīng)治理對策。

1 河道及工程概況

蕪湖河段上起三山河口，下迄東西梁山，河道全長43 km。河段左岸筑有無為大堤，右岸是繁昌江堤、麻鳳圩江堤和蕪當(dāng)江堤。左岸除蛟磯、西梁山為天然山磯外，主要為沖積平原;右岸自上而下有弋磯山、廣福磯、四褐山、東梁山等山磯。陳家洲、曹姑洲均系現(xiàn)代沉積物組成，其抗沖性較差，可動性大。為了保障防洪安全、岸線利用、供水安全及航道穩(wěn)定，近幾年實施了大拐、黃山寺至張家灣、陳家洲右、曹姑洲心灘頭部及左緣、曹姑洲頭部及右側(cè)等護岸工程，在曹姑洲心灘左緣新建2條護底帶，在曹姑洲與陳家洲間2號串溝內(nèi)建設(shè)2條護底帶（圖1）。

蕪湖長江大橋建成時間與三峽水庫蓄水運行時間相近。據(jù)大通水文站實測資料統(tǒng)計，三峽工程運行以來，長江安徽段來水來沙變化明顯。三峽水庫蓄水前（1950～2002年）與蓄水后（2003～2017年）相比較，蓄水前多年平均徑流量9 052億m3，蓄水后減少了4.6%;蓄水前多年平均流量28 700 m3/s，蓄水后減少了4.7%。蓄水前多年平均輸沙量4.27億t，蓄水后減少幅度達67.9%;蓄水前多年平均含沙量0.479 kg/m3，蓄水后減少幅度達67%。

2 河道演變

2.1 歷史演變

蕪湖河段在大拐處有一個近于90°的急彎，形成歷史可追溯到1865年，經(jīng)河道左沖右淤、彎頂下移演變，至1934年彎道上段形成鯽魚洲，主流過鯽魚洲尾后緊貼伍顯外灘下行，主流北移，左岸大拐一帶河岸崩退，至20世紀(jì)60年代末江岸距無為大堤不到1.0 km。大拐下游2.0 km處的蛟磯，宋朝時尚在江中，清康熙時已靠左岸。大拐以下單一段河道變化不大，分汊段曹姑洲、陳家洲早在唐代即已形成，兩洲間在20世紀(jì)50年代尚可通航，近期已淤塞。陳家洲左汊100多年前呈鵝頭型，經(jīng)過淤積和切割，洲體變窄，在黃山寺附近仍可見左岸有3條牛軛湖的遺跡。東、西梁山隔江相立，古稱天門山，至今仍隔江相對。

2.2 近期演變

2.2.1 單一段

1998年后蕪湖段-20 m深槽自大拐貫通至弋磯山下，深槽尾部向下游延伸至廣福磯上游附近。大橋至外貿(mào)碼頭附近20世紀(jì)90年代初出現(xiàn)-20 m沖刷坑，之后逐年發(fā)展，深槽頭部穩(wěn)定在大橋上游280 m附近，深槽尾部逐年下延，2002年后深槽與下游四褐山附近沖刷坑相貫通。

青弋江口以下段右岸岸線多年來變化較小。左岸岸線建橋前沖淤交替、以淤為主，建橋后大拐至橋位上游仍呈淤積態(tài)勢，大橋至裕溪口段岸線略有沖刷后退。

2.2.2 分汊段

（1）洲灘變化。弋磯山至東西梁山段為分汊河型，20世紀(jì)60年代，自上而下依次有曹姑洲、新洲、陳家洲。1986年曹姑洲頭右緣沖開一條新的分流水道，切割下的新沙洲逐漸淤長，稱為淺洲。淺洲出水后逐漸發(fā)展壯大，2007年洲頭（0 m等高線）距大橋約980 m，之后淺洲頭沖刷后退，洲體隨著曹姑洲頭崩退而向下游延展。曹姑洲退縮與淺洲發(fā)展呈此消彼長、相互呼應(yīng)狀況。隨著時間的推移，陳家洲逐漸向下淤長，曹姑洲逐漸退縮下移靠近陳家洲，淺洲不斷發(fā)展，有取代曹姑洲之勢（圖2）。

（2）汊道變化。①左汊道長約13 km，上段（大橋至裕溪口貯木場）進口河床寬淺，江中淺灘淤漲左右擺動頻繁。左汊道下段近40 a來的演變主要表現(xiàn)為進口河床拓寬，江中淺灘淤長且左右擺動頻繁。黃山寺至張家灣為左汊彎道段，稱為北水道，歷史上變化較頻繁且變化幅度較大。1976～1998年深槽整體左移500～600 m。2002年左汊左岸黃山寺至張家灣段護岸工程實施后，該段深槽左移進程減緩，2002～2020年北水道河槽相對穩(wěn)定。②受天然節(jié)點四褐山、東梁山控制，右汊河道平面形態(tài)呈藕節(jié)狀。右汊內(nèi)-10 m深槽與上下游貫通，深槽位置及走向變化不大，上段因淺洲淤長，深槽左緣對應(yīng)淺洲位置沖淤變化較頻繁，總趨勢為向江中淤積;下段因江中淺灘淤長，深槽右緣對應(yīng)淺灘位置沖淤變化較頻繁，2007年，-20 m深槽尾部與下游深槽貫通。2010年后，自大橋至東梁山段-20 m深槽已全線貫通。

（3）汊道分流分沙變化。據(jù)近40多a來統(tǒng)計，曹姑洲、陳家洲汊道歷年次分流比右汊明顯大于左汊。分流比隨著汊道的演變而相應(yīng)變化，低水期水流主要集中在右汊，中高水期左汊分流比有所增大。左汊分流比在高水期約為30%～40%，低水期約為10%左右。分沙比與分流比變化相一致，同期左汊分沙比略高于分流比。從同水位分流比情況看，近期左汊處于衰退期，右汊處于發(fā)展期。

2.3 演變趨勢

歷史上，蕪湖河段發(fā)生過的較大變化包括：大拐段左移下挫，分汊段曹姑洲、陳家洲周期性演變，張家灣段河道大幅度左右擺動等，而近期大拐護岸工程、黃山寺至張家灣段、陳家洲右緣護岸工程的實施，減緩了該河段下段自然演變進程，基本控制了下段總體河勢。

蕪湖長江大橋建成后，從大橋附近下游河道地形變化分析可知，左岸沖刷明顯，右岸較為穩(wěn)定;主河床0 m等高線從1997～2010年向下游方向基本沒變，從2010～2016年向下游推移了400 m;-5 m等高線從1997～2010年向下游推移了800 m，從2010～2016年向下游推移了1 250 m;表明主河床向下游的深切在加大（圖3）。從大橋以下蕪湖河段演變分析可知，因曹姑洲頭及其左右緣整治工程未實施，分汊段洲灘、汊道沖淤變化仍較頻繁，左汊上段裕溪口一帶深槽仍將左右擺動，河床仍處于不穩(wěn)定狀況，左汊下段黃山寺至張家灣段相對穩(wěn)定。淺洲與曹姑洲間以及曹姑洲與陳家洲間汊道發(fā)展，將分一部分水流自左汊流入右汊（見圖2）。

3 河道治理措施建議

蕪湖河段下段總體河勢相對穩(wěn)定，分汊段洲灘、汊道沖淤變化頻繁，對局部河勢及左汊裕溪港區(qū)利用較為不利。結(jié)合蕪湖大橋建橋后下游河道演變分析，建議抓住有利時機實施曹姑洲分汊段河道系統(tǒng)治理。

（1）大拐護岸加固工程。自20世紀(jì)70年代實施大拐護岸工程以來，實際護岸長度約13 km，近期水流對大拐頂沖部位呈下移趨勢，在水流長期強烈沖刷作用下，已護工程區(qū)深槽沖刷，部分地段引發(fā)新的崩岸，建議抓緊對大拐護岸中下段長約6 km范圍進行全面加固，形成穩(wěn)定的河勢控導(dǎo)工程。

（2）曹姑洲分汊段河道治理。建議采取工程措施，封堵潛洲與曹姑洲及曹姑洲與陳家洲間汊道（串溝），穩(wěn)定曹姑洲、陳家洲左右汊道，保持左右汊分流比及右汊為主的分流格局。抓住有利時機對潛洲洲頭實施護灘及導(dǎo)流工程，防止?jié)撝捱M一步?jīng)_刷后退，為形成穩(wěn)定的陳家洲汊道分流口創(chuàng)造有利條件，根據(jù)兩岸港區(qū)運行需要以及航道治理的要求，適當(dāng)調(diào)整陳家洲左右汊分流比。

（3）黃山寺至張家灣段護岸工程下延。2001年長江隱蔽工程對黃山寺至張家灣段實施護岸工程后，陳家洲左汊彎道段河道逐漸趨于穩(wěn)定，彎道凸岸陳家洲左緣小幅度向下淤長，為遏制陳家洲左汊進一步向彎曲方向發(fā)展，近期應(yīng)加強觀測，適時采取黃山寺至張家灣段護岸下延工程措施。

（4）陳家洲右緣護岸工程加固。根據(jù)河勢演變分析，近期受陳家洲與曹姑洲間串溝出流下壓作用和四褐山挑流減弱作用雙重影響，水流對陳家洲右緣頂沖作用減弱。因洲灘、汊道沖淤調(diào)整頻繁，近期加強觀測，根據(jù)水流頂沖強度及陳家洲右緣岸坡變化情況，適時采取加固工程措施，以穩(wěn)定陳家洲右汊下段河勢，為下游河段河勢穩(wěn)定創(chuàng)造有利條件。

4 結(jié) 語

蕪湖河段歷史上變化較大，2001～2002年大拐、黃山寺至張家灣、陳家洲右緣等長江隱蔽工程實施后，總體河勢相對穩(wěn)定。2000年蕪湖長江大橋建成運行，主要呈沖刷狀態(tài)，橋位下游局部河勢調(diào)整變化頻繁，主要表現(xiàn)為陳家洲、曹姑洲及其前沿淺洲等洲灘沖淤擺動以及洲灘間串溝隨之交替變化，陳家洲、曹姑洲等洲灘不穩(wěn)、汊道沖淤反復(fù)的演變，對河勢穩(wěn)定、兩岸港口運行及航道穩(wěn)定帶來不利影響。建議盡早實施曹姑洲分汊段整治工程和大拐護岸加固工程，穩(wěn)定蕪湖河段下段河勢及陳家洲汊道分流格局。

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（編輯：李 慧）