2021年長江荊江河道再查勘與治理新認(rèn)識(shí)

董耀華 李凌云 王維國 唐峰

摘 要：對(duì)長江荊江河道進(jìn)行了再查勘，初步提出了河勢(shì)變化、崩岸護(hù)岸、河道治理、岸線利用以及航道航運(yùn)等荊江治理的新認(rèn)識(shí)與對(duì)策建議。荊江河床仍處于劇烈演變之中，洞庭湖口侵蝕基準(zhǔn)面作用不斷增強(qiáng);上荊江岸線近期有停止崩塌甚至出現(xiàn)淤積的變化趨勢(shì)，下荊江出現(xiàn)同一洲灘岸線崩塌與淤積分界現(xiàn)象;荊江護(hù)岸與護(hù)灘作用與效果十分有限，荊江“調(diào)整河床”治理措施的實(shí)施與研究有待加強(qiáng);荊江岸線利用工程普遍存在利用率不高和侵占河道嚴(yán)重等問題，建議實(shí)行岸線利用工程數(shù)量與長度總量控制;三峽—葛洲壩船閘“壓船”問題十分嚴(yán)重，初步構(gòu)思的“三峽—荊江新運(yùn)河航道”具有航運(yùn)、水資源利用與防洪等綜合功能和效益。荊江治理是長江治理保護(hù)的重要內(nèi)容，具有樣板與示范效應(yīng);建議持續(xù)加強(qiáng)荊江河道監(jiān)測(cè)與科學(xué)研究，密切關(guān)注荊江河勢(shì)演變與治理保護(hù)。

關(guān)鍵詞：荊江;河勢(shì);大中小規(guī)模河床演變;侵蝕基準(zhǔn)面;河岸沖刷與崩塌;河道治理;岸線利用;運(yùn)河航道

中圖法分類號(hào)：TV85 ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.19679/j.cnki.cjjsjj.2021.0402

1 ?荊江河道再查勘

荊江是長江中游的一個(gè)河段，上起長江三峽出口宜昌下游約60 km的枝城，下至洞庭湖水系入?yún)R處的城陵磯（見圖1）[1]。2021年4月13—16日，水利部長江水利委員會(huì)組織河道查勘隊(duì)，對(duì)長江中游荊江河段（洪湖—監(jiān)利—荊州—宜昌）進(jìn)行了為期4天的自下游而上游的河道查勘。查勘方式包括乘船沿江查看、上岸實(shí)地查勘和無人機(jī)航拍等;查勘重點(diǎn)為河道洲灘、崩岸護(hù)岸、分匯流口、岸線利用以及航道航運(yùn)等。筆者曾多次參加過荊江河道查勘，最近一次查勘時(shí)間是2017年4月。

荊江流經(jīng)江漢平原與洞庭湖平原之間，水量豐沛，航運(yùn)發(fā)達(dá)，是貫通我國東西的水上交通要道。然而，由于荊江地區(qū)地勢(shì)低洼，長江上游帶來的大量泥沙在此沉積，形成較高河床，荊江河槽泄流能力很低，兩岸堤防險(xiǎn)峻，歷史上洪水災(zāi)害非常頻繁和嚴(yán)重;加上荊江河道演變復(fù)雜，崩岸嚴(yán)重，對(duì)防洪、航運(yùn)、兩岸工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及下游河道均有重大不利影響。

隨著長江上游來水來沙、三峽水庫正常蓄水運(yùn)用、干支流新建水庫投運(yùn)以及水庫群聯(lián)合調(diào)度運(yùn)用等流域水沙與河流情勢(shì)的變化，長江中下游河道（首先是荊江河道）河勢(shì)將長期處于不可逆轉(zhuǎn)的劇烈變化之中，對(duì)荊江河道進(jìn)行持續(xù)查勘與重新認(rèn)識(shí)是十分及時(shí)和必要的。

2 ?荊江治理新認(rèn)識(shí)

三峽工程建成運(yùn)用之前（2002年之前）荊江治理以防洪為主，治理工程包括：荊江大堤、荊江分洪工程、下荊江裁彎工程、調(diào)弦口建閘、葛洲壩樞紐工程以及護(hù)岸工程等;三峽工程建成運(yùn)用之后（2003年以后）荊江治理轉(zhuǎn)向河勢(shì)控制、航道治理以及岸線開發(fā)利用為主，目前治理工程仍然以護(hù)岸、護(hù)灘和少量護(hù)底為主，缺乏系統(tǒng)性和綜合性治理。因此，有必要對(duì)荊江河道的河勢(shì)變化、崩岸護(hù)岸、河道治理、岸線利用、航道航運(yùn)等進(jìn)行重新認(rèn)識(shí)與理論探討。

2.1 ?河勢(shì)變化

基于張瑞瑾[2]河勢(shì)定義和蘆田和男[3]“大中小規(guī)模”河床演變劃分，荊江河勢(shì)變化（“大規(guī)模河床演變”）近期表現(xiàn)出如下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）荊江河床仍處于劇烈演變之中;上荊江沖刷強(qiáng)度有所減緩，前期崩塌嚴(yán)重的洲灘出現(xiàn)沖刷減緩、沖淤平衡甚至淤積情況;下荊江雖然仍然處于嚴(yán)重的沖刷下切階段，但也出現(xiàn)了個(gè)別洲灘（特別是岸線）沖淤交替現(xiàn)象。（2）洞庭湖口（城陵磯）上、下長江干流河道的水沙特性差異明顯——三峽水庫蓄水前湖口以上干流河道水渾，以下水變清（洞庭湖水清）;三峽水庫蓄水后正好相反，湖口以上干流河道水清，以下水變渾（洞庭湖水渾）;加之洞庭湖匯流量占干流比例及影響的提升，洞庭湖口作為長江中下游干流河道侵蝕基準(zhǔn)面的作用不斷增強(qiáng)。（3）荊江四口分流變化、影響及作用存在明顯差異，應(yīng)“區(qū)別性”對(duì)待與研究;松滋口—蘆家河淺灘侵蝕基準(zhǔn)面仍在發(fā)揮作用。（4）三峽水庫蓄水初期下荊江曾出現(xiàn)過彎道凸岸段普遍沖刷的“異?！爆F(xiàn)象，筆者認(rèn)為：這是荊江河道劇烈和普遍沖刷的“正?！爆F(xiàn)象，因?yàn)橹挥袥_淤平衡的穩(wěn)定河灣才表現(xiàn)出凹岸沖刷、凸岸淤積的“正常”演變規(guī)律[4]。

分析這些特點(diǎn)，可獲得對(duì)長江中下游河勢(shì)變化一些新的認(rèn)識(shí)。類似于松滋口—蘆家河淺灘和洞庭湖口，三峽水庫蓄水后鄱陽湖口、長江口及太湖入江口等侵蝕基準(zhǔn)面對(duì)長江中下游干流河勢(shì)控制作用也在增強(qiáng);正是上游三峽水庫調(diào)水?dāng)r沙引起的“沿程沖刷”和中下游系列侵蝕基準(zhǔn)面引起的“溯源沖刷”，共同導(dǎo)致了長江中下游干流河道的長期沖刷與河勢(shì)調(diào)整。筆者將三峽水庫蓄水后長江河床演變歸納為4個(gè)遞進(jìn)階段——水庫泥沙淤積、下游河道沖刷、江湖關(guān)系變化和河勢(shì)變化調(diào)整，并提出了長江中下游防洪與治河十大新問題（圖2）[5]。

另外，三峽水庫蓄水后荊江及長江中下游河勢(shì)劇烈調(diào)整還增加了河道沖淤量計(jì)算的難度與誤差。計(jì)算方法上：只有在河道沖淤基本平衡與造床條件下，地形法與輸沙量法計(jì)算的河道沖淤量才較為接近[6]，顯然荊江及長江中下游干流目前偏離河道沖淤平衡較遠(yuǎn)。測(cè)量方法上，基于Watson等人[7]實(shí)際輸沙量為實(shí)測(cè)與漏測(cè)輸沙量之和的劃分方法，蓄水前后干流河道懸沙垂線分布、河床粗化等變化勢(shì)必極大地改變漏測(cè)輸沙量的占比，進(jìn)而導(dǎo)致實(shí)際輸沙量及河道沖淤量的測(cè)量和計(jì)算誤差與不確定性。

2.2 ?崩岸護(hù)岸

河道崩岸實(shí)際上可分解為河道水流和河岸徑流因子主導(dǎo)的“河岸沖刷”（Stream bank Erosion）與泥沙組成和河岸地質(zhì)因子主導(dǎo)的“河岸崩塌”（Bank Failure）兩個(gè)過程或階段。荊江崩岸通常劃分為“條崩”與“窩崩”兩大類，這與密西西比河下游岸坡<600的“滑動(dòng)崩塌”（Rotational failure）與岸坡>600的“條塊崩塌”（Planar slip failure）崩岸劃分[7]可以相互印證與借鑒。

荊江崩岸與上下荊江河勢(shì)變化（“大規(guī)模”河床演變）與洲灘變化（“中規(guī)?！焙哟惭葑儯┑让芮邢嚓P(guān)且基本一致，但是具體的崩岸段位置及強(qiáng)度還要受到近岸水流及局部沖刷（“小規(guī)?！焙哟惭葑儯┑挠绊懪c控制。上荊江三峽水庫蓄水初期崩塌嚴(yán)重的岸線近期有停止崩塌甚至出現(xiàn)淤積的變化趨勢(shì)，淤積岸段包括洲灘匯流口和洲頭等（如：柳條洲岸線基本停止崩塌，支汊匯流口與江口洲之間夾江出現(xiàn)大片淤積區(qū)）。下荊江洲灘岸線仍然以崩塌為主，但也存在淤積岸段，甚至出現(xiàn)同一洲灘岸線崩塌與淤積分界現(xiàn)象（如：八姓洲頭岸段）;一般崩塌岸線長且岸坡陡，淤積岸線短且岸坡緩，且崩塌或淤積主要受河道近岸水流及河勢(shì)控制，與河岸洲灘地質(zhì)條件關(guān)系不大。

荊江河道大多數(shù)護(hù)岸工程仍然發(fā)揮著護(hù)岸作用，查勘發(fā)現(xiàn)：很多護(hù)岸護(hù)坡段還生長了植被覆蓋層，但也存在新崩塌未護(hù)段、護(hù)岸段淤積、護(hù)岸工程老化或再崩塌等現(xiàn)象。Watson等人[7]將密西西比河下游護(hù)岸總結(jié)為“表層護(hù)岸”（包括拋石、自適應(yīng)護(hù)岸、剛性護(hù)岸、柔性護(hù)岸等）、“非接觸護(hù)岸”（包括丁壩、順壩、導(dǎo)流等）和“植被護(hù)岸”3類工程形式，荊江護(hù)岸形式、方法、材料和效果等也有待于總結(jié)與提升。

2.3 ?河道治理

河道系統(tǒng)治理應(yīng)包括“穩(wěn)定河岸”（Bank stabilization）、“調(diào)整河床”（Grade control）和“調(diào)控水流”（Flow control）等3類治理措施[7]，由于治理對(duì)象與機(jī)理不同，不同措施之間雖然可能相互影響，但通常是不可相互替代的。目前荊江治理的主要工程形式是護(hù)岸與護(hù)灘，它們均屬于“穩(wěn)定河岸”措施，主要作用是防御近岸沖刷、保護(hù)岸灘崩塌和提高岸坡穩(wěn)定性等;對(duì)于河道沖淤與河勢(shì)洲灘變化十分劇烈的荊江河道，護(hù)岸與護(hù)灘工程的作用與效果是十分有限的，不宜過分夸大。

“調(diào)整河床”措施主要是通過調(diào)整河道坡降，以求達(dá)到河床沖淤平衡目標(biāo)，其理論基礎(chǔ)基于Lane（1955）[8]平衡關(guān)系式（圖3）：

式中：Q為流量;S為坡降;QS為床沙質(zhì)輸沙率;D50為床沙中值粒徑。

荊江“調(diào)整河床”治理措施的實(shí)施與研究相對(duì)較少，葛洲壩工程（作為三峽工程反調(diào)節(jié)水庫大壩）和宜昌河段胭脂壩護(hù)底工程等具有“調(diào)整河床”措施的作用和效果，筆者曾參與過的長江中游河床下切與節(jié)點(diǎn)控制治理的初步研究[9]也屬于這類治理措施，但距離實(shí)施還較遠(yuǎn)。亞祖河（Yazoo）（密西西比河支流）成功治理實(shí)例與經(jīng)驗(yàn)[7]僅適用于中小河流，有關(guān)大江大河的治理實(shí)例與研究成果鮮有報(bào)道。

“調(diào)控水流”治理措施的核心是調(diào)控河道流量，與荊江治理相關(guān)的這類措施有三峽工程、引江濟(jì)漢口門工程以及荊江四口建閘工程等，但我國一般將這類大型工程劃歸為水利工程而不是河道治理工程。

2.4 ?岸線利用

研究與治理荊江河道既是為了保護(hù)與修復(fù)荊江，但也不可回避利用荊江特別是河道岸線利用工程問題。本次查勘中發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)的荊江河道岸線利用現(xiàn)狀、問題及其建議如下。（1）荊江河道岸線碼頭工程的利用率普遍不高，存在“曬太陽”現(xiàn)象;碼頭棧橋和平臺(tái)侵占河寬現(xiàn)象嚴(yán)重，有待“最小化”優(yōu)化設(shè)計(jì)，碼頭結(jié)構(gòu)形式有待規(guī)范與優(yōu)化;建議松滋口（蘆家河段）以下河段的碼頭平臺(tái)慎用阻水過大的多層樁梁結(jié)構(gòu)形式等。（2）查勘經(jīng)過的9座跨越大橋的交通流量均不高，建議合理優(yōu)化公路鐵路跨河布局，嚴(yán)格控制新建大橋;鑒于荊江河道劇烈的沖刷下切與主流擺動(dòng)，建議大橋設(shè)計(jì)優(yōu)先采用跨度大的“懸臂橋型”而不是傳統(tǒng)的“斜拉橋型”。（3）查勘經(jīng)過的過江電纜較多，影響河勢(shì)與航運(yùn)，建議嚴(yán)控新增，嘗試水下河底穿越形式等。

基于河湖岸線洲灘利用對(duì)河湖功能影響的初步研究，筆者曾提出過河流岸線利用的“零增長”基本原則建議[10]。在此基礎(chǔ)上，本文進(jìn)一步提出河流岸線利用的“合理高效利用”最終目標(biāo)建議。針對(duì)荊江河勢(shì)變化特點(diǎn)與岸線利用現(xiàn)狀，具體建議：（1）全面評(píng)估荊江河道已建岸線工程的利用效率與經(jīng)濟(jì)效益，核減岸線利用工程的數(shù)量與長度，適時(shí)“關(guān)停并轉(zhuǎn)”;（2）基于“零增長”基本原則和“合理高效利用”最終目標(biāo)，實(shí)行岸線利用工程數(shù)量與長度總量控制，對(duì)新增項(xiàng)目實(shí)行更嚴(yán)格的科學(xué)論證與許可審批。

2.5 ?航道航運(yùn)

在航道方面，盡管荊江河段實(shí)施和規(guī)劃的航道整治工程很多，涉及河道洲灘整治、深水航道建設(shè)以及雙線航道規(guī)劃等，然而上荊江航道“卡口段”蘆家河淺灘段的航道與通航條件至今仍未見明顯改善。

在航運(yùn)方面，三峽—葛洲壩船閘“壓船”問題十分嚴(yán)重，自下游而上游越靠近宜昌港，錨地停泊積壓船只越多，既影響了荊江正常航運(yùn)，也影響了船運(yùn)效益。雖然通過船閘優(yōu)化調(diào)度，船舶優(yōu)化設(shè)計(jì)等措施可暫時(shí)緩解“壓船”問題，但最終解決方案還是建設(shè)三峽第二航運(yùn)通道。為此，本文提出了“三峽—荊江新運(yùn)河航道”初步構(gòu)想。

在“三峽—荊江新運(yùn)河航道”方面，修建一條連接三峽大壩壩上至洞庭湖口且與荊江基本平行（以南或以北）的雙向通航新運(yùn)河航道。初步構(gòu)想功能、優(yōu)勢(shì)與范例包括：（1）新運(yùn)河具有航運(yùn)、水資源利用與防洪等綜合功能和效益，可替代三峽第二航運(yùn)通道和荊江航道整治工程，部分替代洞庭湖西水東調(diào)工程以及荊江四口和城陵磯建閘工程（南線方案）或者漢江補(bǔ)水工程以及鄂北調(diào)水工程（北線方案），新增荊江分洪與行洪通道等;（2）新運(yùn)河具有不影響荊江和長江干流河道，利用三峽大壩與洞庭湖口自然落差保證運(yùn)河自流，三峽水庫低含沙水源便于運(yùn)行與維護(hù)等優(yōu)勢(shì);（3）國際上可借鑒工程范例有已建的連接漢江與西海的韓國京仁阿拉航道工程[11]，已建的具有防洪、供水和航運(yùn)功能的德國萊茵—美茵—多瑙運(yùn)河，以及規(guī)劃中的經(jīng)過喜馬拉雅南坡所有河流匯入孟加拉灣的印度喜馬拉雅渠道工程等[12]。

3 ?總結(jié)

2021年荊江河道再查勘與治理新認(rèn)識(shí)要點(diǎn)總結(jié)如下。

一是荊江河床仍處于劇烈演變之中，洞庭湖口作為長江中下游干流河道侵蝕基準(zhǔn)面的作用不斷增強(qiáng)，荊江四口分流變化、影響及作用存在明顯差異;上游三峽水庫調(diào)水?dāng)r沙引起的“沿程沖刷”和荊江及中下游系列侵蝕基準(zhǔn)面引起的“溯源沖刷”導(dǎo)致了長江中下游干流河道的長期沖刷與河勢(shì)調(diào)整，還增加了河道沖淤量計(jì)算研究的難度與誤差。

二是上荊江岸線近期有停止崩塌甚至出現(xiàn)淤積的變化趨勢(shì)，下荊江洲灘岸線仍然以崩塌為主但也存在淤積岸段，甚至出現(xiàn)同一洲灘岸線崩塌與淤積分界現(xiàn)象;荊江河道大多數(shù)護(hù)岸工程仍然發(fā)揮著保護(hù)作用，但也存在新崩塌未護(hù)段、護(hù)岸段淤積、護(hù)岸工程老化或再崩塌等現(xiàn)象，荊江護(hù)岸形式、方法、材料和效果等有待于總結(jié)與提升。

三是河道系統(tǒng)治理包括“穩(wěn)定河岸”“調(diào)整河床”“調(diào)控水流”等3類治理措施;目前荊江治理的主要工程形式是護(hù)岸與護(hù)灘，對(duì)于河道沖淤與河勢(shì)洲灘變化十分劇烈的荊江河道，其作用與效果十分有限;荊江“調(diào)整河床”治理措施的實(shí)施與研究相對(duì)較少有待加強(qiáng)。

四是荊江岸線利用工程普遍存在利用率不高、侵占河道嚴(yán)重和布置結(jié)構(gòu)不合理等問題;建議全面評(píng)估荊江河道已建岸線工程的利用效率與經(jīng)濟(jì)效益，基于“零增長”基本原則和“合理高效利用”最終目標(biāo)，實(shí)行岸線利用工程數(shù)量與長度總量控制。

五是上荊江航道“卡口段”蘆家河淺灘段的航道與通航條件仍未見明顯改善，三峽—葛洲壩船閘“壓船”問題十分嚴(yán)重;初步構(gòu)想的“三峽—荊江新運(yùn)河航道”具有航運(yùn)、水資源利用與防洪等綜合功能和效益，以及不影響荊江干流河道、自然落差保證自流和低含沙水源便于運(yùn)行與維護(hù)等優(yōu)勢(shì)。

最后，荊江治理是荊江保護(hù)與利用、長江治理保護(hù)與開發(fā)利用的重要內(nèi)容，具有樣板與示范效應(yīng)，呼吁有關(guān)各方持續(xù)加強(qiáng)荊江河道監(jiān)測(cè)與科學(xué)研究，密切關(guān)注荊江河勢(shì)演變與治理保護(hù)。

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New Understanding of Re-investigation and Management of the

Jingjiang River in the Yangtze River in 2021

Dong Yaohua 1，4 ? ? Li Lingyun 2，4 ? ?Wang Weiguo 3 ? ?Tang Feng 2

（1. Yangtze Scientific Research Institute of Changjiang Water Resources Commission，Wuhan 430010，China;

2. River Research Institute of Yangtze Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China;3. Jingjiang Hydrology

and Water Resources Survey Bureau，Changjiangr Water Resources Commission，Jingzhou 434000，China;

4. Key Laboratory of River and Lake Regulation and Flood Control in the Middle and Lower Reaches of the Yangtze

River，Ministry of Water Resources，Wuhan 430010，China）

Abstract：This article re-examined the Jingjiang River of the Yangtze River，and initially proposed new understandings and countermeasures for the Jingjiang governance such as river regime changes，bank collapse and bank protection，river management，shoreline utilization，and navigation. The Jingjiang River bed is still undergoing violent evolution，and the erosion base level of the Dongting Lake mouth is constantly increasing;the upper Jingjiang coastline has recently stopped collapsing and even siltation has changed recently，and the lower Jingjiang has the same continent beachline collapse and siltation boundary phenomenon;Jingjiang bank revetment The role and effect of beach protection is very limited，and the implementation and research of Jingjiang "adjusted river bed" treatment measures need to be strengthened;Jingjiang shoreline utilization projects generally have problems such as low utilization rate and serious river encroachment. It is recommended to implement the number and length of shoreline utilization projects. Total amount control;the problem of "pressing ship" at the Three Gorges-Gezhouba ship lock is very serious. The initially conceived "Three Gorges-Jingjiang New Canal Channel" has comprehensive functions and benefits such as navigation，water resources utilization，and flood control. Jingjiang governance is an important part of the governance and protection of the Yangtze River. It has a model and demonstrative effect;it is recommended to continue to strengthen the monitoring and scientific research of the Jingjiang River，and pay close attention to the evolution of the Jingjiang River regime and protection.

Keywords：Jingjiang River;river regime;large，medium and small-scale riverbed evolution;erosion base level;river bank erosion and collapse;river treatment;shoreline utilization;canal channel

收稿日期：2021-07-22

基金項(xiàng)目：國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“河湖岸線和內(nèi)河洲灘資源高效利用與保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)研究”（項(xiàng)目編號(hào)：2018YFC0407802）

作者簡介：董耀華，男，正高級(jí)工程師，長江水利委員會(huì)長江科學(xué)院副總工程師，主要從事河流泥沙、河流模擬、水力學(xué)、防洪減災(zāi)和河流生態(tài)等專業(yè)或?qū)W科的基礎(chǔ)及應(yīng)用研究。E-mail：DONG_YH04@hotmail.com