鎮(zhèn)揚(yáng)河段和暢洲汊道近期河勢(shì)演變分析

凌金平

(鎮(zhèn)江市長(zhǎng)江河道管理處， 江蘇 鎮(zhèn)江 212002)

1 和暢洲汊道基本情況

和暢洲汊道位于長(zhǎng)江鎮(zhèn)揚(yáng)河段下游段，為雙分汊河道，上游從沙頭河口起，承接六圩彎道，下游到兩汊匯流區(qū)，下接大港水道，河道全長(zhǎng)16.8 km。目前左汊為主汊，分流比約60%左右，進(jìn)口分流角度約41°，左汊長(zhǎng)度約10.8 km，左汊河型由微彎段、急轉(zhuǎn)S型彎段組成。右汊為支汊，進(jìn)口分流角度約49°，長(zhǎng)度約11 km，右汊河型由順直段、90°急轉(zhuǎn)到微彎段組成。兩汊中間的和暢洲體，呈長(zhǎng)方形，東西向洲長(zhǎng)約5.6 km，南北向洲寬約3.5 km，洲體面積約20 km2(0 m線計(jì))。自身演變與上游六圩彎道密切相關(guān)，同時(shí)也影響大港水道及揚(yáng)中河段河勢(shì)演變。

鎮(zhèn)揚(yáng)河段屬感潮河段，每月2次大潮出現(xiàn)在農(nóng)歷的初三、十八前后。鎮(zhèn)江潮位站歷年最高高潮位為6.69 m(1996年8月1日),每年的最高高潮位一般出現(xiàn)在汛期；歷年最低低潮位為-0.66 m(1959年1月22日)，每年最低潮位一般出現(xiàn)在1月份；鎮(zhèn)江潮位站多年平均潮位2.67 m，多年平均潮差0.96 m。三峽水庫(kù)蓄水運(yùn)行以來(lái)，大通站年內(nèi)水沙分配及其組成出現(xiàn)一定程度的調(diào)整和變化，其中年最大洪峰過(guò)程較以往趨緩，汛期月平均洪峰流量小于蓄水前。同時(shí)，枯季水量的比例占全年略有減小，沙量也略有減少。另外，年內(nèi)汛期的輸沙率減小幅度，明顯大于水量的減小。

2 和暢洲汊道地質(zhì)情況

本河段大地構(gòu)造單元屬于淮陽(yáng)地盾與江南古陸之間的揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)狹長(zhǎng)地帶，處于寧鎮(zhèn)弧形褶皺帶的范圍內(nèi)。次級(jí)構(gòu)造有喬家門—四明山斷裂、橫山斷裂、諫壁斷裂等，還有南京—鎮(zhèn)江一帶的南北向大斷裂，對(duì)河道的發(fā)育有一定的影響。

河道岸坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)基本屬上淤下砂雙層結(jié)構(gòu)亞類(Ⅱ2)。上部為淤泥質(zhì)土厚度約1.50～19.50 m，平均厚度為7.29 m；下部為松散—中密砂性土，厚度也較大。岸坡土層抗沖刷能力差，易發(fā)生崩岸。

3 河勢(shì)演變分析

3.1 歷史演變情況

在20世紀(jì)80年代之前，鎮(zhèn)揚(yáng)河段基本處于自然演變狀態(tài)之中。其自然演變的主要特點(diǎn)是：長(zhǎng)江下游在喇叭型的河谷范圍內(nèi)，河寬逐步縮窄，主槽逐步形成，沙洲合并或并岸，支汊減少，河道形態(tài)由多洲多汊趨向簡(jiǎn)單的分汊河型，形成具有節(jié)點(diǎn)藕節(jié)狀的分汊河道。

20世紀(jì)50年代至60年代，世業(yè)洲處于相對(duì)穩(wěn)定期，但兩汊匯流后的下游都天廟彎道發(fā)生強(qiáng)烈崩岸， 1954年都天廟炮臺(tái)被沖毀，彎道的頂沖點(diǎn)迅速下移，整個(gè)彎道向左遷徙，相應(yīng)征潤(rùn)洲隨之迅速淤展，進(jìn)而迫使鎮(zhèn)江港棄焦北而開(kāi)辟焦南航道[1-2]。和暢洲于20世紀(jì)50年代完成由多汊并為兩汊的過(guò)程，成為分流比各為50%的雙汊河段。至20世紀(jì)60年代末，和暢洲汊道成為右主左支、洲頭穩(wěn)定的良好汊道。此時(shí)整個(gè)鎮(zhèn)揚(yáng)河段河勢(shì)，從儀征水道至世業(yè)洲右汊、六圩彎道、和暢洲右汊直至大港水道，主流形成連續(xù)的幾個(gè)反向河彎的態(tài)勢(shì)。

但由于沒(méi)有及時(shí)實(shí)施河勢(shì)控制，六圩彎道左岸不斷崩塌后退，頂沖點(diǎn)下移到沙頭河口附近，和暢洲頭崩退劇烈，1977年和暢洲東北角鵝頭發(fā)生切灘，左汊迅速發(fā)展，分流比由1974年的25%發(fā)展到1980年的38.8%[3]。

1995年、1996年、1998年與1999年的長(zhǎng)江連續(xù)幾次大洪水后，和暢洲左汊的發(fā)展速度又明顯加快，1995—1999年間左汊分流比由58.1%上漲至67.9%，到2002年已達(dá)到75.5%[4]。左汊河面增寬，河床沖深，過(guò)水面積持續(xù)增加，河道左移和暢洲左汊在持續(xù)發(fā)展擴(kuò)大。進(jìn)而使得和暢洲右汊分流比逐年減少，深槽逐漸淤淺，緩慢縮窄，過(guò)水面積減小。而右汊口門處的征潤(rùn)洲邊灘及焦南航道出口附近的左側(cè)近岸河床仍在持續(xù)淤積，導(dǎo)致右汊-10 m河寬最窄處不足300 m。這不僅對(duì)右汊通航十分不利，且嚴(yán)重影響了分布在右汊河道內(nèi)眾多企業(yè)。

和暢洲汊道此時(shí)左汊發(fā)展、右汊萎縮的變化趨勢(shì)，給沿江的防洪安全及國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)了極為不利的影響。

3.2 河勢(shì)控制工程對(duì)該汊道發(fā)展演變的影響

3.2.1 口門控制工程對(duì)和暢洲汊道演變的影響

為控制和暢洲左汊的持續(xù)快速變化，2002年6月至2003年9月期間，實(shí)施了和暢洲左汊口門控制工程，工程主體為塑枕潛壩工程。潛壩壩體(N2-N5段)位于和暢洲左汊進(jìn)口口門處深槽部位，總長(zhǎng)度為1 102 m(實(shí)際施工時(shí)由于水下地形的變化，總長(zhǎng)度調(diào)整為1 098 m)。壩頂為變高程形式：壩頂高程自-3～-20 m，壩頂寬度10 m，上游側(cè)平均邊坡為1∶2.5，下游側(cè)平均邊坡為1∶3。壩體以充砂塑枕水上拋筑形成水下潛壩，壩頂面4 m厚及上下游坡面10 m厚為復(fù)合塑枕，壩芯為普通塑枕[2]。

口門控制工程潛壩建成后，2004—2014年左汊分流比維持在72.3%～73.9%左右[2-3]；右汊分流比快速減小的勢(shì)頭得以遏制，右汊萎縮的趨勢(shì)也得到初步抑制，右汊-10 m航寬平均保持在400 m左右。但2012年左汊分流比較2004年仍上漲了1%，同年汛末左汊河道內(nèi)發(fā)生2次窩崩。2013—2014年左汊口門潛壩進(jìn)行了加固以后， 2015年分流比回落至71.8%。

平面形態(tài)上口門控制工程潛壩建成后和暢洲頭位置穩(wěn)定，兩汊分流角度基本未變，左汊分流角約為42°，右汊分流角約為45°。洲體平面仍呈方形，洲體西緣岸線基本穩(wěn)定，對(duì)岸的征潤(rùn)洲尾灘0 m線，2004—2008年向東淤漲了約200～300 m，但2008—2014年0 m線基本停止了淤漲；北緣岸線呈南凹微彎狀態(tài)，左汊口門潛壩下游約1 km范圍內(nèi)，0 m線淤漲約70～170 m，下游則變化不大。南緣原為淤漲區(qū)，左汊口門潛壩建成以來(lái)0 m線淤漲的態(tài)勢(shì)已不明顯；下段孟家港段，河道呈反S彎，上半段凹向高橋洲，下半段凹向西岸和暢洲，東岸高橋洲鵝頭狀河道未出現(xiàn)明顯變化。

右汊進(jìn)口處深槽向征潤(rùn)州側(cè)小幅展寬，槽尾上縮約160 m。2004—2008年，上段槽頭大幅淤縮470 m，右汊進(jìn)口處深槽向征潤(rùn)州側(cè)進(jìn)一步展寬，與2000年相比累計(jì)展寬約50 m。2008—2011年，深槽長(zhǎng)度變化不大，槽寬上表現(xiàn)為上段淤縮下段發(fā)展的趨勢(shì)；左汊-30 m深槽2011—2014年上段進(jìn)一步淤縮，下段繼續(xù)下延展寬。-30 m槽身北緣向外擴(kuò)展約50 m，大窩塘位置-30 m沖槽淤退明顯，碼頭窩塘位置2012年發(fā)生窩崩，-30 m槽相應(yīng)有所內(nèi)切。下段-30 m深槽，呈S彎，對(duì)比2008—2014年深槽變化不大，但東側(cè)孟家港一線深槽貼岸對(duì)岸線穩(wěn)定不利。

3.2.2 深水航道潛壩工程對(duì)和暢洲汊道演變的影響

長(zhǎng)江南京以下12.5 m深水航道二期工程和暢洲水道整治工程，2015年6月開(kāi)工，2017年5月完工。主要目的是通過(guò)整治工程措施，適當(dāng)增加右汊分流比，改善右汊航道條件并使航道可維護(hù)；在實(shí)施整治工程的前提下，對(duì)右汊進(jìn)口段右側(cè)征潤(rùn)洲尾灘進(jìn)行切灘，改善右汊進(jìn)流及船舶航行條件。

該工程在和暢洲左汊內(nèi)中下段分別設(shè)置2座潛壩，以抑制左汊的分流比的增加，壩頂高程為+4.0 m～-6.0 m～-18.0 m～+4.0 m。為改善右汊進(jìn)流條件，在右汊進(jìn)口右岸實(shí)施切灘工程，面積約78 090 m2，切灘底高程-12.85 m，邊坡比為1∶5。

工程預(yù)計(jì)汊道分流比變幅為6.18%～9.11%，工程實(shí)施后左汊分流比持續(xù)減少，至2020年實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)比2014年減少了11.9%，效果超過(guò)預(yù)期。2020年7月左汊分流比為57.9%，但由于是在流量7.4萬(wàn)m3/s時(shí)所測(cè)數(shù)據(jù)，與之前歷年4.5萬(wàn)m3/s左右所測(cè)數(shù)據(jù)不可比較，故仍采用2020年6月分流比60.7%進(jìn)行對(duì)比。

深水航道潛壩工程實(shí)施后，和暢洲洲體形態(tài)總體穩(wěn)定，分流區(qū)深泓線大幅右擺，分流點(diǎn)上提。左汊內(nèi)受潛壩挑流影響其下游河床尤其是和暢洲東北角一線沖刷加劇，局部發(fā)生坍江險(xiǎn)情。左汊口門潛壩下游的-30 m槽向左展寬，深槽右緣略有收縮。由于深水航道第一道潛壩下游受沖新出現(xiàn)了3個(gè)-30 m深槽，且該深槽不斷受沖發(fā)展，至2020年深槽已沖深至-45 m，面積較2018年有所擴(kuò)展，呈現(xiàn)沖深下延趨勢(shì)。在孟家港上段則向凸岸及和暢洲側(cè)大幅展寬約200 m。在孟家港下段受左汊入流相對(duì)減少的影響深槽右緣多有收縮，但仍呈現(xiàn)深槽貼岸，岸線邊坡較陡等不利態(tài)勢(shì)。右汊內(nèi)受分流比增加影響，河道過(guò)水?dāng)嗝嬖黾语@著，和暢洲西緣深槽大幅刷深，對(duì)岸線穩(wěn)定和防洪安全造成嚴(yán)重威脅。特別是在2020年特大洪水沖刷下，西緣右6+70至右7+80段出現(xiàn)長(zhǎng)110 m、寬30 m的水下滑塌，直接威脅和暢洲江堤安全。經(jīng)采取緊急搶險(xiǎn)工程措施，該段險(xiǎn)情得以成功處置，滑塌段未進(jìn)一步發(fā)展，深槽出現(xiàn)向右岸向下游發(fā)展趨勢(shì)。

2001—2020年和暢洲汊道分流比成果統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 2001—2020年和暢洲汊道分流比成果統(tǒng)計(jì)

4 結(jié) 論

(1)2項(xiàng)控制工程達(dá)到預(yù)期效果，在2項(xiàng)工程的共同作用下和暢洲左汊分流比持續(xù)上漲勢(shì)頭得到有效遏制，右汊分流比上漲11.9%，左沖右淤態(tài)勢(shì)得以緩解，右汊主航道航行條件得以改善，沿線企業(yè)碼頭得以有效運(yùn)行。

(2)左汊口門潛壩工程建成之后，和暢洲左汊分流比快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭得到了初步控制，右汊征潤(rùn)洲尾灘及和暢洲南緣邊灘基本停止了淤漲。和暢洲北汊河道斷面仍在調(diào)整之中，深泓進(jìn)一步逼岸，斷面向窄深發(fā)展。右汊深泓年際間擺幅趨小，深槽萎縮趨勢(shì)得以初步抑制[3]。

(3)深水航道潛壩工程實(shí)施后，和暢洲左汊分流比進(jìn)一步回落，右汊分流比顯著增加，2020年比2015年上漲了11.9%，達(dá)39.3%，和暢洲洲體形態(tài)總體穩(wěn)定，分流區(qū)深泓線大幅右擺，分流點(diǎn)上提。左汊內(nèi)受潛壩挑流影響其下游河床尤其是和暢洲東北角一線沖刷加劇。右汊內(nèi)受分流比增加影響，河道過(guò)水?dāng)嗝嬖黾语@著，和暢洲西緣一線岸線受沖，深槽大幅沖深，并不斷下延，南緣淺灘由淤轉(zhuǎn)沖，河道仍處于進(jìn)一步調(diào)整中。

(4)由于右汊分流比的增加，導(dǎo)致和暢洲西緣一線岸線受沖加劇，部分岸段出現(xiàn)滑塌，原有護(hù)岸工程部分被破壞，目前雖已對(duì)和暢洲西緣洲頭至岸段中部實(shí)施拋石護(hù)岸加固，但中部深槽仍有下延趨勢(shì)，西緣尾部原有工程尾部出現(xiàn)指岸沖槽，仍需加強(qiáng)觀測(cè)并實(shí)施采取工程措施，以便進(jìn)一步穩(wěn)定和暢洲西緣岸線。

(5)建議對(duì)和暢洲汊道開(kāi)展演變模型分析，進(jìn)一步研究3座潛壩對(duì)河勢(shì)變化產(chǎn)生的影響，了解河勢(shì)演變趨勢(shì)，主動(dòng)采取相關(guān)措施增強(qiáng)岸線穩(wěn)定性，從而降低崩岸風(fēng)險(xiǎn)，保障和暢洲防洪安全。確保以穩(wěn)定而優(yōu)良的河勢(shì)條件更好地服務(wù)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展[2]。