深水航道整治后世業(yè)洲河段河床演變及通航條件改善分析

袁媛，彭廣東，華長平，應(yīng)翰海

（1.華設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司 江蘇 南京 210014；2.南京市水務(wù)建設(shè)工程有限公司 江蘇 南京 210019；3.徐州市水利工程建設(shè)有限公司 江蘇 徐州 221006）

長江南京以下12.5m 深水航道二期工程上起南京新生圩，下至南通天生港區(qū)，河段處于長江潮區(qū)界以下，受上游徑流以及下游潮汐共同影響，水動(dòng)力條件較為復(fù)雜，加之工程河段汊道眾多、灘槽交錯(cuò)，水沙交換頻繁，洲灘演變劇烈。工程重點(diǎn)整治福姜沙水道、口岸直水道、和暢洲水道和儀征水道四個(gè)礙航水道[1]。深水航道二期于2015 年6 月開工，2016 年7 月實(shí)現(xiàn)初通，2019 年5月整體通過竣工驗(yàn)收。

世業(yè)洲河段位于儀征水道中下段，主航道走世業(yè)洲右汊。整治工作實(shí)施前，右汊進(jìn)口及中上段有淺區(qū)存在，10.5m、12.5m 等深線相對(duì)較窄。一般年份可滿足通航水深10.5m，航道寬度500m 的尺度要求，少數(shù)年份10.5m等深線寬度不足500m，但均大于200m[2]。2000 年以后，世業(yè)洲洲頭及右緣邊灘持續(xù)沖刷后退，右汊進(jìn)口深槽略有淤積，右緣中下段邊灘開始向河槽內(nèi)淤漲，右汊進(jìn)口段及中上段灘槽形態(tài)發(fā)展趨勢不利，可能導(dǎo)致航道條件惡化，影響右汊12.5m 深水航道的建設(shè)及穩(wěn)定[3]。本文以世業(yè)洲河段為例，基于該河段整治工程實(shí)施前后實(shí)測地形、水文資料，分析河段河床演變及通航條件變化，為后續(xù)類似工程實(shí)施提供借鑒。

1 整治工程概況

長江南京以下12.5m 深水航道二期工程選擇世業(yè)洲右汊做為主航道，設(shè)計(jì)通航水深12.5m，設(shè)計(jì)最小航道寬度500m[4]。為保證深水航道的穩(wěn)定，設(shè)1 道洲頭潛堤，潛堤左側(cè)設(shè)2 道丁壩（SL1、SL2），并前延伸2 道護(hù)底帶（YD1、YD2），右側(cè)設(shè)2 道丁壩（SR1、SR2），以守護(hù)洲頭免受沖刷，并遏制左汊的進(jìn)一步發(fā)展；世業(yè)洲右緣建設(shè)3 道丁壩（Y1～Y3），以守護(hù)右緣邊灘，同時(shí)增大右汊進(jìn)口局部淺段動(dòng)力（見圖1）。世業(yè)洲河段于2015 年6 月開工建設(shè)，在整治建筑物施工的同時(shí)，2016 年7 月，深水航道通過疏浚實(shí)現(xiàn)初通，初通期世業(yè)洲右汊航道最窄處寬度350m，全年維護(hù)航行基準(zhǔn)面下水深11.5 米，其中4～1 月利用自然水位維護(hù)航道水深12.5m。2017 年3 月世業(yè)洲整治建筑物完工。

圖1 整治建筑物平面布置

2 河勢演變分析

2.1 整治前后灘槽變化

2.1.1 整治前演變趨勢

工程建設(shè)前世業(yè)洲河段總體河勢變化不大，演變主要表現(xiàn)在汊道分流比的調(diào)整以及分流區(qū)及左汊內(nèi)岸線、灘槽的沖淤變化。2000 年以來世業(yè)洲洲頭右緣邊灘沖刷后退，右汊進(jìn)口“沖灘淤槽”，深槽趨于寬淺。世業(yè)洲右緣中下段邊灘逐步淤漲，但右汊深槽基本穩(wěn)定，深泓變化不大；左汊深槽持續(xù)發(fā)展，深泓下切顯著，河道斷面持續(xù)沖刷擴(kuò)大。從多年演變情況看，該河段淺情并不十分嚴(yán)重，但世業(yè)洲右汊分流比總體表現(xiàn)為減小，右汊進(jìn)口及中上段灘槽形態(tài)存在向不利方向發(fā)展的趨勢，對(duì)12.5m 深水航道的建設(shè)及穩(wěn)定會(huì)產(chǎn)生不利影響[4]。

2.1.2 整治工程實(shí)施中灘槽沖淤變化

從工程實(shí)施到航道初通前，世業(yè)洲洲頭處于淤積狀態(tài)，淤積幅度3～5m，左汊上段淤積，淤積厚度3m 左右，下段大部呈現(xiàn)沖刷，沖刷深度約為1m。右汊南側(cè)淤積，淤積厚度3m 左右。初通期，世業(yè)洲洲頭南側(cè)繼續(xù)保持淤積狀態(tài)，淤積厚度約在3m，洲頭北側(cè)左汊進(jìn)口段發(fā)生沖刷，沖刷深度在5～8m，左汊總體呈現(xiàn)淤積狀態(tài)，淤積厚度約為1m 左右，右汊上段大面積沖刷，沖刷深度在1～3m，下段主要呈淤積狀態(tài)，淤積厚度在1m左右（見圖2a、b）。

圖2 世業(yè)洲河段地形沖淤變化圖

2.1.3 整治工程實(shí)施后灘槽沖淤變化

整治工程完工后，世業(yè)洲洲頭持續(xù)保持淤積態(tài)勢，淤積厚度1～3m。左汊丁壩挑流區(qū)水下地形發(fā)生沖刷，沖刷深度3～5m，左汊上段淤積，中下段略有沖刷。右汊丁壩壩田掩護(hù)區(qū)泥沙落淤，灘面增高，丁壩挑流區(qū)水下地形沖刷，下段有沖有淤，沖淤相間（見圖2c）。

2.2 汊道分流分沙比調(diào)整

工程實(shí)施前，世業(yè)洲河段左汊分流比呈現(xiàn)持續(xù)增大的趨勢，2010 年至2012 年年均增長0.8%，至工程實(shí)施前左汊分流比約40%。由表1 可知，工程實(shí)施后世業(yè)洲右汊分流比逐步小幅抬高，由59.3%上升至61.9%，分流比增加2.6%，兩汊分流格局基本穩(wěn)定。世業(yè)洲右汊分沙比一般與分流比接近，變化不明顯。右汊分流比的抬升，說明整治工程初步遏制了左汊發(fā)展，利于深水航道的穩(wěn)定。

表1 世業(yè)洲右汊落潮分流分沙比變化

3 航道條件改善

3.1 深槽寬度情況

世業(yè)洲右汊初通期航道最小寬度350m，試運(yùn)行期最小航道寬度500m。工程前（2014.7），儀征水道12.5m 深槽寬度條件總體較好，深槽相對(duì)窄處位于整治工程Y2 斷面處，深槽寬度為332m；初通期（2017.8），水道沿線12.5m 深槽寬度均有不同幅度的增加，其中，整治工程Y2 斷面處深槽寬度拓寬至974m，相對(duì)較窄處位于臺(tái)泥水泥斷面，深槽寬度為453m；試運(yùn)行期（2018.8），水道沿線深槽進(jìn)一步發(fā)展，臺(tái)泥水泥斷面處深槽寬度大幅拓寬至1400m 左右，深槽寬度較窄處位于龍門港務(wù)～惠龍港務(wù)沿線，深槽寬度為589m（見圖3、圖4）?？梢钥闯?，整治工程實(shí)施以后，深槽寬度滿足航道設(shè)計(jì)寬度。

圖3 世業(yè)洲河段12.5m 深槽寬度分析斷面布置圖

圖4 世業(yè)洲河段12.5m 深槽寬度沿程分布圖

3.2 航道沿程水深情況

工程前，航道范圍內(nèi)最小水深淺于11.5m 的區(qū)段主要分布于潤揚(yáng)大橋（Y5～Y6），最小水深為10.7m；平均水深均滿足12.5m 要求。初通期，潤揚(yáng)大橋（Y6）與蘇潤港務(wù)～華港碼頭（Y13～Y19）等部分區(qū)段水深條件不足，其中，Y6 最小水深為10.9m，Y13～Y16 最小水深為10.9m（Y13）。平均水深均滿足12.5m 要求，其中Y15～Y17 區(qū)段平均水深較小，為13.12m。試運(yùn)行期，設(shè)計(jì)航道范圍內(nèi)水深條件相較初通期得到一定程度的改善，除Y4～Y5 段最小水深略有不足外，其余航段最小水深均滿足設(shè)計(jì)水深要求，Y4～Y5 最小水深為11.09m；平均水深均滿足12.5m 要求（見圖5～7）[5]。

圖5 世業(yè)洲河段航道單元?jiǎng)澐质疽鈭D

圖6 世業(yè)洲河段航道沿程最小水深變化圖

4 結(jié)論

（1）世業(yè)洲河道整治工程有效守護(hù)了世業(yè)洲洲頭，左汊發(fā)展得到初步抑制，右汊航槽水流動(dòng)力增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了整治建筑物整治意圖。

（2）整治工程完工后，世業(yè)洲洲頭持續(xù)保持淤積態(tài)勢，淤積厚度1～3m。左汊丁壩挑流區(qū)水下地形發(fā)生沖刷，沖刷深度3～5m，上段淤積，中下段呈沖刷狀態(tài)。右汊丁壩壩田掩護(hù)區(qū)泥沙落淤，灘面增高，丁壩挑流區(qū)水下地形沖刷，下段有沖有淤，沖淤相間。工程前后世業(yè)洲右汊分流比逐步小幅抬高，由59.3%上升至61.9%，增加2.6%，整治效果符合預(yù)期。

（3）世業(yè)洲整治工程實(shí)施后，世業(yè)洲洲頭及右緣丁壩淤積明顯，一定程度上遏制了洲頭的沖刷后退，有效地守護(hù)了世業(yè)洲洲頭及右緣低灘，工程護(hù)灘效果明顯。局部沖刷坑的范圍與沖刷深度基本符合預(yù)期。

（4）工程實(shí)施后水道沿線深槽寬度均有不同幅度的增加；試運(yùn)行期，水道沿線深槽進(jìn)一步發(fā)展，深槽寬度較窄處位于龍門港務(wù)～惠龍港務(wù)沿線，仍滿足航道設(shè)計(jì)要求。除潤揚(yáng)大橋附近存在局部淺點(diǎn)外，航道平均水深滿足設(shè)計(jì)水深要求。