長江中游戴家洲河段灘群聯(lián)動(dòng)演變及其對航道工程的響應(yīng)機(jī)制

摘要： 航道淺灘演變與灘槽形態(tài)調(diào)整具有強(qiáng)關(guān)聯(lián)性，識(shí)別灘槽形態(tài)、河床沖淤與航道工程的響應(yīng)關(guān)系，對評(píng)估航道工程實(shí)施效果具有重要意義。以長江中游戴家洲河段為對象，采用1954—2022 年期間實(shí)測水沙和地形資料，解析灘群演變聯(lián)動(dòng)關(guān)系及對航道工程的響應(yīng)機(jī)制。結(jié)果表明：①自然水沙階段（2008 年以前），巴河邊灘與池湖港邊灘關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，池湖港邊灘淤漲并減弱了燕磯節(jié)點(diǎn)挑流作用，加速了戴家洲洲頭低灘上延，而巴河邊灘淤漲使得戴家洲洲頭低灘沖刷，但流域來沙量減少增加了洲頭低灘沖刷速率；戴家洲汊道分流關(guān)系不穩(wěn)定且漢口站相同流量條件下的右汊分流比為減少態(tài)勢，來沙量低的大水年份加速戴家洲右緣蝕退并為樂家灣邊灘淤寬提供了空間。②航道工程影響階段（2008 年以來），航道工程實(shí)施使得戴家洲洲頭低灘上延，其右緣沖刷應(yīng)引起重視；戴家洲汊道進(jìn)口段航道工程壓縮了河道橫向空間并加速了巴河邊灘沖失趨勢，池湖港邊灘側(cè)蝕使得分汊段水流分散程度增加，不利于汊道進(jìn)口段淺灘水動(dòng)力的穩(wěn)定或增強(qiáng)；戴家洲右緣洲體守護(hù)后的完整性增強(qiáng)，樂家灣邊灘由淤漲轉(zhuǎn)為沖刷過程形成的分離體進(jìn)入航槽并礙航，6m 水深航道工程實(shí)施后樂家灣邊灘完整性增強(qiáng)，右汊中下段淺區(qū)航道條件改善。

關(guān)鍵詞： 分流關(guān)系；灘群聯(lián)動(dòng)；航道工程；戴家洲河段；長江中游

中圖分類號(hào)： TV148 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)： 1001-6791（ 2024） 05-0830-13

長江中下游分汊河段眾多，自然條件下汊道內(nèi)邊心灘沖淤交替，主流隨河床沖淤在多汊間擺動(dòng)，不利于航槽邊界穩(wěn)定。流域來沙減少背景下，汊道間河床出現(xiàn)不均衡沖刷，洲灘沖刷后河道展寬[1-2]，河槽水動(dòng)力相對減弱后易于泥沙落淤，在放寬段形成礙航淺灘[3-4]。三峽工程運(yùn)行后，長江中下游河段邊灘和江心洲總面積為減少態(tài)勢[5-6]，洲灘之間普遍存在聯(lián)動(dòng)性演變特征，如沙市河段[1]、湖廣—羅湖洲河段[7]、口岸直水道[3-4]、福姜沙水道[8-9] 等較為典型。沙市河段洲灘聯(lián)動(dòng)演變中，自然演變階段以臘林洲和三八灘為主導(dǎo)，航道工程實(shí)施后以太平口心灘演變?yōu)橹鲗?dǎo)[1]，且太平口心灘的萎縮進(jìn)一步引起下游三八灘汊道分流關(guān)系不穩(wěn)定。湖廣—羅湖洲水道灘群聯(lián)動(dòng)演變與水情過程、節(jié)點(diǎn)挑流作用等有關(guān)，在航道工程實(shí)施后灘群聯(lián)動(dòng)演變關(guān)系減弱[7]。口岸直水道落成洲和嘶馬彎道的演變及穩(wěn)定性決定著進(jìn)口段灘群聯(lián)動(dòng)關(guān)系，三峽工程運(yùn)行后落成洲沖刷為三益橋邊灘發(fā)育提供了空間條件，在進(jìn)口段形成了交錯(cuò)型的三益橋淺灘[3-4]。福姜沙水道內(nèi)周期性演變的靖江邊灘是灘群聯(lián)動(dòng)演變、汊道分流比關(guān)系調(diào)整的主因，該灘體切割的沙體體積也決定著下游福北水道礙航淤積量大小[8-9]。綜上分析認(rèn)為，沖積型河流灘群演變存在較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，在航道工程作用下洲灘聯(lián)動(dòng)演變模式出現(xiàn)轉(zhuǎn)變，這一模式調(diào)整對航道淺灘條件的影響需重點(diǎn)關(guān)注。

戴家洲河段位于長江中游，河段內(nèi)分布有巴河邊灘、池湖港邊灘、戴家洲、樂家灣邊灘等易變洲灘，屬于礙航嚴(yán)重的灘段。同時(shí)，戴家洲兩汊分流比接近，作為枯水期主航道直水道進(jìn)口與汊內(nèi)灘槽穩(wěn)定性差，航道條件不穩(wěn)定且存在多處淺區(qū)[10]。在戴家洲河段航道治理初期，通過分流關(guān)系與灘槽格局等分析，提出了航道治理的目標(biāo)河型[11]，確定了右汊為枯水期通航主汊道[10]，并采用數(shù)學(xué)模型模擬識(shí)別了洲頭分流面位置，支撐了洲頭工程平面布置[12]。戴家洲河段已實(shí)施了4 期航道工程：①一期的戴家洲魚骨壩工程實(shí)施后，穩(wěn)定了戴家洲水道枯水期分流關(guān)系，右汊彎道形態(tài)轉(zhuǎn)優(yōu)，進(jìn)口段河寬受控且航道條件改善[13]；②二期的戴家洲右緣下段守護(hù)工程實(shí)施后，洲灘邊界條件得到初步穩(wěn)定[14]；③三期的戴家洲右汊左岸壩體工程實(shí)施后，右汊中上段航道條件轉(zhuǎn)好且中下段4.5 m 槽貫通[15]；④四期的武安段航道工程實(shí)施后，池湖港邊灘和樂家灣邊灘沖刷態(tài)勢得到控制，形成了良好的灘槽形態(tài)，直水道航道條件得到改善，基本實(shí)現(xiàn)了6 m 水深貫通[15]。綜上分析認(rèn)為，已有研究關(guān)注了戴家洲河段河勢演變、灘槽形態(tài)、汊道分流關(guān)系、礙航特性等方面，未能系統(tǒng)解析戴家洲河段灘槽形態(tài)演變與航道條件的聯(lián)動(dòng)關(guān)系，為做好已建航道工程效果評(píng)估及航道條件穩(wěn)定性分析工作，應(yīng)深化灘群演變、汊道分流關(guān)系及礙航特性等關(guān)聯(lián)性研究。

本文以長江中游戴家洲河段為對象，采用1954—2022 年期間的實(shí)測水沙數(shù)據(jù)、河床地形資料，分析灘槽形態(tài)演變與聯(lián)動(dòng)特征，識(shí)別航道工程對洲灘形態(tài)的影響。研究結(jié)果可加深對彎曲分汊河段灘槽演變及礙航特性的認(rèn)識(shí)，也可為航道規(guī)劃提供理論參考。

1 研究區(qū)域與研究方法

1.1 研究區(qū)域

戴家洲河段上段的鄂州市至燕磯鎮(zhèn)段為順直放寬河型的巴河水道（長度為14 km），下段燕磯鎮(zhèn)至迴風(fēng)磯段為彎曲分汊河型的戴家洲水道（長度為20 km）（圖1（a））。巴河水道下段左岸為巴河邊灘，右岸為池湖港邊灘；戴家洲水道內(nèi)江心洲為新洲和戴家洲（已合并為戴家洲），右汊內(nèi)右岸側(cè)為樂家灣邊灘。2008 年以來，戴家洲河段已實(shí)施了4 期航道工程， 提升了航道尺度（ 圖1（ b） ） 。1968 —2009 年航道維護(hù)水深為4.0 m，2008 年以來實(shí)施了戴家洲洲頭守護(hù)工程（ 2009—2010 年）、戴家洲右緣下段守護(hù)工程（ 2010—2013 年）和右汊右岸側(cè)壩體工程（ 2012—2014 年），航道尺度實(shí)現(xiàn)了4.5 m×200 m×1 050 m；2018 年以來實(shí)施了武漢至安慶段航道工程，至2021 年航道維護(hù)水深為5.0 m，2022 —2023 年航道尺度實(shí)現(xiàn)了6.0 m×200 m×1 050 m（大洪水年份為110 m）。

1.2 研究資料與來源

收集1954—2022 年漢口站日均流量、輸沙量數(shù)據(jù)，用于分析流域來水來沙特征，以及河床沖淤強(qiáng)度、洲灘面積與水沙條件的關(guān)系；收集1957—2022 年戴家洲汊道分流比，目的是比較同流量枯水分流比的階段性特征；收集1958—2021 年共45 套地形數(shù)據(jù)，其中2002 年以前為等深線數(shù)據(jù)，用于分析洲灘形態(tài)演變與航道條件，2002 年以來為1∶10 000 實(shí)測地形，用于分析河床沖淤分布、洲灘形態(tài)及航道條件，洲灘面積計(jì)算采用等深線數(shù)據(jù)，保證了2002 年前后數(shù)據(jù)的一致性和可靠性。以上實(shí)測數(shù)據(jù)，主要來自于長江水文年鑒以及長江航道局、長江航道測量中心等機(jī)構(gòu)。

1.3 灘群聯(lián)動(dòng)關(guān)系的分析方法

河道邊灘和江心洲分布方式分為并聯(lián)和串聯(lián)2 種，并聯(lián)方式為邊灘處于河道兩岸或多級(jí)分汊段江心洲位置橫向排列[2-3]，易形成交錯(cuò)淺灘或正常淺灘；串聯(lián)方式為邊灘或江心洲以上下游形式排列且相對距離較近[16-17]，易形成復(fù)式淺灘。戴家洲河段池湖港邊灘和巴河邊灘為并聯(lián)方式的邊灘，形態(tài)演變存在一致性對應(yīng)關(guān)系，并與下游戴家洲洲頭低灘組成串聯(lián)方式的邊灘和江心洲；戴家洲左汊內(nèi)無大型洲灘發(fā)育，戴家洲左緣相對穩(wěn)定，暫不分析洲灘之間聯(lián)動(dòng)關(guān)系；戴家洲右緣與樂家灣邊灘形成了汊道內(nèi)部的并聯(lián)式洲灘，一般表現(xiàn)為戴家洲右緣沖刷蝕退，對應(yīng)樂家灣邊灘發(fā)育的聯(lián)動(dòng)關(guān)系。

池湖港邊灘面積為SCHGBT，巴河邊灘面積為SBHBT，戴家洲洲頭低灘面積為SDJZDT，樂家灣邊灘面積為SLJWBT， 戴家洲右緣灘體面積為SDJZYYZT， 洲灘之間的聯(lián)動(dòng)關(guān)系為： SBHBT— SCHGBT、SDJZDT— SBHBT、SDJZDT—（SCHGBT/SBHBT）、SDJZYYZT—SLJWBT。

2 戴家洲河段灘槽演變及洲灘聯(lián)動(dòng)關(guān)系

2.1 河床沖淤量與代表斷面變化

選取2001 年、2006 年、2011 年、2016 年和2021 年地形，繪制戴家洲河段河床沖淤分布圖；代表斷面選取1984 年、1989 年、1994 年、1999 年、2004 年、2008 年、2013 年、2018 年和2022 年，分析戴家洲河段的床面形態(tài)變化。

2.1.1 河床沖淤分布

宜昌站5 000、10 000 和30 000 m3/s 對應(yīng)水面線以下區(qū)域分別為枯水河槽、基本河槽和平灘河槽，其中，枯水至基本河槽之間的區(qū)域?yàn)榈蜑?，基本河槽至平灘河槽之間的區(qū)域?yàn)楦邽?001—2021 年戴家洲河段枯水河槽、基本河槽和平灘河槽沖刷強(qiáng)度分別為15.87 萬、16.48 萬和15.75 萬m3/（km·a）， 沖刷集中在枯水河槽，低灘略有淤積及高灘小幅沖刷（圖2（ a） ）。2001—2006 年枯水河槽沖刷，低灘和高灘區(qū)域?yàn)橛俜e態(tài)勢；2006—2011 年枯水河槽沖刷，低灘沖刷及高灘淤積；2011—2016 年、2016—2021 年枯水河槽沖刷，低灘和高灘均為沖刷態(tài)勢（圖2（a））。2016—2021 年戴家洲河段進(jìn)口王家灣區(qū)域淤積，池湖港邊灘及戴家洲洲頭淤積， 戴家洲右緣顯著沖刷（圖2（ b） ） ； 戴家洲右汊灘地為淤積及深槽沖刷態(tài)勢， 左汊整體為淤積態(tài)勢。2001—2011 年戴家洲河段表現(xiàn)為“沖槽淤灘”，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)?011—2011 年灘槽均沖，且枯水河槽沖刷量占平灘河槽沖刷量的92.4%（圖2（a））。

2.1.2 代表斷面變化

1984 —2022 年池湖港邊灘區(qū)域斷面的主槽為刷深態(tài)勢， 最大刷深為22.8 m， 池湖港邊灘經(jīng)歷了1984—2013 年淤高，轉(zhuǎn)變?yōu)?013—2022 年刷低且左緣沖刷，最大蝕退距離為140 m（圖3（a））。龍王磯—燕磯之間斷面的戴家洲洲頭低灘在1984—2006 年為沖刷態(tài)勢，2006—2022 年洲頭低灘頭部已由右側(cè)過渡至河道中部， 伴隨洲頭低灘左擺使得右汊進(jìn)口刷深（ 圖3（ b） ） 。戴家洲汊道進(jìn)口斷面形態(tài)為“ W” 型，1984—2006 年左汊和右汊的斷面沖淤幅度較小，2006—2022 年左汊沖淤幅度小且右汊逐漸刷深，洲頭低灘為淤高態(tài)勢，且2013—2022 年灘體右緣為側(cè)蝕狀態(tài)（圖3（c）、圖3（d））。

2.2 汊道分流關(guān)系

1957—2022 年戴家洲汊道分流關(guān)系變化較大（圖4（a）），枯水期出現(xiàn)了汊道交替現(xiàn)象。2006—2022 年戴家洲右汊分流比為增大態(tài)勢， 由枯水期支汊轉(zhuǎn)變?yōu)橹縻?。以相同漢口站流量— 分流比關(guān)系進(jìn)行分析，1965 —1981 年戴家洲右汊分流比高于1957 —1960 年期間，2000 —2008 年為降低態(tài)勢。2010 —2013 年相同流量下戴家洲右汊分流比高于2000—2008 年期間，2014—2018 年為持續(xù)增大態(tài)勢，至2022 年2 月戴家洲右汊分流比（ 69.6%，漢口站流量11 800 m3/s）較2000 —2008 年（ 49.1%，依據(jù)圖4（ b）曲線換算得到）增加了20.5%（ 圖4（ b） ） 。依據(jù)汊道分流屬性[18]， 戴家洲右汊為洪水傾向性汊道[19]， 航道工程實(shí)施后的2014 —2022 年洪水傾向性程度較2000—2008 年減弱（圖4（b））。

2.3 灘槽形態(tài)演變的聯(lián)動(dòng)關(guān)系

以0 m 等深線為對象，分析1984—2022 年期間代表年份的洲灘形態(tài)變化，統(tǒng)計(jì)了1968—2022 年洲灘面積，分析洲灘演變的關(guān)聯(lián)性與決定性關(guān)系。

2.3.1 洲灘演變的形態(tài)特征

戴家洲河段進(jìn)口段右岸為池湖港邊灘，且該邊灘下段右岸分布有龍王磯和燕磯節(jié)點(diǎn)。左岸側(cè)巴河入?yún)R口存在巴河邊灘，在中小水年份邊灘規(guī)模較小，遇到大水年份巴河入?yún)R水量大，疊加大水趨直作用，在干支交匯口附近泥沙淤積使得邊灘逐漸發(fā)育。經(jīng)歷中洪水年份，巴河口至戴家洲左汊進(jìn)口區(qū)域出現(xiàn)一定規(guī)模的沙洲，如1989 年和1994 年（圖5（ a） ）。經(jīng)歷了1998 年大水后的1999 年巴河邊灘面積顯著增大，戴家洲洲頭較1994 年后退1 384 m（圖5（b））。三峽工程運(yùn)行后，巴河邊灘持續(xù)沖刷，且這一時(shí)期右岸側(cè)池湖港邊灘淤漲淤寬，當(dāng)池湖港邊灘淤漲后的左緣邊界超過燕磯節(jié)點(diǎn)的前端，加速了巴河邊灘沖刷消失，至2011 年邊灘已沖失（圖5（ c） ），在戴家洲洲頭上延工程實(shí)施后束窄了河道橫向空間，至2022 年巴河邊灘未出現(xiàn)恢復(fù)淤積跡象。2013 年以來，池湖港邊灘沖刷，引起的河道展寬不利于汊道分流關(guān)系與航道條件穩(wěn)定。一期工程實(shí)施后，2008—2013 年戴家洲頭部淤積上延，2018—2022 年4 期工程實(shí)施后戴家洲頭部位置基本穩(wěn)定，但右緣仍略有沖刷（圖5（d））。樂家灣邊灘與戴家洲右緣的形態(tài)演變存在對應(yīng)關(guān)系，1994—1999 年戴家洲右緣崩退時(shí)，對應(yīng)樂家灣邊灘淤積且以沙舌形式進(jìn)入河槽；戴家洲右緣守護(hù)工程實(shí)施后，樂家灣邊灘為沖刷態(tài)勢，如2013 年和2018 年樂家灣邊灘分離為2 部分；樂家灣邊灘守護(hù)工程實(shí)施后，2018—2022 年該邊灘面積增加115.9% 且完整性增強(qiáng)。

2.3.2 洲灘面積變化

1968 —2021 年池湖港邊灘面積先增大后減小，其中，2012 —2016 年以左緣崩退形式使得面積減小，2018 年航道工程實(shí)施后的面積變幅小且逐漸穩(wěn)定（ 圖6（ a） ） 。1968 —2021 年巴河邊灘面積變幅大， 且1998 —1999 年期間的面積達(dá)到最大，至2011 年邊灘基本沖刷消失，至2022 年未出現(xiàn)復(fù)淤跡象（圖6（ a） ） 。1968 —2005 年戴家洲面積減小14.2%， 2005 —2012 年由于洲頭守護(hù)工程實(shí)施后面積增加14.5%， 2012 —2018 年減小3.9%，武漢至安慶段6 m 水深航道工程實(shí)施后面積增加2.5%（圖6（b），圖6（d））。1984—2002 年樂家灣邊灘面積增加160.0%， 2003 —2009 年減小45.3%， 2009 —2013 年增加234.2%， 2013 —2016 年減小52.8%，2016 —2018 年變幅較小，2018 —2021 年由于航道工程的實(shí)施面積增加115.9%（圖6（ c） ）。1984—2007 年戴家洲中下段右緣面積變化較大， 2007 —2009 年右緣平均蝕退140 m， 右緣守護(hù)工程實(shí)施后的2009—2019 年變幅較小，2019—2021 年樂家灣邊灘守護(hù)工程實(shí)施后，對岸側(cè)的戴家洲右緣小幅后退（平均距離45 m） （圖6（ f） ）。1984—2021 年由于樂家灣邊灘沖刷、戴家洲右緣崩退等泥沙供給的影響，在河道中部形成泥沙淤積體（圖6（e）），至2016 年淤積體的面積最大，2016—2021 年基本沖刷消失，對應(yīng)戴家洲右汊下段航道條件改善。

在戴家洲汊道分流比調(diào)整關(guān)系上，2006 —2022 年右汊分流比為增大態(tài)勢，由枯水期支汊轉(zhuǎn)變?yōu)橹縻?。受航道整治一期工程影響?006—2013 年期間戴家洲洲頭低灘面積大幅增加，右汊分流比略有增大，對應(yīng)的2006 —2009 年期間右汊內(nèi)洲灘面積減少， 其后戴家洲右緣守護(hù)及右岸側(cè)壩體工程實(shí)施引起2009 —2013 年期間右汊內(nèi)洲體面積為增大態(tài)勢；2013—2018 年期間戴家洲右汊分流比進(jìn)一步增大，戴家洲洲頭低灘、右汊內(nèi)洲體面積均為減小態(tài)勢， 2018—2022 年期間受武漢至安慶段6 m 水深航道整治工程影響，戴家洲洲頭低灘規(guī)模略有減小及右汊內(nèi)洲體面積為增大態(tài)勢，表明航道整治工程起到了穩(wěn)定洲體形態(tài)的作用。

2.3.3 洲灘演變的聯(lián)動(dòng)性分析

上游沙洲水道河勢基本穩(wěn)定，出口段深泓穩(wěn)定使得沙洲—戴家洲河段演變關(guān)聯(lián)性弱[20-21]，即戴家洲河段內(nèi)的洲灘演變與上游河勢調(diào)整具有相對獨(dú)立性。戴家洲河段內(nèi)邊灘和江心洲存在聯(lián)動(dòng)關(guān)系，聯(lián)動(dòng)演變關(guān)系轉(zhuǎn)換影響著灘群穩(wěn)定性及航道條件的穩(wěn)定性。

（1）池湖港邊灘與巴河邊灘的關(guān)系。1968—1991 年期間隨著池湖港邊灘面積增加，巴河邊灘面積為減少態(tài)勢，其后的1992—2021 年兩者關(guān)系不顯著（圖7（ a） ）。1998—2003 年由于長江干流及巴河大水使得巴河邊灘顯著淤積，濾除1998—2003 年數(shù)據(jù)后的池湖港邊灘與巴河邊灘面積表現(xiàn)出較好的相關(guān)性（R2=0.50）。

（ 2）戴家洲洲頭低灘與池湖港邊灘、巴河邊灘的關(guān)系。池湖港邊灘和巴河邊灘作為戴家洲洲體上游的對峙邊灘， 以池湖港邊灘與巴河邊灘的面積比作為參數(shù)（ α） ， 分析該參數(shù)變化對戴家洲洲頭低灘的影響。1984 年以前，戴家洲與新淤洲未合并，新淤洲與池湖港邊灘和巴河邊灘的距離相對較大，洲頭低灘變化主要受水沙過程、寡婦磯節(jié)點(diǎn)等綜合影響。隨著參數(shù)α 增大，1984—2003 年和2004—2010 年戴家洲洲頭低灘面積為增大態(tài)勢（ R2=0.60～0.92），即池湖港邊灘淤積削弱了燕磯節(jié)點(diǎn)的挑流功能，巴河邊灘快速萎縮（圖7（ b） ） 為戴家洲洲頭淤積上延提供了空間。1984 —2010 年巴河邊灘淤漲引起戴家洲洲頭低灘面積減少（R2=0.65～0.82），2004—2010 年巴河邊灘淤漲相同的面積，戴家洲洲頭低灘面積減幅增大（圖7（c）），主要是流域來沙量的大幅減少加速了洲頭沖刷態(tài)勢。

（3）樂家灣邊灘與戴家洲右緣的關(guān)系。1984—1999 年期間，隨著樂家灣邊灘面積增加，戴家洲右緣為蝕退態(tài)勢（ R2=0.18，圖7（ d） ），這一時(shí)期戴家洲河段岸線及洲體邊界線尚未穩(wěn)定，局部崩岸及洲灘坍塌使得樂家灣邊灘與戴家洲右緣面積變化表現(xiàn)為弱相關(guān)。2000—2008 年期間，隨著樂家灣邊灘面積增加，戴家洲右緣為蝕退態(tài)勢（ R2=0.72，圖7（ d） ），同時(shí)戴家洲右緣蝕退也為樂家灣邊灘發(fā)育提供了橫向空間。2008 年以來，戴家洲河段已實(shí)施了4 期航道工程，受戴家洲右緣守護(hù)工程、右汊分流比增加等綜合影響，先期淤漲的樂家灣邊灘逐漸沖刷并形成淤積體進(jìn)入河槽，對應(yīng)的2009—2019 年戴家洲右緣相對穩(wěn)定。武漢至安慶段航道工程實(shí)施后，樂家灣邊灘形態(tài)得到穩(wěn)定，對應(yīng)的2019—2021 年戴家洲右緣仍出現(xiàn)了小幅沖刷，建議增強(qiáng)戴家洲右緣守護(hù)工程的穩(wěn)定性。

3 航道工程對戴家洲河段灘槽形態(tài)的影響機(jī)制

3.1 水沙條件及航道工程對灘群面積的影響

1968—2022 年漢口站徑流量變化不大，2003—2022 年較1968—2002 年、1984—2002 年輸沙量減幅分別為75.7% 和73.0%（圖8）。1968—2002 年戴家洲洲體面積與漢口站沙量關(guān)系不顯著，2003—2007 年洲灘面積減少與漢口站輸沙量減少表現(xiàn)為同步性；2008 年以來，雖然漢口站輸沙量處于較低水平，但戴家洲洲體面積未出現(xiàn)趨勢性減少，主要受航道工程影響使得2008—2013 年洲體面積為增大態(tài)勢，武漢至安慶段工程實(shí)施后洲體面積逐漸穩(wěn)定。1968 —2005 年戴家洲河段洲體總面積隨著漢口站輸沙量減少表現(xiàn)為同步性減小，2005—2013 年戴家洲河段洲灘面積為增大態(tài)勢，武漢至安慶段工程實(shí)施后洲灘面積基本穩(wěn)定。

3.2 航道工程對汊道沖淤關(guān)系的影響

三峽工程運(yùn)行以來，長江中下游分汊河段內(nèi)水流流程短的汊道沖刷發(fā)展[22]，右汊河道長度短且河寬大有利于船舶航行，綜合選取了右汊作為枯水期主航道[6]。2006—2021 年戴家洲左汊和右汊枯水河槽沖淤量分別為281.70 萬和 ? 4 126.40 萬m3，平灘河槽沖淤量分別為1 077.85 萬和 ? 4 376.40 萬m3，整體為左汊淤積和右汊沖刷的特征（表1） 。2006 —2021 年戴家洲左汊淤積以低灘為主（ 比例為73.9%） ， 右汊沖刷且以枯水河槽為主（比例為94.3%）。2006 —2011 年、2011 —2016 年和2016 —2021 年戴家洲右汊枯水河槽沖刷強(qiáng)度分別為82.88 萬、300.20 萬和442.20 萬 m3/a， 平灘河槽沖刷強(qiáng)度分別為111.48 萬、224.40 萬和539.40 萬 m3/a，右汊沖刷強(qiáng)度為增大態(tài)勢。2011—2016 年期間漢口站沙量較2006—2011 年期間減幅為10.4%、枯水期分流比最小值增幅為3.8%（由48.2% 增加至52.0%），而右汊平灘河槽沖刷強(qiáng)度增大101.3%；2016—2021 年期間漢口站沙量較2011—2016 年期間減幅為16.3%、枯水期分流比最小值增幅為8.8%（由52.0% 增加至60.8%），而右汊平灘河槽沖刷強(qiáng)度增大140.4%。2006—2011 年、2011—2016 年和2016—2021 年期間戴家洲右汊航道疏浚維護(hù)量分別為3.0 萬、94.13 萬和7.2 萬 m3，分別占枯水河槽沖刷量的0.72%、6.27% 和0.32%，對戴家洲汊道沖淤強(qiáng)度影響相對較小。綜合分析認(rèn)為，在流域來沙量減少背景下，戴家洲右汊處于沖刷態(tài)勢，航道工程實(shí)施穩(wěn)定了灘槽形態(tài)且顯著增加了右汊分流比， 是引起右汊沖刷強(qiáng)度2016 —2021 年高于2011 —2016 年、2011—2016 年高于2006—2011 年的重要因素。

3.3 航道工程對水深條件的改善作用

3.3.1 航道條件變化過程

戴家洲河段4.0 m 和4.5 m 維護(hù)水深時(shí)期的礙航位置集中在戴家洲右汊進(jìn)口（龍王磯—耀子山）、中段（耀子山—寡婦磯）及出口（寡婦磯—?jiǎng)⒓叶桑﹨^(qū)域，在一期、二期和三期航道工程實(shí)施后，4.5 m 水深航道條件顯著改善[5-7]。2004 年和2008 年測圖顯示，戴家洲河段左汊進(jìn)口6 m 槽斷開，且右汊進(jìn)口、中段及出口段也為斷開態(tài)勢，但右汊斷開距離為減少態(tài)勢；2013 年測圖顯示，戴家洲河段左汊進(jìn)口6 m 槽斷開，且右汊進(jìn)口和中段斷開，下段為貫通態(tài)勢（圖9（a））；2018 年水深測圖顯示，戴家洲河段左汊和右汊進(jìn)口段6m 槽斷開，右汊出口段6 m 槽寬度為63 m。2018 年起戴家洲河段實(shí)施了6 m 水深航道工程，2022 年左汊進(jìn)口6 m 槽斷開，右汊6 m 槽通過維護(hù)性疏浚保持了貫通，出口段6 m 槽寬度為484 m（圖9（ b） ）。在三峽工程運(yùn)行后，戴家洲河段枯水期主航道的右汊航道水深條件轉(zhuǎn)好，2004 —2018 年右汊礙航位置為進(jìn)口、中段及尾部共3 個(gè)區(qū)域，2018 年以來的礙航位置主要為右汊進(jìn)口。

3.3.2 礙航程度變化

隨著流域來沙量減少，戴家洲河段河床為沖刷態(tài)勢，為航道水深增加提供了有利基礎(chǔ)。在航道工程實(shí)施前（ 1984—2008 年），結(jié)合疏浚維護(hù)實(shí)現(xiàn)了枯水期航道4.0 m 水深暢通（圖10）；一期、二期和三期工程實(shí)施后，戴家洲左汊進(jìn)口、右汊進(jìn)口和中下段轉(zhuǎn)為貫通或?qū)挾炔蛔?，水深不足的比例大幅降低（圖10）；戴家洲河段四期航道工程的目標(biāo)之一是提升右汊枯水期主航道地位，工程實(shí)施后右汊中下段礙航程度降低，進(jìn)口段通過維護(hù)疏浚措施后航道尺度已達(dá)到6 m×110 m。

4 結(jié) 論

本研究以長江中游戴家洲河段為對象，采用了1954—2022 年水沙和地形數(shù)據(jù)，解析了灘槽形態(tài)演變過程與聯(lián)動(dòng)關(guān)系，識(shí)別了航道工程對洲灘演變的影響，主要結(jié)論如下：

（ 1）三峽工程運(yùn)行以來，戴家洲河段枯水河槽和平灘河槽均為沖刷態(tài)勢，其中，低灘區(qū)域表現(xiàn)為沖刷，高灘區(qū)域表現(xiàn)為淤積態(tài)勢，汊道間表現(xiàn)為右汊沖刷和左汊淤積的關(guān)系，其中2011 年以來航道工程實(shí)施后的右汊沖刷強(qiáng)度增加，分流比為增大態(tài)勢。

（2）在自然水沙階段（1968—2008 年），戴家洲河段進(jìn)口段巴河邊灘與池湖港邊灘具有強(qiáng)聯(lián)動(dòng)關(guān)系，池湖港邊灘持續(xù)淤漲且逐漸降低了燕磯節(jié)點(diǎn)的挑流作用，利于戴家洲洲頭低灘淤積上延，且巴河邊灘為本時(shí)期戴家洲汊道進(jìn)口段灘群演變的主導(dǎo)因素；巴河邊灘的淤漲引起戴家洲洲頭低灘沖刷，但流域來沙量減少加劇了2004—2010 年戴家洲洲頭低灘的沖刷萎縮；右汊內(nèi)戴家洲右緣蝕退為樂家灣邊灘發(fā)育提供空間，枯水期主航道的礙航淺區(qū)分布在汊道進(jìn)口、右汊中段及出口段。

（3）航道工程影響階段（2008—2022 年），戴家洲河段洲灘穩(wěn)定性增強(qiáng)且洲灘演變關(guān)聯(lián)性減弱，右汊枯水期分流比增加，池湖港邊灘規(guī)模減少增加了進(jìn)口段水流擺動(dòng)空間，4.5 m 和6 m 水深不足區(qū)域集中在右汊進(jìn)口段。

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