荊江沙市河段河道演變趨勢分析

石建華 呂金林 徐梅珍

(1.長江水利委員會水文局荊江水文水資源勘測局，湖北荊州 434002;2.長江水利委員會水文局漢江水文水資源勘測局，湖北丹江口 442700)

1 概述

沙市河段為微彎分汊型河道，上起楊家腦、下至觀音寺，全長52 km。河段上游分別有沮漳河入?yún)R、太平口分流。河段內(nèi)多洲灘，主要有太平口心灘、三八灘以及金城洲。荊江沙市河段河勢調(diào)整，對沙市的堤防、荊江分洪工程、航道整治工程、橋梁、涵閘等水利工程會產(chǎn)生重要影響。因此，分析荊江沙市河段河道演變趨勢具有重要意義。

2 河道演變

近200 a來沙市河段河道平面形態(tài)變化不大。1756年，楊林磯附近有窖金洲江心灘，呈微彎分汊形態(tài)，柳林洲岸線大致與現(xiàn)今沙市市區(qū)段岸線成一直線。1900年后，沙市至萬城堤段近岸河床開始逐年淤積，形成學(xué)堂洲。1933年后三八灘形成，沙市河彎出現(xiàn)了新的微彎分汊形態(tài)。金城洲1901年出現(xiàn)，與上游學(xué)堂洲、三八灘同期形成。

沙市河段由太平口過渡段、三八灘、金城洲微彎分汊段組成。1959年，沮漳河出口人工改道上移800 m至新河口處。20世紀(jì)50年代以來，河段河勢基本穩(wěn)定，河道演變主要表現(xiàn)為河段內(nèi)局部深泓線擺動、洲灘消長及主支汊易位等。

2.1 岸線變化

20世紀(jì)90年代以前，該河段崩岸范圍較廣，主要分布在彎道凹岸及順直過渡段的貼流段。學(xué)堂洲段一度崩岸長約6 km，最大崩寬達220 m;右岸的西流灣(三八灘右汊)崩岸，主要發(fā)生在70年代初。2000年汛后，隨著應(yīng)急工程實施，新增護岸長約8 km。

2.2 深泓平面變化

根據(jù)1975年以來實測資料，沙市河段深泓平面變化主要發(fā)生在沮漳河出口及3個汊道段，同時受上游來水來沙變化、河床橫向變形影響表現(xiàn)出較強的階段性。

2.3 縱剖面變化

沙市河段河床縱剖面形態(tài)為自上游向下游呈鋸齒狀降低，汊道間過渡段坡降遠小于汊道段。由于河床的沖刷，近期沙市河段河床縱剖面變化總體表現(xiàn)為下切。分段主要表現(xiàn)為汊道之間過渡段下切幅度小于汊道段。

2.4 洲灘變化

太平口心灘位于沙市河段中上段，1986～1993年逐漸淤積發(fā)育并向下游移動，1993年灘頂高程達到最高;1998～2002年心灘灘頭進一步下移，灘體沖刷萎縮并一分為三;2004～2008年灘體主要以淤積為主，至2008年，灘體合并成一個完整心灘，灘頭大幅淤積上提，面積達到歷年最大，太平口心灘特征值統(tǒng)計見表1。

表1 太平口心灘特征值統(tǒng)計

臘林洲位于沙市河段中上段右岸。20世紀(jì)80年代末，邊灘洲頭持續(xù)沖退。2002～2006年，橫向近似平行崩退約50 m，縱向往下游延伸，中部灘唇凸現(xiàn)部分向下移動，尾部上提。2006～2008年，邊灘繼續(xù)沖刷崩退。

三八灘位于沙市河段中部，處于荊39～荊43斷面之間。三八灘主要變化特征值見表2。1975年三八灘與臘林洲分離，成為獨立心灘，之后灘體呈沖刷萎縮狀態(tài)，1998年原三八灘灘體逐漸解體，大洪水后，灘頂高程淤至歷年最高。1998～2002年，三八灘上提左移。2002～2008年，三八灘灘頭及頭部右緣沖刷后退，灘體頭部下移且左偏。

表2 三八灘特征值統(tǒng)計

金城洲位于沙市河段尾段，近期變化特征值見表3。1975～1980年，金城洲與埠河邊灘邊成一體，汛期一般為潛洲，枯季表現(xiàn)為凸岸邊灘，無汊道出現(xiàn)。1980～1986年，金城洲與邊灘分離，洲頂高程增高，上下延伸，面積擴大;1990年前后，右槽發(fā)育，形成左、右汊道爭流。1998～2002年，洲灘沖刷降低，左槽擴展，右槽淤積。2002～2008年，金城洲洲體總體沖刷萎縮，左汊、右汊均有所沖刷，尾部上提，灘頂高程有所抬高。

表3 金城洲特征值統(tǒng)計

2.5 汊道變化

沙市河段內(nèi)主要汊道為三八灘、金城洲汊道。

三八灘汊道，1991年以前左汊發(fā)育，其分流分沙比明顯大于右汊，自1998年大洪水以后，左汊萎縮，右汊發(fā)展成為主汊。三峽水庫蓄水運行以來，右汊繼續(xù)擴展為中泓主流，分沙比有所增大。

金城洲汊道，多年來左汊為主汊。1989～1996年枯水期兩汊相互爭流，右汊分流分沙比一度有增大趨勢，且個別年份右汊為主汊，但右汊深泓高程始終高于左汊。1998年后，金城洲洲體左緣沖刷，右汊大幅度淤積，2006年5月沙市站實測流量約9000 m3/s時，左汊分流分沙比超過85%。

3 河道演變趨勢分析

3.1 河道沖刷與淤積

河段沖淤量采用了荊江河段多年來固定斷面測量資料進行計算。計算方法采用斷面法，其計算公式為:

式中V為漕蓄量，萬m3;Ai為第i個橫斷面面積，m2;ΔLi為第i～i+1橫斷面之間間距，m。

根據(jù)1966～2008年實測水道地形及固定斷面資料，用斷面地形法計算出整個沙市河段(荊25～荊52斷面)枯水河床、基本河床、平灘河床和高水河床(相應(yīng)宜昌流量分別為5000，10000，30000，50000 m3/s)水面線下河床沖淤成果(見表4)。

表4 沙市河段沖淤量計算成果 萬m3

計算結(jié)果表明，從時段上看:下荊江裁彎后期(1975～1980年)，沙市河段洲灘(三八灘)發(fā)育，沖槽淤灘，30000 m3/s水面線以上河床大幅淤積;葛洲壩運用初期(1980～1991年)(期間太平口心灘、金城洲發(fā)育)，該河段總體表現(xiàn)為沖槽，中灘淤漲，高灘沖刷;1991～2002年，沙市河段30000 m3/s水面線以下河床沖刷，高灘有所淤積，但總體沖刷;三峽水庫蓄水初期(2003～2010年)，由于水庫攔蓄上游來沙后清水下泄，該河段枯水河槽發(fā)生強烈沖刷，但高水河床有所回淤。

3.2 河段河勢演變

三峽水庫蓄水運行后，壩下游沖刷影響至武漢，荊江河段首當(dāng)其沖。由于護岸工程的保護和航道整治工程的實施，沙市河段局部河勢的自然調(diào)整得到抑制，沙市河段微彎分汊形態(tài)維持不變，河勢在一定時期內(nèi)不會發(fā)生大的調(diào)整，但局部區(qū)域有可能發(fā)生小幅調(diào)整。

4 結(jié)語

多年來，沙市河段受來水來沙變化、水利工程以及交通設(shè)施建設(shè)等影響，總體河勢穩(wěn)定，但河段內(nèi)局部河勢有所調(diào)整。三峽水庫蓄水運行后，由于清水下泄、含沙量大幅減少，荊江河段會發(fā)生明顯沖刷，沙市河段河床出現(xiàn)較強沖刷，深泓下切，這一演變趨勢將會長期持續(xù)，直至沖淤平衡。