長(zhǎng)江中游楊林巖水道航道整治工程效果分析

黃 偉

(長(zhǎng)江航道局，湖北 武漢 430014)

長(zhǎng)江中游楊林巖水道位于湖北省洪湖市、湖南省岳陽(yáng)市境內(nèi)，上鄰洞庭湖湖口，距城陵磯5km，下接界牌水道，距武漢226km(見(jiàn)圖1)。該河段向上接洞庭湖與荊江，向下通往武漢、南京等長(zhǎng)江中下游地區(qū)，是華中及西南地區(qū)對(duì)外交流的主要通道，對(duì)沿江經(jīng)濟(jì)和港口的發(fā)展具有舉足輕重的作用。

根據(jù)國(guó)務(wù)院《關(guān)于加快長(zhǎng)江等內(nèi)河水運(yùn)發(fā)展的意見(jiàn)》(國(guó)發(fā)〔2011〕2號(hào))，“十二五”期“實(shí)施長(zhǎng)江中游荊江河段河勢(shì)控制和航道治理工程，全面改善通航條件”，但位于荊江下口城陵磯稍下游位置的楊林巖水道近年來(lái)河床演變加快，河演分析表明，該河段有向不利方向發(fā)展的趨勢(shì)。若任其自然演變，將直接影響“十二五”期荊江河段治理效果的發(fā)揮，影響中游河段治理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。因此對(duì)楊林巖水道實(shí)施治理工程是必要且迫切的。為此，交通運(yùn)輸部安排實(shí)施了長(zhǎng)江中游楊林巖水道航道整治工程[1]。

圖 1 楊林巖水道地理位置圖

1 水道概況

楊林巖水道位于長(zhǎng)江中游，湖北省洪湖市、湖南省岳陽(yáng)市境內(nèi)。河段上起彭家灣、下至龍頭山，全長(zhǎng)約7km。前期為便于研究水沙條件，研究河段上延至擂鼓臺(tái)，全長(zhǎng)約20km，整個(gè)河段為順直分汊型河段(見(jiàn)圖2)。河段自上而下依次分布有白螺磯-道人磯、楊林山-龍頭山對(duì)峙節(jié)點(diǎn)，使河段平面形態(tài)呈寬窄相間的藕節(jié)狀。上游丁家洲邊灘處最大河寬為2.49km，白螺磯-道人磯節(jié)點(diǎn)處河寬1.75km，楊林山-龍頭山節(jié)點(diǎn)處河寬1.12km。在上下節(jié)點(diǎn)中間，河段寬闊，江中有南陽(yáng)洲分河道為兩汊，汊道段最大河寬達(dá)3.2km。工程前該河段實(shí)行分月維護(hù)水深，航道最低維護(hù)尺度3.5m×80m×1000m(航道水深×航道寬度×航道彎曲半徑，下同)，保證率98%。

楊林巖水道為順直分汊水道。河道兩頭窄、中間寬。入口有道人磯-白螺磯節(jié)點(diǎn)控制，出口有楊林山-龍頭山節(jié)點(diǎn)控制，中間放寬，江中南陽(yáng)洲將河道分為左右兩汊，左汊為支汊，右汊為主汊。左汊以前水淺槽窄，后來(lái)逐漸發(fā)展，水深改善，但左汊進(jìn)口受丁家洲邊灘灘尾沖淤變化，航槽易于出淺，且左汊入口和出口的航道彎曲、礙航礁石較多，不利于船舶安全航行，故多年來(lái)，主航道一直走右汊。右汊土磯頭-臨江磯段有回流，存在過(guò)渡段淺區(qū)[2]。

圖 2 楊林巖水道河勢(shì)圖

2 工程建設(shè)情況

長(zhǎng)江中游楊林巖水道航道整治工程主要建設(shè)內(nèi)容為：沿南陽(yáng)洲洲頭布置魚(yú)骨形護(hù)灘建筑物，一道縱向護(hù)灘帶，三道橫向護(hù)灘帶；在南陽(yáng)洲右緣建設(shè)842m鋼絲網(wǎng)格護(hù)面；在右岸費(fèi)家墩邊灘建設(shè)長(zhǎng)度732m的六方塊護(hù)岸。主體工程于2013年1月開(kāi)工，2014年9月完工；建設(shè)期維護(hù)工程于2016年4月30日完工。

3 整治效果分析與評(píng)價(jià)

3.1 工程實(shí)施前河床演變規(guī)律

工程實(shí)施前,工程河段灘槽不穩(wěn)，重要洲灘——南陽(yáng)洲洲頭持續(xù)沖刷下挫，南陽(yáng)洲右緣崩退，右汊向?qū)挏\方向發(fā)展(見(jiàn)圖3)。

工程河段作為典型的順直分汊河段，兩岸有大堤保護(hù)，上段順直有城陵磯、擂鼓臺(tái)、仙峰礁節(jié)點(diǎn)控制，下段展寬分汊，入口有道人磯-白螺磯，出口有龍頭山-楊林山等對(duì)峙節(jié)點(diǎn)控制。上下游河段的河床演變對(duì)工程河段河床演變影響小，工程河段河勢(shì)總體穩(wěn)定。長(zhǎng)江與洞庭湖出口水流匯流后沿程受城陵磯等眾多節(jié)點(diǎn)控制，主流多年來(lái)一直穩(wěn)定在右岸一側(cè)，受入口道人磯-白螺磯對(duì)峙節(jié)點(diǎn)控制[3]，南陽(yáng)洲分汊河段入口水流動(dòng)力軸線多年來(lái)相對(duì)穩(wěn)定，南陽(yáng)洲主支汊地位亦穩(wěn)定。南陽(yáng)洲右汊為主的格局多年來(lái)不變。工程河段的河床演變主要受自身來(lái)水來(lái)沙條件的影響，主要表現(xiàn)在：南陽(yáng)洲的淤長(zhǎng)與沖刷，重點(diǎn)表現(xiàn)在洲頭位置與灘形的變化，以及由此引發(fā)的兩汊和相鄰洲灘的沖淤變化。

三峽工程蓄水前的河床演變分析表明：當(dāng)來(lái)水量總體相對(duì)穩(wěn)定，來(lái)沙量的大幅增加會(huì)促使工程河段重要洲灘——南陽(yáng)洲的淤積發(fā)展，并逐漸變得飽滿和高大完整，工程河段水流集中，航道條件較好。當(dāng)來(lái)水量總體相對(duì)穩(wěn)定，來(lái)沙量大幅減少并低于正常水平會(huì)促使南陽(yáng)洲的沖刷，特別是洲頭后退，形態(tài)扁長(zhǎng)坦化，使得水流分散，航道條件變差[4]。

圖 3 整治前楊林巖水道河勢(shì)圖

三峽工程蓄水后，水沙條件與天然情況有很大改變。來(lái)沙大幅減少，而汛期特大洪水得到調(diào)控，中枯水期水量增加，沖刷歷時(shí)延長(zhǎng)[5]。工程河段總體表現(xiàn)為沖刷，重點(diǎn)表現(xiàn)在主要洲灘——南陽(yáng)洲洲頭低灘沖刷下挫、右緣崩退，相應(yīng)的左岸丁家洲邊灘下延，左汊沖深下竄，右汊展寬有所淤積。南陽(yáng)洲作為重要洲灘，其完整性受到威脅，工程河段灘槽逐漸坦化，河道已經(jīng)表現(xiàn)出向?qū)挏\化方向發(fā)展的不利趨勢(shì)。

三峽蓄水后的水沙條件，在今后將長(zhǎng)期保持相對(duì)穩(wěn)定，大沙年出現(xiàn)的機(jī)會(huì)減少。工程河段被沖刷的洲灘缺乏自然恢復(fù)的水沙條件。工程河段已經(jīng)呈現(xiàn)出洲頭后退、灘體縮小、右汊展寬，水流分散的不利演變趨勢(shì)，并且將一直持續(xù)，愈演愈烈。

3.2 工程實(shí)施前航道存在的問(wèn)題

工程實(shí)施前航道存在的問(wèn)題是：工程河段被沖刷的洲灘將很難再有自然恢復(fù)的水沙條件，工程河段目前已經(jīng)呈現(xiàn)出來(lái)的洲頭后退、灘槽坦化、水流分散的不利演變趨勢(shì)，今后將繼續(xù)，并愈演愈烈，右汊主航道也將持續(xù)向?qū)挏\化不利方向發(fā)展。

3.3 工程實(shí)施后水道變化情況

工程實(shí)施后，灘槽基本穩(wěn)定。南陽(yáng)洲洲頭及右緣、費(fèi)家墩邊灘等守護(hù)工程區(qū)地形穩(wěn)定；右汊向?qū)挏\方向發(fā)展的不利趨勢(shì)得到有效遏制，向窄深方向則有一定發(fā)展。工程達(dá)到了“通過(guò)工程措施，抑制本河段灘槽形態(tài)和航道條件向不利方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)航道規(guī)劃目標(biāo)”的整治目標(biāo)。

工程實(shí)施后，從現(xiàn)場(chǎng)觀察、河道地形測(cè)圖和航道維護(hù)的情況看，工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性很好，護(hù)灘帶及護(hù)岸等整治建筑物對(duì)南陽(yáng)洲守護(hù)的效果也非常好，泥沙在南陽(yáng)洲右緣上段有一定的淤積。工程不僅達(dá)到了穩(wěn)定洲頭和右緣上段的預(yù)期效果，在三峽工程蓄水后，來(lái)沙量小，河段處于總體沖刷態(tài)勢(shì)下，護(hù)灘帶還起到了邊緣促淤的良好效果。總體看，整治工程達(dá)到了穩(wěn)定南陽(yáng)洲洲頭，控制兩汊入流條件的目的。

從河段0m等深線看，道人磯以上河道兩岸比較穩(wěn)定，0m等深線基本吻合，基本沒(méi)有沖淤變化。中段從南陽(yáng)洲洲頭0m等深線看，2012年3月至2013年3月洲頭沖刷下挫150m，2013年3月工程實(shí)施至2014年3月洲頭淤積上提200m，恢復(fù)到2012年3月的情況，2014年3月至2015年3月洲頭又有沖刷下退，基本恢復(fù)到2013年3月的情況，2015年3月至2016年3月洲頭淤積上提，恢復(fù)到2014年的情況，之后到2016年11月，地形變化不大?？傮w看，整治工程實(shí)施后，南陽(yáng)洲洲頭不同年份隨著當(dāng)年水沙條件的不同，有沖有淤，上提下移，但沖淤幅度不大，洲頭得到穩(wěn)定。南陽(yáng)洲右緣上段2012年3月至2013年3月沖刷后退200m，2013年3月工程實(shí)施至2014年3月南陽(yáng)洲右緣上段淤積前進(jìn)100m，2014年3月至2015年3月沖刷后退50m，2015年3月至2016年3月南陽(yáng)洲右緣上段淤積前進(jìn)45m，基本恢復(fù)到2014年的狀態(tài)。到2016年11月汛后，地形略有淤積?？傮w看，工程后，隨當(dāng)年水沙條件的不同，南陽(yáng)洲右緣上段有沖有淤，總體體現(xiàn)為少量淤積，該部位亦較為穩(wěn)定。左岸丁家洲邊灘向下先有所淤積發(fā)展，后沖刷恢復(fù)，總體看，丁家洲邊灘也得到穩(wěn)定。南陽(yáng)洲右緣護(hù)岸工程中下段河道有較大幅度的沖刷，雖然在2013年守護(hù)工程實(shí)施后，岸線保持了穩(wěn)定，但從2013年3月至2014年3月，右緣護(hù)岸工程區(qū)外的河道0m等深線向右緣河岸方向沖刷崩退了87m，已經(jīng)到了工程區(qū)邊緣。到2014年6月局部位置已經(jīng)沖刷進(jìn)入護(hù)底區(qū)域。2016年1月經(jīng)過(guò)拋石加固后，到2016年3月地形仍保持了穩(wěn)定。右岸岸線受不同年份水沙條件的變化，局部有小幅度的沖淤變化，總體保持穩(wěn)定，幾年來(lái)0m線基本重合[6]。

從3m等深線看，道人磯以上河道兩岸比較穩(wěn)定，3m等深線吻合，基本沒(méi)有沖淤變化。中段從南陽(yáng)洲洲頭3m等深線看，2012年3月至2013年3月洲頭沖刷下挫，2013年3月至2014年3月洲頭淤積上提，基本恢復(fù)到2012年3月的情況；2014年3月至2015年3月洲頭又有所沖刷下退，基本恢復(fù)到2013年的狀況；2015年3月至2016年3月至2016年11月洲頭基本保持穩(wěn)定?？傮w看，工程實(shí)施后，近期洲頭雖有沖淤交替，但總體得到穩(wěn)定。南陽(yáng)洲左緣上段2012年3月至2014年3月淤積前進(jìn)50m；2014年3月至2015年3月基本保持穩(wěn)定；2015年3月至2016年3月至2016年11月基本保持穩(wěn)定。左岸丁家洲邊灘向下有所淤積發(fā)展。南陽(yáng)洲右緣工程區(qū)中下段有較大幅度的沖刷，雖然在2013年守護(hù)工程實(shí)施后，岸線保持了穩(wěn)定，但從2013年3月至2015年3月，右緣護(hù)岸工程區(qū)外的河道3m等深線向右緣河岸方向沖刷崩退了96m，已經(jīng)到了工程區(qū)邊緣。經(jīng)過(guò)2016年1月維護(hù)工程拋石加固后，地形保持了穩(wěn)定，到2016年11月地形仍保持穩(wěn)定。右岸岸線仍保持穩(wěn)定，幾年來(lái)3m線基本重合。

從5m等深線看，道人磯以上河道兩岸仍然比較穩(wěn)定，5m等深線吻合，基本沒(méi)有沖淤變化。中段南陽(yáng)洲洲頭5m等深線總體也基本吻合，基本沒(méi)有大的沖淤變化。右緣工程區(qū)中下段河道有較大幅度的沖刷，雖然在2013年守護(hù)工程實(shí)施后，岸線保持了穩(wěn)定，但從2013年3月至2015年3月，右緣護(hù)岸工程區(qū)外的河道5m等深線向右緣河岸方向沖刷崩退了144m，已經(jīng)到了工程區(qū)邊緣，局部進(jìn)入到護(hù)底排區(qū)域內(nèi)。經(jīng)過(guò)2016年1月維護(hù)工程拋石加固后，到2016年11月該位置地形仍保持了穩(wěn)定。右岸岸線仍保持穩(wěn)定，幾年來(lái)5m線基本重合。

從分流比看，絕對(duì)數(shù)值上，2012年3月至2014年3月，同期南陽(yáng)洲兩汊分流比基本穩(wěn)定。到2014年11月、2015年3月、2016年11月，由于測(cè)時(shí)流量增大較多，左汊分流比有所增加，屬于正常現(xiàn)象。從2011年10月與2014年11月兩次觀測(cè)成果看，兩次測(cè)時(shí)流量相近，分流比也相近。歸納觀測(cè)資料成果，可以看出，隨著流量的增加，左汊的分流比會(huì)逐漸增大，當(dāng)同期流量相當(dāng)時(shí)，兩汊的分流比基本穩(wěn)定(見(jiàn)表1)。

表 1 南陽(yáng)洲兩汊不同年份分流比比較表

3.4 航道條件變化

工程實(shí)施后，右汊淺點(diǎn)水深增加，滿足規(guī)劃航道尺度(3.7m×150m×1000m)要求，達(dá)到了“通過(guò)工程措施，抑制本河段灘槽形態(tài)和航道條件向不利方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)航道規(guī)劃目標(biāo)”的整治目標(biāo)。

多年來(lái)的測(cè)圖顯示，楊林巖水道右汊中段，上下深槽之間的費(fèi)家墩一帶存在過(guò)渡段淺區(qū)，影響到航道尺度的提高。整治前右汊中段4.5m等深線不能貫通，在上下深槽之間的費(fèi)家墩一帶存在過(guò)渡段淺區(qū)和心灘，淺區(qū)淺點(diǎn)在航行基面下3.3m。工程開(kāi)工后，到2013年3月，該位置淺點(diǎn)在航行基面下4.3m；2014年3月，該位置淺點(diǎn)在航行基面下4.4m；2015年3月，該位置淺點(diǎn)基本保持在4.4m；2016年3月，右汊中段4.5m等深線得到貫通；到2016年11月地形基本穩(wěn)定?？傮w來(lái)看，工程實(shí)施以后，航道條件有進(jìn)一步的改善(見(jiàn)圖4)。

圖 4 整治后楊林巖水道河勢(shì)圖

4 結(jié)語(yǔ)

楊林巖水道航道整治工程的實(shí)施，獲得了預(yù)期效果，實(shí)現(xiàn)了整治目標(biāo)，效果顯著。該整治工程改善了荊江河段下口的航道通航條件，暢通了湖北、湖南兩省“通江達(dá)海”的大通道，進(jìn)一步釋放了長(zhǎng)江中游的航運(yùn)潛能，為長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[1]馬李偉，楊祥飛，朱代臣，等.長(zhǎng)江中游楊林巖水道整治思路研究[J].中國(guó)水運(yùn)，2013(2)：169-171.

[2]長(zhǎng)江航道規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.長(zhǎng)江中游道仁磯至楊林巖河段航道整治工程平面二維水沙數(shù)值模擬研究[R].長(zhǎng)江航道規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，2012.

[3]李琳琳.荊江-洞庭湖耦合系統(tǒng)水動(dòng)力學(xué)研究[D].北京：清華大學(xué)，2009.

[4]李義天，孫昭華，江凌.三峽水庫(kù)對(duì)長(zhǎng)江中游防洪航運(yùn)影響研究[A].“三峽工程建成后對(duì)長(zhǎng)江中游的影響”專題論壇——2007中國(guó)科協(xié)年會(huì)分論壇之十論文集[C].2007.

[5]王偉峰.心灘守護(hù)前后泥沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律及沖刷變形特性研究[D].重慶：重慶交通大學(xué)，2009.

[6]樊書(shū)剛，楊祥飛，朱代臣.長(zhǎng)江中游楊林巖水道近期演變分析[J].人民長(zhǎng)江，2012，43(2)：84-86，101.