长江中游沙市河段治理效果分析及后续治理思路探讨

2012-08-29张俊锋柴华峰

水道港口 2012年6期

张俊锋，柴华峰

（1.长江航道局，武汉430014；2.长江航道规划设计研究院，武汉430011）

沙市河段地处长江中游上荆江，位于湖北省荆州市，河段上起陈家湾、下至玉和坪，长约20 km，属人工护岸控制的顺直、微弯分汊河道（图1）。河段北岸有荆江大堤，堤外少滩，防洪形势严峻，南岸为荆南长江干堤。本河段以杨林矶为界分为上下两段：上段被太平口心滩分为南北两槽，下段被三八滩分为南北两汊。横跨三八滩的荆州长江公路大桥于2002 年10 月建成使用，在靠近两岸的北汊及南汊内均布设了通航桥孔，中间为非设计通航桥孔。该河段河道很不稳定，主流摆动幅度大，洲滩此消彼长变化频繁，以致航槽位置多变，且频繁出浅，航道维护任务十分艰巨。特别是1998 年特大洪水以后，原有的三八滩冲失，北汊淤积严重，枯季难以通航，荆州大桥南设计通航孔淤塞，船舶有时被迫改走非设计通航孔，通航与桥梁安全矛盾十分突出。目前，本河段枯水期航道维护尺度仅为2.9 m×80 m×750 m（水深×航宽×弯曲半径，下同），通航保证率为95%。

根据《长江干线航道发展规划总体刚要》，沙市河段2020 年的建设标准为3.5 m×150 m×1 000 m，通航保证率为98%［1］。长江航道局从2001 年开始组织对该河段的碍航问题进行系统研究，提出了“系统治理、分步实施”的治理原则。并从2009 年开始对本河段进行了系统治理，先后实施了三八滩固滩工程及腊林洲守护工程，取得了阶段性的整治效果。本文结合已有研究成果和工程实施以来的资料，对工程前后的河道变化、航道条件等进行了对比分析，并结合总体治理思路及本河段存在的问题，提出了后续治理思路。

1 河床演变特征

近几十年来，沙市河段两岸岸线基本稳定，河道滩槽变化剧烈，大致分为4 个演变阶段［2］。

第一阶段：在20 世纪50～60 年代中期，腊林洲边滩与三八滩连为一体，依附于河道右岸，滩体相对完整高大，多数年份河道呈单一形态。第二阶段：在20 世纪60 年代后半期至70 年代，腊林洲边滩被切割，三八滩成为一个独立江心洲，沙市河段下段被分为南北两汊，河道呈上段单一、下段分汊格局。第三阶段：在20 世纪80 年代至1997 年，主流右摆使腊林洲边滩滩头冲刷后退，太平口附近河道展宽，泥沙淤积形成太平口心滩，将上段河道分成南北双槽。河段上段双槽，下段双汊局面形成。第四阶段：1998 年特大洪水以后，三八滩滩体逐步冲刷、解体，2001 年再度形成新的三八滩，河段再次出现“上段维持双槽、下段维持双汊”的基本格局。

2 系统治理思路

从2001 年开始，长江航道局组织有关科研和设计单位对沙市河段进行航道系统治理的研究。研究表明：无论是从船舶及桥梁的安全、沙市河段自身条件，还是从水运、地方经济的长远发展来看，河段上段走太平口心滩南槽、下段走三八滩北汊是最佳规划航线［3-5］。在此基础上，研究提出的总体治理思路是：上段维持两槽一滩的格局，下段维持三八滩分汊，压缩北汊进口杨林矶淤展空间；保持上段南槽分流占优局面，利用并强化腊林洲高滩岸线的导流作用，在稳定枯水期“南北”水流过渡流路的基础上，提高北汊进口航槽内水流冲刷能力，从而改善北汊航道条件。

鉴于沙市河段复杂多变的河床，且工程的平面布置受到较强的外部制约，系统治理方案提出了“统筹兼顾、综合治理；稳定洲滩、适当调整汊道分流比；分步实施、分期实现治理目标”的总体治理原则。

3 已建工程及治理效果

3.1 已建工程情况

沙市河段已建整治工程包括航道整治一期工程和腊林洲边滩守护工程，其平面布置见图1。

（1）一期工程。根据系统治理思路，沙市河段于2009 年1 月开始实施一期工程［6］。该工程主要是采用护底与固滩相结合的措施，对三八滩中上段滩体、滩脊进行加固守护，阻止滩头后退，维持三八滩的整体稳定。该工程于2012 年5 月通过竣工验收，工程的实施稳定了三八滩头部中、枯水期的分流点，改善了北汊航道通航条件，保证了桥梁及船舶通航安全，维持了沙市河段下段分汊的基本河势格局。

（2）腊林洲守护工程。为防止腊林洲边滩的岸线持续崩退，影响北汊进口水流条件，沙市河段于2010 年10 月实施腊林洲守护工程［7］。该工程主要是在一期工程的基础上，对腊林洲边滩上段3 303 m 岸线进行守护，同时对左岸杨林矶一带已护岸线的重点部位进行水下加固。该工程于2011 年7 月主体工程完工。工程的实施有效遏制了腊林洲边滩岸线的持续崩退，维持了沙市河段较好的洲滩形态。

3.2 治理效果分析

目前，沙市河段先期实施的三八滩固滩及腊林洲守护工程已经完工。工程观测及分析［8］表明，工程实施以后，沙市河段较为有利滩槽格局得到维持，为本河段的后续治理奠定了良好的基础，基本实现了预期的整治目标（图2）。

3.2.1 河道变化

NaNO33 g/l、MgSO4·7H2O 0.5 g/l、KCl 0.5 g/l、Fe-SO4·7H2O 0.01 g/l、K2HPO41 g/l，用3 mol/l盐酸调成所需pH值。

（1）河道冲淤变化。从工程前后的沙市河段测图对比来看：太平口心滩基本上保持稳定，总体呈淤积态势；杨林矶边滩向上游淤长，局部最大淤积幅度超过5 m；三八滩中上段略有淤积，下段有所冲退。上段北槽进口冲刷，中段淤积，出口段略有淤积；南槽中段深槽略有淤积、沿右岸侧冲刷，南槽出口向北汊的过渡段明显冲深，幅度一般在5 m 以上。

（2）深泓变化。从工程前后深泓线的平面变化来看（图3），工程实施后，三八滩中上段保持稳定，过渡段深泓线位置基本保持稳定，分流点位于三八滩滩头前沿，比工程前上提了600 m 左右。

（3）滩槽变化。滩体变化：从工程实施前后滩体平面变化来看（图4），工程实施后，三八滩中上段滩体及腊林洲边滩基本保持稳定，但三八滩未实施工程的下半段仍趋于冲刷状态，滩体面积由2008 年4 月的0.65 km2缩小至2011 年12 月的0.17 km2，滩尾上提约1 050 m。随着三八滩中上段滩体基本稳定，杨林矶滩体尾部上提左移，头部淤积上延至筲箕子一带，滩体面积至2011 年12 月面积增至1.21 km2。

航槽变化：从工程前后沙市河段航行基面下4 m 等深线年际变化来看（图5），工程实施后，遏制了三八滩滩头及腊林洲的冲刷后退，三八滩中上段基本保持稳定，北汊航槽进一步冲刷发展，4 m 等深线全线贯通。

（4）分流比变化。三八滩守护工程实施后，北汊的进流条件得到稳定，北汊枯水期分流比呈增加的趋势（表1），由工程实施前的43%上升至工程实施后的59%。

表1 三八滩汊道枯水期分流比统计表Tab.1 Statistics of split ratio of Sanba Beach in dry season

3.2.2 航道条件变化

（1）航宽与航深。工程实施前，沙市河段航道维护尺度为2.9 m×80 m×750 m。工程实施后，从2009 年11月1 日起，宜昌—城陵矶段试运行3.0 m 水深，2010年11 月1 日起，试运行3.2 m 水深。

目前的航槽基本稳定走“南槽—北汊”航槽，至2011年12 月4 m 等深线（当地航行基准面，下同）航宽维持在400 m 以上，6 m 等深线贯通，宽度在250 m 以上，航宽及水深有较大幅度的提高。

（2）弯曲半径。工程实施后，三八滩段航槽基本稳定走南—北航槽，深泓位置变化较小，目前，航道的弯曲半径均在1 000 m 以上，满足目前航道维护的要求。

4 后续治理思路

4.1 水道目前存在的问题

如前所述，一期工程及腊林洲守护工程作为沙市河段先期实施的工程，基本实现了预期的建设目标。但根据最新的观测表明，已建的航道整治工程的整治效果仍是不够的，滩槽格局仍存在一定的不确定性。存在的主要问题为：

（1）一期工程仅仅对三八滩中上段滩体进行守护，对位于荆州长江大桥以下的三八滩滩尾部位并没有采取工程措施。工程实施过程中，三八滩滩尾呈逐年萎缩趋势，目前0 m 等深线以上的滩体面积减小至工程实施前的三分之一。受此影响，北汊航道出口延宽变浅趋势明显，河段出口航道条件呈恶化趋势。

（2）已实施的一期和腊林洲守护工程对调整南北两汊低水分流比、改善北汊航道通航条件的作用有限。工程实施后的三八滩南汊流量依然较大，如遭遇不利的水文年，杨林矶边滩下移增长趋势仍存在，本河段的设计航路“南槽—北汊”的过渡形式无法得到根本保障。

4.2 后续治理思路

（1）整治原则。根据前述沙市河段系统治理的总体方案，后续工程治理目标是：在河段内已建和在建的航道整治工程的基础上，通过及时控制不稳定洲滩的不利变化趋势，稳定目前较好的航道格局，实现规划的航道尺度。为此，本文结合目前河道形势，提出的后续工程治理原则为：①因势利导：充分利用河道有利条件，总体上顺应河道演变规律，充分考虑上下游的关联性、协调性，对关键部位进行处理；②统筹兼顾，守护为主：鉴于沙市河段河道自身演变及堤防、防洪等周边环境复杂，后续工程措施仍以守护为主，配合已建工程，及时控制不利的变化趋势；③协调统一：后续工程方案应保证与已实施的一期和腊林洲守护工程的相互配合、协调统一。

（2）整治方案。沙市河段后续治理应以已建的航道整治工程为依托，对目前较为有利的格局加以守护，维持腊林洲低滩和三八滩中下段的稳定，引导水流集中稳定冲槽，从而实现改善航道条件的目标。该河段应从“南槽—北汊”过渡段的右边界入手稳定并适当强化这一过渡格局，同时兼顾三八滩中下段滩体的稳定及河段防洪需求。根据这一思路，本文提出的治理方案（图6）如下。