航道整治工程对江心屿河势的影响及思考

林　统

(1.温州市水利河口研究所，浙江　温州　325000；2.温州市水文站，浙江　温州，325000)



航道整治工程对江心屿河势的影响及思考

林统1,2

(1.温州市水利河口研究所，浙江温州325000；2.温州市水文站，浙江温州，325000)

摘要：20世纪70年代，由于港口航道整治需要，在瓯江江心屿段河道内抛筑了一系列丁坝和浅坝，人为改变了江心屿河道河势和两汊分流比。为确定航道整治工程对江心屿河势的影响和存在的问题，结合江心屿江道的最新地形和整治工程布局,分析了整治工程对河势的影响。研究发现，江心屿南北汊均存在沿着右岸堤线的冲刷带，且局部区域已经形成冲刷深坑，堤防存在安全稳定隐患；同时南北汊潮动力正逐渐趋于平衡、分流比趋于稳定。为确保堤防安全和河势稳定，建议加强河段丁坝调整和分流比调整评估研究。

关键词：江心屿；航道整治；分流比；堤防稳定

1问题的提出

瓯江是浙江省八大水系之一，属山溪性河流，温溪以下至口门为感潮河段。江心屿位于瓯江下游河口感潮区，受上游径流和下游潮流双重作用。在天然状态下，瓯江河道主槽在江心屿南北汊来回摆动，以北汊为主。20世纪70年代，由于港口航道整治需要，在江心屿上游抛筑了上村丁顺坝3 870 m，坝顶高程1.80 m(1985国家高程基准，下同)，在江心屿南汊新涂至朔门港区实施了航道挖槽工程，总长4 150 m，进口底宽450 m、底面高程-2.70 m[1]。在丁顺坝、浅坝的导流和约束作用下，瓯江河道主槽被强行固定在江心屿南汊，南北汊分流比单调增长，影响了瓯江河势的稳定，近年南汊局部区域出现了堤防过度冲刷和掏空的情况[2]。随着温州市经济社会的发展，瓯江口内的老港区岸线功能逐渐转变为城市功能，航道等级要求降低，因此，为稳定瓯江河势、确保堤防安全稳定，加强航道整治工程对瓯江河势的影响及其现状存在问题的研究必要而又紧迫。

2江道河势演变趋势

2.1江心屿河段地形特征

航道整治工程实施以后，江心屿段河势总体趋势为南汊单调冲刷态、北汊单调淤积态，在长期冲淤河势影响下，南汊已经形成局部冲刷深坑，北汊形成了多个浅滩(见图1)。

由图1可见，江心屿南汊河道主槽靠近右岸，下游靠右岸方向已经出现了2个底高程为-20.00 m左右的冲刷深坑，2个冲刷深坑间冲刷带底高程为-15.00～-17.00 m；江心屿北汊主槽靠近右岸，北汊自西向东偏右岸存在1条冲刷带，平均底高程为-3.00～-5.00 m，局部区域存在底高程为-7.00 m的深坑，北汊中部和下部存在2个淤积浅滩，平均底高程约为-1.00 m。

2.2航道整治工程对河势的影响

航道整治工程实施后，江心屿段河势由南淤北冲逐渐向北淤南冲转变，航道整治工程的分布见图2。由图1～2可知，江心屿上游径流和落潮流受上村丁顺坝影响，主流被逼向江心屿南汊；江心屿南汊水流在东岛头位置受江心屿东丁坝束流影响，主流被进一步逼向右岸，紧近南汊右岸向下运动，因此江心屿南汊河道地形总体受冲刷较强，在东岛头位置丁坝束流作用下河道右岸进一步刷深，出现局部冲刷深坑和冲刷带。江心屿北汊河道水流在瓯北镇丁坝、龟山东坝、龟山西坝和江心屿岛地形挑流作用下，水流沿右岸运动后被挑流向左岸，在北汊形成了2个浅滩和冲刷带。

2.3江心屿河段冲淤变化

由章节2.1和2.2分析可知，航道整治工程对江心屿南北汊河道的冲淤影响较大，据观测，工程实施后的10 a里，南汊冲刷量约707.0万m3，北汊淤积量约860.0万m3[1]。2001年以来，江心屿南汊冲刷区冲刷量约239.9万m3，淤积区淤积量约65.2万m3；北汊冲刷区冲刷量约257.4万m3，淤积区淤积量约40.9万m3，江心屿南北汊河道冲刷量均远大于淤积量，江心屿河道的冲刷情势与上下游顺直河道基本一致。2001—2014年，江心屿上游和下游的顺直河段均以冲刷为主，其中江心屿上游冲刷量约528.3万m3、淤积量约171.3万m3，下游冲刷量约3 397.5万m3、淤积量约1 746.5万m3，冲刷量远大于淤积量，可知2001年以来瓯江河道整体处于冲刷态(见表1)。程鹏等学者研究发现江心屿河段2000年以来潮差一直在增大，潮动力增强可能是河道冲刷增强的原因之一[3]。

注：表中所示冲刷量为冲刷区的冲刷量，淤积量为淤积区的淤积量。

由表1可知，江心屿河段2005—2014年冲刷速率较2001—2005年有所减缓，说明河道冲刷有所减弱，但2005—2014年江心屿南北汊河道冲刷速率逐渐趋于一致，说明相较于2005年以前，江心屿南北汊河道潮动力逐渐趋于平衡。

3南北汊分流比变化

航道整治工程实施以前江心屿南汊落潮分流仅15%，涨潮分流仅26%，而北汊涨落潮分流一度达到85%[1]。整治工程实施后，南汊冲刷增强，分流比快速增加，2000年以来南汊分流比基本趋于稳定，涨潮分流比在82%～84%波动，落潮分流比在84%～88%波动(见图3)。

由图3可知，航道整治工程实施后10 a内江心屿南汊河道分流比快速增大。 1980年左右，南汊涨潮分流比约60%、落潮分流比约为70%。1980年后，分流比缓慢增大，2000—2005年南汊落潮分流比达到最大，约88%，随后略有下降，涨潮分流比在82%～84%波动。

分流比变化趋势与南北汊冲淤变化趋势基本一致。2005年以来南北汊潮动力逐渐趋于平衡，河道冲刷速率逐渐趋于一致，河道两汊分流比逐渐趋于平衡，可见航道整治工程对江心屿河段河势的影响基本达到稳定状态。

4结论及思考

4.1主要结论

20世纪70年代，航道整治工程实施后江心屿河道主槽由北汊迅速向南汊转变，受航道整治工程束流和挑流的影响，江心屿南北汊涨落潮水流的主流均靠近汊道右岸，在工程实施后的前10 a内南北汊分流比快速变化，河道呈现南汊冲刷、北汊淤积态势。在长期的南冲北淤态势下，南汊下游右岸已形成高程约-17.00 m的冲刷带和局部冲刷深坑，北汊河道靠近右岸堤防位置存在高程-5.00 m左右的冲刷带，并形成了2处高程约-1.00 m的河道浅滩。综上所述，航道整治工程对江心屿河势的变化起决定性作用，但是根据2001年以来的冲淤变化和分流比变化，可知江心屿南北汊涨落潮动力已逐渐趋于平衡。

4.2思考

(1)据分析,江心屿河道2001年以来整体处于冲刷态，而南北汊主流均主要靠近右岸堤防，导致海塘堤防前形成了冲刷深坑带，其中江心屿南汊右岸最深处已达-25.00 m,而北汊也有进一步刷深的趋势，此前已发现江心屿局部堤防存在过度冲刷的情况[2]。为确保堤防安全和稳定，要加强对南北汊河道主流的调整研究，改变目前南北汊主流均靠向右岸堤防、冲刷带紧贴堤防的现状，重点是要加强上村丁顺坝、瓯北丁坝、江心屿东丁坝、龟山东坝、龟山西坝的调整研究。

(2)启动江心屿南北汊分流比调整评估研究工作，2000年左右南京水利科学研究院和浙江省水利河口研究院对江心屿分流比调整进行了深入研究[4-5]，提出南北汊70∶30为较合理分流比的建议，并给出了整治措施。目前江心屿南北汊分流比达到了涨潮82∶18、落潮84∶16，且南北汊潮动力正逐渐趋于平衡，以后应在加强监测的同时，适时启动分流比调整评估研究工作，确保江心屿河势的稳定。

参考文献：

[1]李浩麟,黄廷兰,姚兴汉.瓯江温州港航道整治分析[J].水利水运科学研究，1985(3)：67-80.

[2]温州市水利河口研究所.瓯江江道监测简报[R].温州：温州市水利河口研究所，2015.

[3]程鹏,林湘如.基于水动力模型的感潮河段河口潮差变化分析[J].浙江水利科技，2015(3) ：4-6.

[4]南京水利科学研究院.温州市城区防洪堤堤线及江心屿南北汊道分流比改善措施动床模型试验研究[R].南京：南京水利科学研究院，2001.

[5]浙江省水利水电河口海岸研究设计院.温州市江心屿南北汊分流比调整工程研究报告[R].杭州：浙江省水利水电河口海岸研究设计院，2002.

(责任编辑张书花)

The Influence and Thinking of Channel Improvement Project on Jiangxinyu Island Regime

LIN Tong1,2

(1.Wenzhou Institute of Hydraulics & Estuary, Wenzhou 325000, Zhejiang,China; 2.Wenzhou Hydrological Station, Wenzhou 325000, Zhejiang,China)

Key words:Jiangxinyu island; channel improvement; split ratio; embankment stability

Abstract:In the 1970s, as the need of port waterway regulation, a series of spur dikes and shallow dams were built at Jiangxinyu river segment of Oujiang River, artificially changed the river regime and diversion ratio of two branches of Jiangxinyu island watercourse. In order to confirm the effects of channel improvement project on Jiangxinyu island regime and existing problems, the river regime was analyzed combining with the latest terrain and renovation project layout of Jiangxinyu island riverway. The study found that there are wash zones on both south and north branches along the right bank of Jiangxinyu island, and scour pits formed in local area, presenting a hidden danger to the security and stability of embankments. At the same time, the tidal powers of north and south branch gradually tend to be balanced, and diversion ratio tends to be stable. In order to ensure the safety of embankment and stability of river，it was proposed to strengthen the spur dike adjustment and evaluation research of diversion ratio adjustment.

收稿日期：2015-10-12

基金项目：浙江省水利科技计划项目(RB1213)；2014年温州市科协软科学研究课题(KX2014A-07)。

作者简介：林统(1983-)，男，高级工程师，博士，主要从事河流动力学及河道整治研究。E-mail：23486841@qq.com

中图分类号：U617

文献标识码：A

文章编号：1008-701X(2016)02-0086-03

DOI：10.13641/j.cnki.33-1162/tv.2016.02.025