2017年秋汛后汉江河口段航道条件预测

袁达全

(长江航道规划设计研究院，武汉 430040)

汉江是长江最大支流，于汉口水道进口处入汇长江。2011年9月以来，汉江发生持续近半个月的秋汛，而此时长江水位较常年偏低，汉江河口段水面比降加大，河床剧烈变形，局部航道条件恶化，引起了广泛关注，而2017年10月，汉江再次遭遇秋汛，秋汛后航道条件如何，也是航道管理部门及使用单位关注的焦点。针对该问题，结合2011年汉江秋汛期间汉江河口段冲淤变化特点，对2017年汉江秋汛后汉江河口段航道条件进行了初步分析及预测。

图1 汉江河口段河势图Fig.1 River regime of Hanjiang River

1 河道概况

汉江蔡甸汉阳闸至南岸嘴河段位于汉江与长江交汇处，全长约33 km，与长江约成67°交角。该段河道宽弯曲狭窄，河宽一般为300 m左右。从河道形态来看，由一系列弯道和介乎其间的过渡段所组成，河道总的趋势是由中段弯曲段接两个较长的微弯顺直河段组成，其中蔡甸至慈惠墩(11 km)段河道微弯，曲折系数为1.25，属于微弯顺直型河道；中段白鸽嘴段(4 km)河道曲折系数为2，阎王嘴滩段(4 km)河道曲折系数为1.8，四明滩段河段(4 km)河道曲折系数2.7，属弯曲河道；四明至南岸嘴(7 m)，曲折系数为1.12，属于微弯顺直型河道，见图1。该河段系汉江重点设防河段，经多年堤防建设后，河道内主导河岸已基本稳定，河岸顶冲部位大多已经护岸，人工控制程度较高，为典型两堤一江河段。由于该河段河宽被束窄在两堤之间，横向变形受到控制，变形不大[1]。

2 2011年汉江秋汛特点及航道条件变化分析

汉江河口段是个比较特殊的河段，同时受上游汉江来水和下游长江来水顶托的影响[2-3]，特别是上游丹江口水库、南水北调中线工程、引江济汉等工程的建设等，均对河段内水位、流量等产生了影响[4-5]，目前来看，两江洪枯水发生规律略有差别，洪枯水遭遇情况和时间不一致，在不同时期，相同流量有着不同的河流比降，水流条件复杂，属典型河口非恒定流动过程[6]。

2.1 汉江河口段比降特点

依据汉江仙桃站多年流量、三峡蓄水后汉口水文站多年统计资料，分析可知[6]，12月～翌年3月间，汉江来流量较小，而且长江未涨水顶托，本河段比降基本维持在0.05‰～0.08‰之间；4月～5月间，当长江开始涨水顶托，汉江继续处在枯水期时，本河段比降急剧减小，仅有0.01‰～0.03‰；6月～9月，汉江和长江均进入涨水期和洪水期，中洪水时河段比降相对较小；10月～11月，当汉江发生秋季洪水时，如果长江水位明显回落，易出现极大比降，比如2005年10月6日(50 a一遇)的0.099‰，易发生秋汛。

2.2 2011年秋汛

由仙桃站流量、汉口站水位统计资料，2011年7、8月份洪水期来水量小于2010年，较往年变化不大，流量始终稳定在2 000 m3/s以下，但在9月出现了一次明显的涨水过程，9月19日至9月22日间，汉江流量突破10 000 m3/s，发生20年一遇秋汛[7]，9月21日仙桃站洪峰流量为10 800 m3/s，汉川洪峰水位28.44 m(水位为1985国家高程基面，下同)，新沟站洪峰水位25.93 m，舵落口站洪峰水位22.80 m。而2011年为长江小水年，长江干流来流较蓄水后多年平均明显偏枯，汛期最大流量仅为33 500 m3/s，出现在6月底，8月中旬流量开始回落，并迅速下降至15 000 m3/s以下，同期长江汉口站流量在25 000～29 100 m3/s之间，汉江来流占整个长江流量的36%～41%。汉江秋汛期间长江水位较低，新沟站至汉口站水位最大落差达到创记录的8.83 m，超过2005年5.96 m的最大水位落差，为近40年来最高落差水位，比降为0.176‰，也为近年来最大比降，下游汉江一桥附近表面最大流速达到6.36 m/s[8]。

图2 汉口不同水位下汉川流量与比降关系图Fig.2 Diagram of water level slope and flow rate in Hanchuan considering different water level in Hankou图3 汉江仙桃站流量、汉口站水位对应关系图(2010～2015年)Fig.3 Corresponding diagram of the Hangjiang River flow rate in Xiantao and water level in Hankou

由近期汉江仙桃站流量、汉口站水位对应关系图(见图3)也可以看出，汉江秋汛发生时：汉江汛期与长江汛期存在时间差，秋汛发生在不受顶托的枯季及汉江的大洪水期。2010年虽然汉江洪季上游来水量也较大，但其发生于7～9月，其时长江也处于洪季，水位也较高，汉江下游受长江水位顶托，河口段比降相对不大；而2011年，汉江洪峰出现于9月，其时长江属于小水年而且水位偏低，汉江下游未受长江水位顶托，河口段比降大，引发秋汛。

2.3 2011年汉江秋汛对汉江河口段航道条件的影响分析

深泓纵剖面变化基本反映了河段航道的水深情况，图4为近期汉江河口段深泓纵剖面的变化图。由图可知，2011年，长江水位较低，且遭遇汉江秋季洪水时，河道内冲刷较大，洪水搬运的泥沙在局部浅段内落淤也易引起局部碍航情况，总体来看，2011年秋汛对汉江河口段航道条件的影响主要有以下特点[8-10]：

(1)未引起浅区段的位置：本河段浅滩所在的位置比较稳定，无明显的位移，2011年汉江河口段浅区位置与其他年份一致，主要位于月湖滩段以上，分别位于张家台、熊家台、胡家台、黄金口等滩段的过渡段内。

(2)引起浅区较为明显的淤积：本河段内浅滩存在较为明显的淤积和冲刷现象，其中2011年秋汛后浅区段的淤积尤为明显，浅区段内深泓纵剖面较一般年份淤高幅度约0.6～4.7 m，其中张家台约2.92～4.7 m，熊家台约1.83～3.10 m，胡家台滩段约1.7～2.5 m，黄金口约0.6～1.4 m，总体来看，自上而下，淤积幅度逐渐减小。

(3)秋汛引起的大幅冲淤体以较快的速度冲刷：从汉江河口段2011年后河床纵剖面的调整情况来看，由于该河段河宽被束窄在两堤之间，河道相对窄深，水流输沙能力强，浅滩段内受2011年秋汛而产生的淤积体以较快速度向下游冲刷约4 m，其中张家台滩段约2.3～3.3 m，熊家台约0.9～4 m，胡家台约1.2～2.53 m，黄金口约0.4～2.3 m，至2012年5月，汉江河口段浅滩范围及浅滩处水深已基本与一般年份一致。

同时，从长远来看，汉江河口段2011年秋汛后的大幅度淤积，主要诱因是汉江秋汛这一极端水文事件。2011年度的汉江秋汛属20 a一遇，加之当年长江来流较枯，长江水位偏低，造成了汉江河口段浅区段的大幅度淤积。分析近年来来流特点，上述两者同时发生仍属突发性极端水文事件，出现概率较低，不会成为常态化现象[5]。

图4 汉江河口段深泓纵剖面变化图Fig.4 Thalweg longitudinal profile variation diagram of estuary of Hanjiang River

3 2017年汉江秋汛后航道条件预测

3.1 2017年秋汛与2011年秋汛比较

2017年度，9月末汉江再度出现了较为显著的涨水过程，10月1日～10月22日，汉江流量始终维持在5 000 m3/s以上，最大流量出现在10月8日，为9 070 m3/s，同期长江武汉关流量为28 000～36 000 m3/s之间，汉江来流占比约为25%～32%。与2011年秋汛比较来看，主要存在以下差别：

(1)时间上来看，2017年秋汛晚于2011年，同时持续时间延长了约7 d(见图5)。

(2)从汉江上游仙桃站来流量来看，2017年小于2011年(见图5)。从峰值来看，2011年峰值为10 800 m3/s，2017年为9 070 m3/s，2017年峰值约占2011年的84%；从来流量占入汇长江的比例来看，汉江2011年来流量相当于同期长江来流量的36%～41%，而2017年则约占比约为25%～32%。

(3)从汉江下游长江汉口站流量来看(见图6)，2017年长江顶托作用强于2011年。2011年长江属于小水年，其流量明显小于一般年份，而2017年长江也遭遇秋汛，其流量较往年略大。

(4)综合来看，2017年汉江上游来流量较2011年小，且下游长江水量略丰，2017年汉江河口段比降小于2011年。

图5 汉江仙桃站流量过程Fig.5 Flow rate process of Hanjiang River in Xiantao图6 长江武汉关站流量过程Fig.6 Flow rate process of the Yangtze River in Wuhan Customs

3.2 2017年秋汛后汉江河口段航道条件预测

2017年汉江上游来流量较2011年小，且下游长江水量略丰，2017年汉江河口段比降小于2011年。结合2011年秋汛特点及对航道条件的影响分析结论可知：

(1)预计浅区段淤积区域与2011年度基本一致。

(2)预计汉江河口段浅区段内淤积量将较2011年少，结合2017年1月河段内水深情况(见图4)可知，2017年1月张家台、熊家台、胡家台、黄金口滩段内水深分别约2.4 m、4 m、2.4 m、2.8 m，其中张家台、胡家台、黄金口滩段水深相对较小，遭遇2017年秋汛后，航道水深将进一步降低，需要关注以上河段内航道实际水深。

(3)随着秋汛后浅区段的淤积体的快速冲刷，一般在次年浅滩即会调整至与一般年份基本一致。

4 小结

通过以上分析可以得出以下结论：

(1)汉江河口段同时受上游汉江来水和下游长江来水顶托的影响，两江洪枯水发生规律略有差别，洪枯水遭遇情况和时间不一致，造成汉江河口段时有秋汛发生。

(2)汉江秋汛发生在汉江河口段不受顶托的枯季及汉江的大洪水期，其主要特点为汉江河口段比降大。

(3)通过2011年秋汛以来汉江河口段地形资料的分析可知，秋汛不会引起浅区段位置的变化，但引起浅区内较为明显的淤积，而秋汛后浅区段的淤积体，以较快的速度冲刷，一般在次年浅滩即会调整至与一般年份基本一致，因而不会对河道形势及长期演变规律产生影响。

(4)2017年秋汛较2011年秋汛的峰值小、比降缓，其引起的河段冲淤变化幅度将小于2011年；综合2011年1月汉江河口段测图，预计2018年航道条件将较2017年月略差，其中张家台、胡家台、黄金口滩段内将出现明显碍航，但随着秋汛后浅区段的淤积体的快速冲刷，一般在次年浅滩即会调整至与一般年份一致。