长江中游赤壁—潘家湾河段燕子窝水道航道整治工程效果分析

马 一

(长江航道局，湖北 武汉 430010)

燕子窝水道历史上主流周期性摆动、航槽不稳，是长江中游的重点碍航浅水道之一。近年来，为加快推进长江黄金水道建设、服务国家长江经济带发展战略，相关部门对该水道开展了系统研究。研究结果表明：在新水沙条件下，燕子窝水道关键部位的不利变化仍将持续，若不采取工程措施对关键部位进行守护，则航道条件难以长期保持稳定[1]。因此，2015—2018年在该水道实施了整治工程。本文结合工程实施情况及工程河段相关观测资料，从工程实施以来河道冲淤变化、汊道分流比、航道条件及整治建筑物稳定4个方面综合分析工程整治效果[2]，总结治理经验，对燕子窝水道后续治理具有指导意义。

1 水道概况

1.1 地理位置及平面形态

长江中游赤壁—潘家湾河段位于城陵矶—武汉之间，全长约53 km，河段自上而下由陆溪口、龙口、嘉鱼、王家渡、燕子窝5个水道组成[3]。燕子窝水道上起天门堤，下至潘家湾，全长12 km，左岸为洪湖市，右岸为嘉鱼县。该水道为典型的顺直分汊河型，江中常年有心滩存在，将水道分为左右两槽，平面呈弯曲收缩状，出口有殷家角节点控制，右侧有归粮洲、老新洲等(图1)。

图1 燕子窝水道

1.2 水道维护情况

该水道于2006—2008年实施了嘉鱼—燕子窝河段航道整治工程(简称“已建工程”)，初步稳定了燕子窝水道滩槽格局，燕子窝水道的航槽稳定于设计主航道，航道条件均满足设计目标尺度[4]，航道维护以调标等常规维护手段为主；2013年3月 1日起，燕子窝水道枯水期最小航道维护尺度试运行3.7 m×80 m×750 m(水深×航宽×弯曲半径)，保证率为98%，全年按一类维护类别进行维护。

1.3 主要碍航特性

已建工程实施后，虽然燕子窝水道航道条件基本满足3.7 m水深，但也存在一系列问题，主要表现为：已建的心滩守护工程前沿分流区主流摆动空间较大，尚未完成对整治线的控制，燕子窝水道进口主流逐渐右摆，顶冲心滩头部，已建心滩守护工程前沿水下低滩总体冲刷萎缩；同时，新水沙条件引起已建工程区淘刷加剧[5]，以致于近期右槽快速冲深发展，分流比增加明显，减弱了左槽的水流动力；在心滩头部继续萎缩、右槽有所发展的共同作用下，左槽进口宽浅化趋势明显，形成长达数公里的浅区，航道条件总体趋于变差，且航槽位置及水深极不稳定。

1.4 本期工程的必要性

2009年，由交通运输部会同国家发改委、财政部和水利部编制，并获国务院同意的《长江干线航道总体规划纲要》中，本水道2020年规划航道尺度为3.7 m×150 m×1 000 m[6]。已建工程实施后，燕子窝水道维护尺度为3.7 m×80 m×750 m，与规划标准尚存在一定的差距。

从燕子窝水道近期演变趋势看，若无后续工程跟进，则航道条件难以长期满足3.7 m水深目标。因此，该河段仍须在已建工程基础上，完善对滩槽格局的控制，巩固先期治理效果，实施长江中游赤壁—潘家湾河段燕子窝水道航道整治工程(简称“本期工程”)是十分必要的。

2 工程布置及实施情况

2.1 治理思路

鉴于燕子窝水道右槽已不具备作为长期稳定主通航汊道的条件，左槽近年来航道问题的根源在于对偏枯水流路的控制力度不够。中枯水条件下，主流位于河道偏右侧[7]，正对心滩头部，随着已建工程前沿低滩的逐渐萎缩，分流区趋向宽浅化，以致于形成大范围的浅区；且航道条件不能满足规划目标尺度，也不利于滩槽格局和右槽的进一步发展。因此，燕子窝水道应以已建工程为基础，及早完成对已建心滩守护工程前沿水下低滩的守护，并适当恢复该区域的滩面高程以上提分流点，同时限制右槽的发展，从而解决航道条件不稳定的问题。

2.2 治理目标与原则

本期工程治理目标是在已建工程的基础上，通过工程措施，完善对较好滩槽格局的守护控制，遏制航道不利变化趋势，确保已建工程的效果得到维持[8]，在燕子窝浅滩段实现航道尺度为3.7 m×150 m×1 000 m的规划目标。

整治原则主要是延续已建工程控制思路；统筹兼顾，处理好本期工程与外部建设条件的协调性，为提高航道通航目标创造条件。

2.3 工程平面布置

本期工程主要包括4个部分：在燕子窝心滩头部已建护滩带前沿建设一纵两横3道护滩带，长度分别为1 727、471及347 m；对燕子窝右槽已建2道护底带进行修复加固，长度分别为550及390 m；对右槽护底带根部1 027 m岸线进行守护，对左岸上河口—七家村2 656 m长的已建护岸进行水下加固[9]。工程方案平面布置见图2。

图2 本期工程平面布置

护滩带采用D型软体排护底，排上抛石压载，局部边缘区域抛透水框架防冲(图3)；护底带采用D型排护底，排上抛石压载，在轴线深槽部位采用抛石体筑坝结构(图4)；护岸采用斜坡式结构，陆上护坡采用钢丝网格护面，枯水平台采用铺石与护面砖结构，水下护底采用D型排，排上抛石压载(图5)。

图3 心滩护滩带典型断面(高程：m；尺寸：mm。下同)

图4 右槽护底带典型断面

图5 右岸护岸工程典型断面

2.4 工程实施情况

本期工程于2015年7月开工建设，首先实施护岸抛枕镇脚，防止岸线进一步崩退；2015—2016届枯水期开始实施心滩护滩带、右岸护岸、右槽护底带、左岸护岸抛石加固等主体工程(图6)，2016年汛后实施了右岸护岸植草绿化；2016年10月通过交工验收并投入试运行，2018年5—6月实施建设期维护工程，2018年11月通过竣工验收。

图6 本期工程完工后全景

3 整治工程效果

3.1 整体效果

工程的实施修复了右槽护底带对右槽的控制功能，完善了对燕子窝心滩头部低滩的守护控制，目前心滩头部低滩略有淤长，水道中上段滩槽形态得到改善，且左槽分流比有明显增加，航道条件已达到设计尺度，效果明显，为后续治理奠定了良好的基础。

3.2 河道冲淤变化

本期工程前后2个时间段，演变特点的最大差异就在于变化的速度与幅度。工程实施前，燕子窝水道中上段以小幅淤积为主，下段以小幅冲刷为主，右槽进口淤积较为明显，汊道内总体表现为淤积状态，燕子窝水道的演变相对缓和平稳。

工程实施后，燕子窝水道冲淤幅度较大，河道逐步进行适应性调整。分析表明，工程的实施起到了稳定中上段滩槽形态、稳定分流格局的作用，水道中下段的适应性调整显示出近期滩槽形态有转好的趋势。目前，中上段斜向过渡至北支的深槽较为稳定，预计中上段滩槽形态将保持稳定。中下段北支虽然一度明显萎缩，但近期发展明显，可见工程前形成北支的水动力条件仍在，预计在中上段工程的引导下，北支出口将进一步冲深发育。中下段南支近年来总体呈现发展、下移、逐步萎缩的过程，随着北支的发展，预计将延续萎缩的态势(图7)。

图7 2018年6月燕子窝水道河势

3.3 汊道分流比变化

工程实施前，2012—2014年右槽枯水期分流比为28.3%。工程实施后，修复了右槽护底带对右槽的控制功能，右槽分流比减小态势明显，右槽分流比逐步下降，2017年2月枯水分流比为23.4%，2018年4月枯水分流比为20.2%(表1)。

表1 工程后燕子窝水道汊道分流比

3.4 航道条件变化

工程实施前，燕子窝水道只能维持3.7 m水深、80 m航宽；工程实施后，燕子窝水道航道条件明显改善，水深维持3.7 m，航宽由80 m提升至150 m，达到了设计航道尺度；2017—2018年，航道维护部门结合燕子窝水道治理后良好的发展趋势，优化了城陵矶—武汉段水深维护计划，辅以疏浚维护措施，将燕子窝水道航道尺度进一步提升至4.0 m×150 m×1 000 m的航道尺度；目前，随着工程整治效果的持续发挥，2019年该水道枯水期最小维护水深已提升至4.2 m，较整治目标大幅提升。工程实施以来燕子窝水道航道维护尺度情况见表2。

表2 工程后燕子窝水道分月维护尺度

注：航宽均为150 m，弯曲半径1 000 m，保证率98%。

3.5 整治建筑物稳定性情况

从工程实施以来的冲淤分析看，工程区域总体保持稳定，局部河床有冲淤变化。燕子窝心滩头部护滩带工程、右岸护岸工程等经历两届汛期后较稳定(图8、9)，燕子窝心滩淤大长高；右槽已建护底带修复加固工程局部护底排体边缘有所冲刷，建设期维护工程实施后，防止了不利变化的持续发展而导致工程区域的局部破坏，建筑物保持稳定。

图8 2015年10月—2018年7月心滩护滩带地形冲淤变化

图9 右岸护岸工程典型断面

4 结语

1)工程实施后，右槽分流比明显下降，左槽为主槽的地位进一步稳固，燕子窝心滩头部低滩得到有效守护，水道中上段滩槽形态得到改善，实现了3.7 m×150 m×1 000 m的整治目标。

2)燕子窝工程完工后，整治建筑物经过了2个水文年的考验，工程区域总体保持稳定，燕子窝心滩头部护滩带工程淤积态势良好，心滩淤大长高，保证了整治功能的持续发挥。总体看来，工程结构设计可靠，建筑物稳定性良好。

3)从近期演变看，燕子窝水道心滩左缘中下段持续冲刷崩退，可能造成左槽中下段进一步展宽，不利于平顺航槽的最终形成；另外，因非法采砂活动的影响，目前滩槽形态有待调整，应加强河势观测，深入研究，适时启动后续治理，包括对燕子窝心滩进行必要的后续守护，以及对滩槽形态进行适当的引导性调整。