长江中下游干流河道崩岸状况及其防治
2020-04-28胡维忠
胡维忠
摘 要:简述了三峡工程蓄水运用以来长江中下游干流河道冲刷及河道崩岸状况,分析了中下游干流河道崩岸防治面临的形势。长江中下游干流河道崩岸防治是一项长期而艰巨的任务,从推进崩岸治理、建立崩岸监测预警和应急抢护机制等方面,提出了河道崩岸防治的建议。
关键词:河道冲淤;长江中游;崩岸;预警
中图法分类号:TV147 文献标志码:A DOI:10.19679/j.cnki.cjjsjj.2020.0104
长江中下游干流河道上起宜昌,下迄长江口,全长1 893km,分布有顺直微弯、分汊、蜿蜒等不同河型河道。近年来,随着长江上游控制性水库群的建成投运,长江中下游干流河道水流含沙量大幅减少,水沙条件发生明显变化,河道发生长距离沿程冲刷,部分河段河势处于不断调整变化之中,水流顶冲点的变化和近岸河床的冲刷下切,导致河道崩岸,影响河势稳定,威胁两岸堤防和沿江重要基础设施的安全。
1 长江中下游干流河道崩岸及治理状况
1.1 长江中下游干流河道冲刷及崩岸状况
(1)三峡水库蓄水运用以来,长江中下游干流河道输沙量锐减,河床冲刷加剧。
2003—2017年,宜昌、汉口、大通站年均输沙量分别为0.358、1.01、1.38亿t,分别较蓄水前减少93%、75%、68%。长江中下游干流河道发生长距离的冲刷,2002年10月至2017年10月,宜昌至湖口段累计冲刷21.24亿m3,年均冲刷1.42亿m3(远大于三峡水库蓄水前1966—2002年的年均冲刷量0.047亿m3),河床平均冲深1~3m。其中,宜昌至城陵矶河段河床冲刷较为剧烈,平滩河槽冲刷量为12.18亿m3,占总冲刷量的57%;城陵矶至汉口、汉口至湖口河段平滩河槽冲刷量分别为3.92、5.14亿m3,分别占总冲刷量的19%、24%。
(2)三峡水库蓄水运用以来,长江中下游干流河道崩岸较蓄水前有所加剧,影响堤防安全。
长江中下游处于冲积平原区,大部分河岸由疏松沉积物组成,抗冲性较差,河床冲淤变化剧烈频繁,崩岸险情时有发生。据不完全统计,三峡水库蓄水运用后的2003—2017年,长江中下游干流河道共发生崩岸917处,累计总崩岸长度约692.6km,崩岸强度、频率均较蓄水前有所加大。据荆州市长江河道管理局资料统计,1987—2002年荆江崩岸险情91处,崩长65.55km,年均崩岸6处,年均崩长4.4km;三峡水库蓄水后,2003—2012年荆江崩岸险情133处,崩长73.66km,年均崩岸13处,年均崩长7.4km。
河道崩岸影响堤防安全,如2017年4月19日湖北省洪湖长江干堤燕窝虾子沟段发生崩岸,严重危及洪湖长江干堤的度汛安全;2017年11月8日江苏省扬中河段指南村江岸发生崩岸险情,致使440米长江干堤和9戶民房坍失。
(3)长江中下游河道崩岸成因十分复杂。
长江中下游河道崩岸具有突发性、多发性、随机性等特点,主要分为窝崩、条崩和洗崩等三种类型,以窝崩、条崩最为常见。其成因十分复杂,主要与地质、河流及水动力条件、水文气象条件等自然因素,以及近岸挖沙、突加荷载、边坡开挖以及植被破坏等人类活动有关。
1.2 三峡水库蓄水运用以来干流河道变化状况
河道崩岸是河势变化的具体表现。三峡水库蓄水运用以来,长江中下游干流河道河势总体基本稳定,局部河势变化较大,有的河段河势仍在继续调整。长江中下游干流河道沿程因边界条件及河型各异,表现出不同演变特点。
宜昌至枝城段河床冲刷下切、床沙粗化、洲滩萎缩、枯水位明显下降,2012年以来河床冲刷强度有所减弱。
荆江河段部分展宽段主流摆动幅度增大,未守护洲滩冲蚀崩退;一些稳定性较差的分汊河段(如上荆江的沙市河段太平口心滩、三八滩段)、弯道段(如下荆江的石首河弯、监利河弯和江湖汇流段)以及一些顺直过渡段,河势仍在调整变化;部分河段水流顶冲点位置发生改变,调关、莱家铺、熊家洲等急弯段出现了切滩撇弯现象,河岸冲刷明显,对河岸及已建护岸工程的稳定造成了一定的威胁。
城陵矶至湖口河段沿江节点众多,整体河势基本稳定,长顺直放宽段主流不稳、汊道段江心洲头部低滩冲刷萎缩,多汊且汊道内存在稳定性较差江心滩的河段,江心滩冲淤变化频繁,汊道格局随之改变。
1.3 长江中下游干流河道已开展的治理工作
新中国成立以来,开展了长江中下游干流河道堤岸防护、河势控制、裁弯取直和应急抢护等工作,特别是1998年大水后,对直接危及堤防安全的崩岸和部分河势变化剧烈的河段进行了集中整治,累计完成护岸工程总长度1 150km,抛石9 100多万m3,各类沉排约520万m3。
按照2016年7月水利部、国家发展改革委、国务院三峡办联合印发的《加快长江中下游崩岸重点治理实施方案》,开展了宜昌至湖口段部分崩岸治理。中央财政下达崩岸应急防护年度补助经费,用于湖北、湖南、江西、安徽、江苏等省份汛前河道崩岸应急整治工作。
三峡水库蓄水运用后,为航道尺度的提升创造了有利条件。遵循“固滩稳槽、局部调整”的理念,通过实施航道整治工程,引导和归顺水流冲刷主航槽,实现航槽及浅区航道尺度的稳定及逐步提升。荆江河段航道整治工程实施后,宜昌至荆州、荆州至城陵矶段枯水最小维护水深已分别提升至3.5m和3.8m,主汛期分月维护水深均已调整为5.0m。
随着河道治理与航道整治工程的实施,中下游干流河势维持总体稳定,有效减少了河道崩岸。长江委、沿江各省市相继开展了河道崩岸监测预警、日常巡查、河道地形与河床演变观测、崩岸预报模型研究等工作,对部分重点崩岸段设置警示标志、进行视频监控与应急抢护。
2 长江中下游干流河道崩岸防治面临的形势
随着长江上游干支流控制性水库陆续建成投运,长江中下游干流河道水沙条件发生了重大改变,崩岸防治形势严峻。
2.1 河道崩岸已成为影响长江防洪安全的突出问题
“万里长江,险在荆江”。荆江河段河道冲淤变化主要取决于径流和泥沙变化。荆江三口分流一直处于衰减之中,分流比从20世纪50年代至60年代的29%逐步减小至目前的12%;三峡水库蓄水运用后的2003—2017年,荆江三口年均分流量由1956—1966年的1 330亿m3减少至480亿m3,意味着荆江干流年径流量增加了850亿m3,在一定程度上加大了干流河床冲刷。同时,受长江上游控制性水库群拦沙影响,荆江干流输沙量锐减,沙市站年均输沙量由三峡蓄水前的4.34亿t减小至0.54亿t,减幅达88%。荆江干流径流量的增大、输沙量的减少,导致荆江干流河床一直处于冲刷状态,1966—2017年荆江河道平滩河槽累计冲刷泥沙约15.5亿m3,河床的不断冲刷下切,导致荆江崩岸频繁发生。荆江三口分流今后仍呈减小趋势,荆江河段仍将发生高强度的河道冲刷,河道崩岸对两岸堤防安全构成严重威胁。
随着2020年、2021年金沙江下游的乌东德、白鹤滩水电站分别蓄水运用,加之流域水土保持工作的持续加强,三峡入、出库泥沙将在相当长的时期内维持较低水平,三峡坝下游“清水”下泄的现象将长期维持。长江中下游干流河道将经历长时期、长距离的冲刷,局部河势仍将继续调整,为保障防洪安全与河势稳定,需高度重视河道崩岸问题。
2.2 目前河道崩岸防治能力不足
随着长期清水下泄,今后长江中下游干流河道崩岸治理任务将十分繁重。目前,立项审批程序复杂、前期工作周期长、资金落实渠道难等因素制约着崩岸治理的顺利实施。近年来,沿江及主要支流砂石料禁采,原材料价格上涨,供需矛盾十分突出,崩岸治理费用增加。
长江中下游干流河道岸线长约5 046km,河道崩岸具有突发性、隐蔽性,预警难度极大。目前,河道崩岸预警大多利用历史和现有的河道、水文监测数据,在水文条件、河势、近岸河床冲淤变化分析和岸坡稳定性评价的基础上,考虑河势和近岸河床变化趋势,基于水动力学、河流动力学和土力学有关理论,建立不同尺度的河道崩岸数学模型,并对崩岸造成的危害程度进行分析,划分崩岸预警区和预警级别。长江中下游干流河道地形观测主要是针对宏观掌握总体河势变化,其周期较长、测次较少、比例尺较小,重点险工、崩岸段的监测范围、频次不够,监测资料的实时性与精度存在不足,难以有效地根据观测资料及时发现或预警潜在性崩岸。目前崩岸险情多发与崩岸监测及分析预警能力不足的矛盾突出。
3 长江中下游干流河道崩岸防治的建议
3.1 加快推进崩岸治理
当前要根据《加快长江中下游崩岸重点治理实施方案》,切实加快推进宜昌至湖口重点河道治理项目;抓紧实施列入172项节水供水重大水利工程项目的湖口以下崩岸治理项目。在此基础上,针对三峡水库蓄水运用以来长江中下游干流河道演变出现的新情况、新特点,按轻重缓急,逐步实施列入《长江中下游干流河道治理规划(2016年修订)》的河道治理工程。积极推进洞庭湖四口水系综合整治,遏制四口分流减少的趋势,减轻荆江河道冲刷压力。
3.2 加紧建立崩岸监测预警和应急抢护机制
贯彻“以防为主、防重于抢”的防汛工作方针,加强长江中下游干流河道地形、固定断面和河势变化、崩岸段近岸河床冲刷等观测工作,加大重点险工段和崩岸段的巡查与监测力度,充分利用新方法、新仪器、新技术,进一步加强河道崩岸应急监测能力建设。
各级水利、交通部门根据不同需要,对长江河道开展了大量的观测,积累了许多宝贵的观测资料。但受各种条件和因素的制约,这些资料都不同程度地存在“信息孤岛”和“数据烟囱”效应,与“创新、協调、绿色、开放、共享”的发展理念仍存在一定差距。应建立长江水文、泥沙、河道等基础数据库,搭建信息共享平台,推进长江水文、泥沙、河道等监测信息和分析研究成果的共建共享。
针对长江崩岸突发性强、危害性大的特点,需建立长江中下游干流河道崩岸监测预警和应急抢护机制,将河道巡查监测常态化,储备充足的应急抢护物资,建议中央财政每年安排一定的应急资金,对长江崩岸实行“先抢后补”的应急抢护机制,鼓励地方抢早抢小,确保堤防安全。
3.3 正确处理河道、航道治理之间的关系
航道部门主要针对局部浅滩段冲滩淤槽、高滩崩退、边心滩萎缩等不利因素,通过航道整治工程引导和归顺水流冲刷主航槽,实现航槽及浅区的航道尺度的稳定及逐步提升。航道建设作为河道治理的一项重要任务,在相当程度上依赖于河道的综合治理,航道整治应在河势控制总体规划的指导下进行。
长江干流航道治理应充分考虑和重视与洞庭湖、鄱阳湖治理的关系,特别是芦家河水道治理与松滋口分流的影响以及航道治理对藕池口分流的影响。
3.4 加强研究与管理
进一步加强河道崩岸机理与治理新技术、崩岸风险评估体系、监测及预警模式、河势控制与航道整治协调性、江湖关系变化机理与调控措施、生态保护型环境友好型的河道护岸与河岸带生态修复新技术新方法新材料等方面的研究。
非法采砂危及长江堤防安全,影响长江河势稳定,也关系到安全度汛。要继续保持高压严打态势,加大打击非法采砂力度。
进一步优化长江上中游水库群联合调度,合理安排水库群的蓄泄时机,特别是要避免因汛后集中蓄水导致长江中下游干流河道水位下降速度过快而引起岸坡崩塌。
Bank collapse and its Prevention in the Main Stream of the Middle
and Lower Reaches of the Yangtze River
Hu Weizhong
(Changjiang Water Resources Commission,Ministry of Water Resources,Wuhan 430010,China)
Abstract:This article briefly describes the erosion and bank collapse of the mainstream of the Yangtze River in the middle and lower reaches of the Yangtze River since the storage of the Three Gorges Project. Bank collapse prevention in the middle and lower reaches of the Yangtze River is a long-term and arduous task. In terms of advancing bank collapse management,establishing a bank collapse monitoring and early warning mechanism,and emergency rescue mechanisms,suggestions are made for river bank collapse prevention.
Keywords:river erosion and sedimentation;middle reaches of the Yangtze River;bank collapse;early warning