长江马鞍山河段洲滩演变特征及影响因素分析

郝婕妤 方娟娟 李会云 杨光荣

摘要：马鞍山河段是长江下游典型的顺直分汉河段，河段內洲滩众多，消长频繁，是长江下游重点研究治理河段之一。基于历年实测资料，详细分析了马鞍山河段滩群演变特征及其联动效应，进而揭示了影响马鞍山河段演变的主要因素。研究表明：马鞍山河段內滩群以此消彼长的形式发生着局部格局的调整，随着江心洲左缘冲刷后退、心滩和下何家洲冲刷下移，牛屯河边滩淤积展宽、下延。上游河势调整以及来水来沙条件变化是马鞍山河段洲滩演变的外驱动力，河道宽而顺直的平面形态、滩群演变的互馈机制則是其內驱动力。

关键词：河道演变，洲滩演变，影响因素，顺直分汉河段，马鞍山河段，长江下游

中图法分类号：TV147文献标志码：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2020.02.004

马鞍山河段位于长江下游安徽省境内，是典型的顺直分汊河段。河段内洲滩众多，演变过程较为复杂，对该河段防洪、航运以及马鞍山港区等造成了不利影响，是长江下游重点研究治理河段之一。不少学者基于马鞍山河段实测水文、地形资料对该河段河床演变及其影响因素、整治措施等方面开展了较为丰富的研究。管丽萍分析了马鞍山河段江心洲左、右汊道演变过程。潘庆燊分析了马鞍山河段江心洲、小黄洲汊道演变、分流比变化。潘庆燊、吕丽君等、洪建等在分析马鞍山河段演变特点的基础上，总结了马鞍山河段治理过程、整治经验等。唐金武等研究了上游河势变化对马鞍山河段演变的影响。现有研究对马鞍山河段演变过程、治理经验的描述和总结较为丰富，而对影响河段演变主要因素的揭示尚不全面。马鞍山河段滩体众多，洲滩之间互为边界，相互耦合，直接影响河段的河势稳定。关于马鞍山河段滩群间的相互关系，目前尚未见相关的研究成果。本文结合马鞍山河段内滩群演变特征，综合分析影响马鞍山河段演变的主要因素，以期为长江下游复杂分汊河段洲滩整治提供参考借鉴。

1 河段概况

马鞍山河段上起东、西梁山与芜裕河段相接，下迄慈姆山与南京河段相连，全长约30.6km，为长江下游典型的顺直分汊型河道。河道平面形态两端束窄，中间放宽，最窄处河宽1.1km，中间最宽段达8.0km。河段内自上而下有江心洲、小黄洲两个主要汊道，有彭兴洲、江心洲、心滩、何家洲、小黄洲等多个洲体。江心洲左汊为主汊，宽而顺直，主流左右摆动，滩槽交错依附两岸;右汊为支汊，窄而弯曲，姑溪河出口在右汊弯顶附近。小黄洲右汊为主汊，右岸有马鞍山电厂等重点企业。江心洲汊道和小黄洲汊道之间过渡段很短，长约3km。主流从江心洲左汊经小黄洲洲头过渡到小黄洲汊道右汊，过渡段从左至右急剧转折，形成上下两个近90°急弯。马鞍山河段河势见图1。

马鞍山河段内主流摆动频繁，岸滩冲淤剧烈，严重威胁该河段防洪、航运、马鞍山港区以及电厂等安全，一直为长江下游重点研究治理河段之一。

2 洲滩演变特征

马鞍山河段主要洲滩演变情况见图2。

2.1 江心洲

江心洲汊道多年来保持左主右支的分流格局，右汊分流比维持在8%-13%。

受上游河势调整的影响，江心洲左汊进口主流逐渐右摆，至2001年主流摆至贴江心洲左缘下行，向左过渡至郑浦闸附近贴左岸下行。2001年后，主流过渡段向下游移动，左岸主流顶冲点也随之下移。

江心洲成形较早，在1858年就已是面积较大的江心淤积体，洲体呈三角形;2001年前后与上游彭兴洲淤并，洲体面积约60km2（O m线）。江心洲的演变主要表现为随着江心洲左汊进口主流右摆，江心洲左缘大幅崩退。1998-2001年，江心洲左缘最大崩退幅度超过500m。随后，江心洲左缘受主流顶冲作用持续冲刷崩退，但年际间崩退幅度有所减小。2001-2012年，江心洲左缘最大崩退幅度约25m/a。江心洲左缘护岸工程的实施对岸线起到了一定的控制作用，但由于该处水流动力作用较强，岸线仍受冲崩退，崩退范围向下游发展，下游岸段的崩退幅度大于上游岸段。2012-2016年，江心洲左缘最大崩退约46m。至2018年，左缘崩退范围基本发展至马鞍山长江大桥附近。江心洲左汊深泓变化见图3。

2.2 牛屯河边滩

牛屯河边滩自20世纪70年代末、80年代初才开始发育，最初在宝红庄至牛屯河之间，之后逐年淤积展宽，滩尾下延，最终发展成比较完整高大且相对稳定的大边滩。自牛屯河边滩形成以来，滩头一直在西梁山至牛屯河之间上提下挫，而滩尾不断向下游淤长。近期看来，牛屯河边滩变化主要表现为边滩不断淤长，右缘外扩、滩尾下延;同时，滩面淤积增高，高滩部分有下移的趋势。

表1为牛屯河边滩在1998-2018年间多年特征值变化统计。1998年前后，牛屯河边滩滩长约7872m，最大滩宽约859m。至2001年，滩体淤积下延，长度增至8398m，最宽处约1065m，边滩上形成串沟。2004-2006年，滩尾淤积下延约1654m，滩体长度增至9555m。2009年江心洲水道航道一期整治工程实施了牛屯河边滩守护工程，滩面串沟淤积缩小。2006-2012年，牛屯河边滩滩尾淤积下移幅度约为126m/a。江心洲左缘护岸工程实施后，牛屯河边滩右缘淤长态势有所减缓，但滩尾下延的幅度仍較大，较2012，2018年滩尾淤积下延约2835m。

2.3心滩

心滩位于马鞍山河段江心洲左汊新河口至王丰沟之间，20世纪90年代新老河槽交替形成心滩。由表2可知，1998年心滩初具规模，心滩面积约106.55万m²。1998-2001年，心滩与上游小洲连为一体，滩体两侧淤积展宽，滩头向上游淤长约1050m，心滩面积增至272.81万m²。2001年后，受主流过渡段下移的影响，心滩头冲尾淤，心滩向下游移动。2001-2004年，滩头冲刷下移约1190m，滩头冲刷幅度大于滩尾淤积，心滩面积减小至231.61万m²，较2004，2006年滩头冲退约613m。江心洲左缘护岸工程实施，使得主流向右摆动受到限制，主流过渡段下移幅度减小，心滩滩体下移的幅度也随之减小。2006-2015年，滩头累计冲退约358m，滩尾淤积下延786m，滩体长度增加。2016年大水后，心滩滩尾与下何家洲中下段淤并。2006-2018年，心滩滩顶高程变化不大，基本保持在约7.6m。

2.4 何家洲

20世纪70年代，江心洲洲尾与小黄洲洲头之间形成何家洲雏形，何家洲与江心洲尾连为一体。1981-1986年，何家洲与江心洲尾之间串沟发展，形成上、下何家洲。

多年来，上何家洲的变化主要表现为洲头及左缘的冲刷，上何家洲与江心洲左缘之间的串沟发展。1998-2012年，上何家洲左缘累计崩退约150m。下何家洲的演变主要呈头冲尾淤的态势。心滩形成后，1998-2015年，下何家洲洲头冲刷后退约470m，洲体面积保持在345Zf-385万m²之间，滩长与最大滩宽年际间变化不大，滩顶高程基本维持在7.8m左右（见表3）。2016年的大水加剧了心滩一下何家洲与江心洲之间汊道的冲刷发展，该汊道分流比由2015年的21.16%增长至2016年的27.79%，水流顶冲下何家洲洲头。2015-2016年，下何家洲洲头大幅受冲后退约460m;同时，心滩与下何家洲之间的夹槽淤积，两洲滩连为一体，心滩一下何家洲体面积为536.24万m²，小于2015年心滩与下何家洲面积总和，说明心滩及下何家洲洲头崩退幅度大于洲尾淤积幅度。2016～2018年，下何家洲洲头后退约197m，洲尾淤积，心滩一下何家洲洲体面积增加至550万m²。

2.5 小黄洲

受上游河势的影响，小黄洲洲体演变主要表现为洲头及左、右缘的冲刷崩退，洲尾随着左岸大黄洲边滩的崩退而淤长、下延。

1959-1976年小黄洲洲头崩退约1600m。1969-1971年洲头实施护岸后基本稳定。1981-1998年，小黄洲左缘崩退约420m;右缘崩退主要在洲头至右缘中部，崩退强度自上而下减小，平均崩退约100m。同时，随着左岸大黄洲边滩的崩退，小黄洲洲尾向下游淤长约2400m。大黄洲护岸工程实施后，小黄洲洲尾淤长速度趋缓，1998-2006年洲尾向下游淤长约600m。2006-2012年，小黄洲洲尾略有淤积，但幅度较小。随着小黄洲洲头及左右缘守护工程实施效果的发挥，边界抗冲能力提高，小黄洲滩体趋于稳定。

3 洲滩演变影响因素分析

3.1 上游河势的影响

马鞍山河段上游为芜裕河段陈家洲汊道段，由于过渡段较短，过渡段的调整与控制作用较小，马鞍山河段江心洲左汊进口主流的摆动与陈家洲左右汊的兴衰、东西梁山的挑流作用的强弱密切相关。

20世纪80年代以前，陈家洲左汊淤积，右汊下段主流偏向右岸，东梁山的挑流作用较强，左右两汊主流汇合后趋向于居中进入江心洲左汊。20世纪80年代以来，陈家洲左汊冲刷发展，分流比逐渐增加，左汊出口西梁山的挑流作用增強，右汊下段主流左摆冲刷陈家洲右缘，东梁山的挑流作用减弱，左右两汊主流汇合后逐渐右移，至2001年主流摆至贴彭兴洲头一江心洲左缘下行。江心洲左汊主流的摆动伴随着滩槽格局的变化。

3.2 来水来沙条件的影响

大水大沙年马鞍山河段洲滩演变较为剧烈。以牛屯河边滩为例，1993年大水后，牛屯河边滩右缘大幅度淤展，此后经历了1995年、1996年大水，尤其经1998年大洪水以及1999年大水塑造，牛屯河边滩滩尾下延至姆下河附近。三峡水库蓄水以来，2016年大水明显加快了江心洲左汊洲滩的演变：江心洲左汊牛屯河边滩滩尾较2015年淤积下延约370m，心滩、下何家洲头部冲刷崩退，心滩滩体下移与下何家洲连为一体。

3.3 河床平面形态的影响

江心洲左汊河道顺直，平均河宽约为1840m（0m水位），为汊道内主流的摆动及洲滩的运动提供了空间。随着主流过渡段逐渐下移，心滩、下何家洲头部持续冲刷后退，河道平面形态更有利于心滩与上何家洲之间的汊道进流。汊道的发展使分流比由2015年的17.74%增至2016年的24.63%。江心洲左汊左岸主流顶冲点下移，主流贴岸段岸线崩退，有利于水流进人小黄洲左汊，加之小黄洲左汊口门冲刷发展，该汊道分流持续增加，多年平均流量下，汊道分流比由2016年的31.9%增至2019年的34.3%。

3.4上下游滩群的相互影响

彭兴洲头一江心洲左缘的崩退、深泓微弯为牛屯河边滩的发育创造了条件。心滩、下何家洲的冲刷下移也为牛屯河边滩滩尾的淤长下延提供了空间。1998-2001年，江心洲左缘大幅崩退，同期牛屯河边滩也大幅淤积展宽，随着江心洲左缘崩退幅度的减小，牛屯河边滩淤长态势有所减缓。2001-2004年，心滩滩头大幅冲刷下移，牛屯河边滩洲尾随之大幅淤积下延。

心滩滩头的冲刷导致江心洲左汊主流过渡段下移，主流顶冲小黄洲洲头，使得小黄洲洲头及其左、右缘冲刷崩退，同时下何家洲尾也淤长下延;小黄洲洲头护岸工程实施并稳定后，小黄洲洲头崩退幅度减小，同时也在一定程度上减缓了下何家洲洲尾的淤长。

小黄洲尾与大黄洲边滩的演变存在此消彼长的关系：小黄洲洲尾随着大黄洲的崩退而淤长下延，大黄洲护岸工程实施后，小黄洲洲尾淤长速度趋缓。

4 结论

（1）近20a来，马鞍山河段洲滩的演变特征主要表现为：江心洲头及左缘崩退，对岸牛屯河边滩淤长发育、滩尾下延，心滩、下何家洲洲头冲尾淤、滩体下移;小黄洲洲头及左右缘受冲后退，洲尾淤积下延;大黄洲边滩呈崩退的态势。

（2）上游河势以及来水来沙条件变化是马鞍山河段洲滩演变的外驱动力。江心洲左汊进口主流的摆动与陈家洲左右汊的兴衰、东西梁山挑流作用的强弱密切相关，大水大沙对马鞍山河段洲滩演变的影响尤为剧烈。

（3）马鞍山河段平面形态、滩群间互馈机制是洲滩演变的内驱动力。江心洲左汊宽而顺直，给主流的摆动提供了空间，是汊道内滩群演变的前提。江心洲左缘崩退、心滩下移与牛屯河边滩淤宽下延相呼应，小黄洲洲头的守护抑制了下何家洲洲尾的下移，小黄洲洲尾与大黄洲边滩此消彼长。