多波束测深系统在河床冲淤变化分析中的应用

朱文杰，卞英春

（江苏省水文水资源勘测局常州分局，江苏 常州 213022）

0 项目背景

近年来，由于长江录安洲段河床土质抗冲性较差，且上游汇流段长江主流顶冲后深槽不断右移，导致录安洲洲头及左缘河床受冲刷加剧，江岸滩地坍塌现象时有发生，危及录安洲防洪大堤安全。由于受上游河势变化影响，长江录安洲夹江日趋发展，进口、过水面积和分流量不断加大，夹江左右侧河床冲刷，严重影响长江防洪安全。根据水利部和江苏省政府的有关部署，自2013年起，每年3月～5月、10月～12月两次对长江录安洲段开展1∶2000比例尺重点岸段水下地形监测工作。

1 河段概况

项目测区位于长江扬中河段尾段，属典型弯曲分汊河段，河段中有太平洲、孢子洲、录安洲交错顺列。太平洲左汊为主汊，多年来分流比基本维持在90%左右；右汊为支汊，河道窄浅而弯曲，河势相对较为稳定；太平洲右汊夹江水流在出口处被孢子洲分为两汊，左侧水流与太平洲左汊出流汇合后，被录安洲分为长江主流和夹江。长江扬中河段河势概况见图1。

图1 长江扬中河段河势示意图

录安洲长约6 km，宽约1.3 km，大江主流沿孢子洲左缘下行，冲刷录安洲洲头及其左缘，近年受上游局部河势变化的影响，录安洲夹江口门发展、过水面积和分流量加大，造成录安洲夹江两侧部分河床冲刷。录安洲夹江影像图见图2。

图2 录安洲夹江影像图

2 测量作业概况

测量区域为：西至录安洲洲头、东至澡港河口夹江水下区域，澡港河口-老桃花港口滩地外侧主汊岸线外围700 m～1400 m水下区域以及录安洲大江侧岸线外围390 m～800 m水下区域。夹江区域长为6.20 km，录安洲大外江侧长为6.38 km，澡港河口至桃花港口滩地外侧主汊岸线长为1.96km，合计作业面积为8.3 km2。

2.1 技术规格与控制测量

本次测量平面坐标系统采用1954年北京坐标系，高斯正形投影3°分带，中央子午线经度120°，采用1985国家高程基准。水下地形图成图比例尺为1∶2000，采用自由分幅方式，基本等高距为1.0 m。测区附近有4个E级GPS点，精度与密度满足要求，作为GPS1+1RTK转换参数计算依据。测区上下游设有魏村水文站和澡港水文站，测区水位资料可直接使用。

2.2 水深测量

利用多波束测深系统进行水下全覆盖扫测，部分水深＜5 m区域采用单波束测深仪补充测量，利用实时载波相位差分技术进行GPS RTK导航定位。施测时，架设基准站，在测船架设流动站。计算基准站到卫星的距离改正数并发送至流动站，在GPS观测同时修正实时坐标。内业部分将GPS数据和测深数据导入EIVA导航采集软件，绘制相关成果图[1]。

3 测量成果

3.1 河势整体变化情况

根据2013年～2018年汛后6次水下测量成果数据，对相邻两次监测重合区域制作了长江录安洲段区域冲淤色块图及冲淤统计表，冲淤色块图见图3，冲淤统计表见表1。

图3 长江录安洲段区域相邻两次测量冲淤色块对比图(2013年～2018)

表1 2013年～2018年冲淤统计表

分析可知，录安洲夹江近岸河床2013年～2014年间以淤积为主，2014年～2015年间以冲刷为主，2015年～2016年间冲淤平衡，2016年～2017年间以淤积为主，2017年～2018年间以淤积为主，但淤积量较前一年度减少了一半多，近三年冲淤变化呈淤大于冲的态势。

3.2 岸线变化情况

根据测量结果，绘制录安洲夹江等高线变化图见图4。

图4 录安洲夹江等高线变化图

3.2.1 录安洲汊0+100月～主0+000洲头

顶冲区域西侧受冲刷，北侧存在淤积。0 m线：2013年～2016年洲头左侧外扩约3 m，2016年～2017年略有外扩，2017年～2018年内移约2 m；-5 m线：洲头顶端2013年～2016年内移约1 m，2016年～2017年内移约2 m，2017年～2018线外扩约2 m；-10 m线：2013年～2016年岸线略有内移，累计不足1 m，2016年～2017年内移约 2 m，2017年～2018年外扩约2 m；-15 m线变化与-10 m线基本一致，主要集中于洲头附近。洲头右侧深槽整体冲淤交替、变化幅度不大；洲头左缘水下沙洲逐年发展，由2013年2890 m2发展到2018年的6513 m2。

3.2.2 录安洲主0+100～主0+300

区域岸线存在淤积。0 m线变化：2013年～2016年外扩约10 m，2016年～2017年内缩约8 m，2017年～2018年外扩约10 m，呈冲淤交替变化；-5 m线：2013年、2016年和2017年变化不明显，2017年～2018年外扩约2 m；-10 m线的情况与-5 m线类似，前三期无明显变化，2017年～2018年外扩约2 m；-15 m线近三年变化不明显。

3.2.3 录安洲主0+600～主0+900

该区域2017年～2018年实施过抛石护岸工程，岸线变化比较明显。0 m线变化：2016年～2017年稳定，2017年～2018年在主0+700～主0+800段外扩约5 m；-5 m线变化：2013年～2016年外扩约1 m，2016年～2017年稳定，2017年～2018年外扩约1 m；-10 m线稳定；-15 m线变化：前三期稳定，2017年～2018年往外扩约5 m；-20 m线变化：前三期稳定，2017年～2018年外扩约7 m。

3.2.4 录安洲主1+900～主2+400

该区域2017年～2018年实施过抛石护岸工程，岸线变化比较明显。0 m线：2016年、2017年和2018年间呈交替变化，变化量平均在1 m左右，幅度不大；2017年～2018年间-5 m～-20 m线均外扩明显：-5 m线外扩约1 m，-10 m线、-15 m线均外扩约2 m，-20 m线外扩约5 m，可见江堤抛石护岸工程在该区域尤其是深水区效果比较显著。

3.2.5 录安洲汊1+500～汊1+900

该区域2017年～2018年实施过抛石护岸工程，等高线有较明显外扩。0 m线：2013年～2016年稳定，2016年～2017年略有外扩，2017年～2018年外扩约2 m；-5 m线、-10 m线前三期稳定，2017年～2018年均外扩约2 m；-15 m线：2013年、2016年和2017年之间稳定，2017年～2018年外扩约3 m；-20 m线变化不大，外扩不到1 m，夹江-20 m深槽较前两年未有横向及纵向发展。

3.2.6 录安洲洲尾主5+000附近

该区域岸线变化较为剧烈。0 m线：洲尾末梢两侧2016年～2017年外扩约4 m，2017年～2018年洲尾南侧外扩约1 m；-5 m线外扩约2 m；-10 m线外扩约3 m；-15 m变化不明显；录安洲华润长江码头附近0 m线变化较大，2016年～2017年外扩4 m，2017年～2018年内移 8 m，为洲尾滩地边缘坍塌所致；-5 m线向外扩不到2 m，-10 m线外扩约1 m；-15 m线和-20 m线稳定。洲尾近年来整体呈明显的淤积态势。

3.3 重点岸段冲淤变化情况

根据测区具体现状，选定外江洲头至常州港段、夹江洲头至防汛演练基地段、夹江德胜河下游至管架桥段和夹江洲尾段为4个重点岸段，共设置18个监测断面，根据2015年4月、2017年5月、2018年4月、2018年11月多波束测深系统实测数据，制作相邻的3个期间内4个重点岸段冲淤变化色块图。

3.3.1 外江洲头至常州港段

外江洲头至常州港段（主0+000～2+600）共设置7个监测断面，编号为DM01～DM07,冲淤色块图见图5。可知2017年11月～2018年11月期间近岸岸线总体趋势向长江侧外扩，河床边界较为稳定，未出现明显崩塌，DM2、DM7的等高线边坡较陡，需引起注意，适时采取工程防护措施。

图5 外江洲头至常州港段冲淤色块图

3.3.2 夹江洲头至防汛演练基地段

夹江洲头至防汛演练基地段（汊0+000～1+400）共设置5个监测断面，编号为DM20～DM024，冲淤色块图见图6。由图6可知，2017年11月～2018年11月间近岸岸线相对稳定，DM23位置距堤脚60 m～120 m略有淤积，河床抬高约1 m，2017年11月～2018年11月间河床边界较为稳定，未出现明显崩塌，DM21、DM22和DM24处边坡较陡，需引起注意，适时采取工程防护措施。

图6 夹江洲头至防汛演练基地段冲淤色块图

3.3.3 夹江德胜河下游至管架桥段

夹江德胜河下游至管架桥段（206+300月～209+200）共设置7个监测断面，编号为DM15～DM21，冲淤色块图见图7。由图7可知，2017年11月～2018年11月近岸岸线相对稳定，河床边界较为稳定，未出现明显崩塌，但DM15、DM16、DM17、DM18、DM20和DM21的等高线处边坡较陡，需引起注意，适时采取工程防护措施。

3.3.4 夹江洲尾段

夹江洲尾段（汊4+000～4+700）共设置2个监测断面，编号为DM14～DM15，冲淤色块图见图8。由图8可知，2017年11月～2018年11月近岸岸线相对稳定，河床边界较为稳定，未出现明显崩塌，DM15的等高线边坡较陡，需引起注意，适时采取工程防护措施。

图8 夹江洲尾段冲淤色块图

4 结论和建议

录安洲夹江段作为长江扬中河段的一部分，其演变主要取决于上游主流及河势的变化，录安洲夹江近岸河床近三年来整体基本稳定，结合近年来实施的护岸工程，初步得到如下结论：

1）外江洲头至常州港段（主0+000～2+600）等高线外扩，护岸工程效果明显，工程未覆盖区域岸线稳定，变化较小，但是大江在此形成深泓弯顶，深泓贴洲头左缘下行，直接受主流的冲刷，岸坡坡比陡，需密切关注；外江华润码头0 m等高线有500 m岸线内移明显，平均内移8 m，原因为滩地边缘坍塌，对洲堤安全不构成影响。

2）夹江洲头至防汛演练基地段（汊0+000～1+400）区域等高线外扩，护岸工程效果明显，工程未覆盖区域特别是洲头处夹江侧有局部平均1 m的冲刷，需引起注意。20 m深槽线近三年较为稳定，未有发展。

3）夹江德胜河下游至管架桥段（长江206+300～209+200）区域等高线外扩，护岸工程效果明显，工程未覆盖区域岸线稳定，变化较小，20 m深槽线近三年较为稳定，未有发展。夹江的主流在德胜河口下游230 m至录安洲大桥下游1000 m段贴南岸下行，之后左偏归中，主流贴岸段表现为凹岸冲刷，目前虽已有抛石护岸，但汛期受长江洪水下泄影响，河床被冲刷可能性较大，需持续关注。

4）夹江洲尾段（汊 4+000～4+700）区域等高线外扩，护岸工程效果较明显，录安洲洲尾逐年向下游呈淤积态势，下游段河势近三年冲淤交替。该段岸线距洲堤距离较远，基本不对其产生影响。德胜河口近年来滩地坍塌严重，滩地边线距江堤堤脚距离较近，对其构成安全隐患，需采取护岸措施。

建议对录安洲夹江河段按要求定期开展监测，注意河床演变动态，特别是近岸河床岸坡及近岸深槽的变化，适时对重点险工段进行工程加固。