长江镇扬河段世业洲左汊口门演变分析与思考

凌 哲， 罗龙洪， 吕馨怡， 袁文秀， 刘 庆

(1.江苏省水利工程规划办公室，江苏 南京 210029； 2.江西省水利规划设计研究院， 江西 南昌 330029)

1 世业洲汊道概况

世业洲汊道位于长江镇扬河段，河道的平面形态为左汊相对顺直，右汊向南凹进[1]。近百年来，世业洲右汊一直保持主汊地位，河势基本稳定。自1975年后，由于龙潭弯道发展、三江口凸嘴崩退、洲头分流点下移等因素，左汊入流条件不断改善，世业洲汊道进入左兴右衰的发展阶段[2]。为此，从20世纪80年代开始，实施了镇扬一期、二期工程，工程完工后，镇扬河段的稳定程度得到显著提高，大幅崩塌现象不再出现。但二期工程稳定了十多年后，世业洲左汊持续发展又呈上升势头，为进一步控制世业洲左汊的发展，分别于2015年8月和2016年12月实施深水航道世业洲头部潜堤工程和镇扬三期工程，2018年6月工程陆续完工后，世业洲左汊分流比得到有效降低。但深水航道世业洲头部潜堤工程和镇扬三期工程给世业洲左汊口门部位的水流结构带来了重大变化，整治工程在发挥效益的同时，也持续承受着水流的强烈作用，已建工程遭到了严重破坏，与此同时也给世业洲左汊左岸岸坡稳定性带来了新的威胁。

2 长江下游水沙特性

长江下游水沙特性主要采用大通站水沙统计资料来分析。大通站来水来沙均主要集中在汛期(5—10月)。三峡水库蓄水前，1950—2002年大通站多年平均径流量为9 046亿m3，多年平均流量为28 700 m3/s，输沙量为4.27亿t；三峡水库蓄水后，2003—2019年大通站平均径流量为8 638亿m3，多年平均流量为27 365 m3/s，输沙量为1.322亿t，与蓄水前多年均值相比，大通站水量减少4.5%，输沙量显著减少，降幅为69.0%。

3 河床演变分析

3.1 世业洲汊道分流比变化

世业洲汊道分流比的多年水文测验资料表明：1959—1974年左汊平均分流比为18.66%；1975年后受三江口凸嘴崩退的影响，使洲头分流点大幅下移，1976年世业洲左汊分流比发展到20.6%，其后20年间，左汊分流比处于缓慢发展的状态，1996年达到26.4%，年平均增长值为0.28%；2007—2016年的10年，左汊分流比不断加大，至2016年4月，左汊分流比发展到42.38%，2017年3月，在镇扬三期部分工程、深水航道工程世业洲头部潜堤工程完工后，左汊分流比下降至37.45%，工程效果明显；2017—2019年左汊分流比逐渐稳定，基本保持在37%左右。

从以上分流比变化过程看，近几十年来世业洲左汊一直处于发展之中，镇扬三期部分工程、深水航道工程世业洲头部潜堤工程实施后，世业洲左汊分流比明显下降，工程效果明显。

3.2 断面平均流速分布

为了解世业洲汊道河势情况和水文特性，在河段内设置测流断面，断面位置如图1所示，运用ADCP断面测流观测世主大断面和世左断面2016年、2018年、2019年的垂线平均流速分布情况，测量结果如图2～7所示，可见在深水航道头部潜堤和镇扬三期工程实施前后，即2016年，世主断面和世左断面的最大流速均集中分布在断面中部，而2018年工程完成后，世主断面最大流速向左岸明显偏移，世左断面也略向左岸偏移，2019年世主断面最大流速略向河段中央移动，但整体依然偏向左岸，世左断面的最大流速也集中在靠左岸的位置。初步说明深水航道头部潜堤和镇扬三期工程对世业洲左汊的水流结构造成了一定影响，使断面最大流速向左岸偏移，从而出现2017—2019年左岸岸坡崩塌的现象。

图1 流速测量断面(世主、世左断面)位置示意图

3.3 世业洲左汊口门河床冲淤变化分析

本次收集了世业洲左汊进口段在深水航道头部潜堤和镇扬三期工程实施以前、工程实施过程中、工程实施完成后3个阶段的水下地形资料，从平面变化和断面变化2个方面，分析相关整治工程给世业洲左汊进口段的水下地形变化所带来的影响。

3.3.1 平面变化

从平面上看，冲淤变化如图2～3，深水航道头部潜堤和镇扬三期工程实施以前，世业洲左汊口门段河床不断增大，主流顶冲口门右岸，靠右岸2个深槽冲深发展、岸坡坡高岸陡，通过2015年3月水下地形图可知，2个深槽长度分别为1 044 m和874 m，深槽底部高程分别为-34 m和-35 m，槽内最陡边坡分别为1∶1.7和1∶1.6，而河床中部及左岸河床较为平缓，河底高程均高于-20 m，虽总体冲刷，但冲刷幅度较小。工程实施过程中，口门右岸2个深槽有所淤积，左岸持续冲刷，2015年3月至2017年2月右岸上游深槽淤积明显，-20 m深槽槽尾向上游明显淤退，最大淤退107 m、淤厚1.7 m，2015年-30 m槽面积为21 780m2，2017年缩小为13 244 m2，槽面积缩小40%，深槽内边坡依然较陡，左岸未护岸区域-15 m线靠岸冲退明显，冲退约170～220 m，最大冲深约5.5 m。工程实施完成后，世业洲左汊口门部位的水流结构发生了重大变化，左汊进口段水下地形也相应发生剧烈调整，左汊进口段深泓左摆明显，进入左汊口门的水流由原来顶冲洲头部位变为直冲左汊口门中部、偏左侧河床，河床中部大幅刷深，靠右岸的2个深槽基本淤平，2017年2月至2018年3月靠右岸的2个深槽则淤高约15 m，槽内高程淤积至-20 m左右，左岸十二圩河口上下游未护区域前沿-20 m以上近岸岸坡冲退严重，冲退30～100 m，近岸滩坎发生崩岸，口门中部河床底高程由原来的-15 m刷深至-35 m；2018年3月至2019年2月，靠右岸的2个深槽继续淤积，-20 m线已淤失，左岸未护区域苏北油库前沿0～-20 m岸坡继续有所冲退，冲退10～93 m，口门中部河床深槽冲刷明显，-25 m槽面积由126 797 m2扩大至174 292 m2，其内原有的2个-30 m 槽连接贯通成1个面积为90 236 m2的大深槽，-35 m槽总面积也冲刷扩大(图4～7)。

图2 2016年(洪季)世主大断面垂线平均流速分布图

图3 2016年(洪季)世左断面垂线平均流速分布图

3.3.2 横断面变化

从断面上看，断面位置如图1，断面对比图如图8，世左1断面位于十二圩河口略下游，截过右岸上游冲刷坑，可见该冲刷坑左侧在2017年2月工程实施过程中略淤积，左岸未护岸区-15 m线出现大幅冲退，较2015年3月冲退约200 m；在2018年3月深水航道头部潜堤工程实施完成后，上游冲刷坑淤积明显，相对2017年2月淤厚约7 m，左岸未护区域近岸至江中深槽均出现明显冲刷，0～-15 m岸坡靠岸冲退约20～60 m，深槽冲刷严重，最大冲深达20 m；2019年2月镇扬三期工程实施完成后，右岸冲刷坑基本淤平，-20 m线淤失，左岸0～-10 m近岸继续靠岸冲刷，-10 m线相对2018年3月继续靠岸冲退90m。世左2断面截过右岸下游冲刷坑，可见该冲刷坑左侧在2017年2月工程实施过程中基本无变化，左岸未护岸区-20 m线较2015年3月冲退约100 m；在2018年3月深水航道头部潜堤工程实施完成后，该下游冲刷坑最深点相对2017年2月淤厚约11 m，-25 m、-30 m线淤失，左岸未护区域冲淤平衡，变化不大；2019年2月镇扬三期工程实施完成后，右岸冲刷坑继续微淤积，左岸深槽微冲刷，冲深约1 m。

图4 2018年(枯季)世主大断面垂线平均流速分布图

图5 2018年(枯季)世左断面垂线平均流速分布图

图6 2019年(洪季)世主大断面垂线平均流速分布图

图7 2019年(洪季)世左断面垂线平均流速分布图

图8 世业洲左汊进口段典型断面变化图

4 结 论

(1)长江下游镇扬河段世业洲汊道自实施镇扬三期部分工程和深水航道工程世业洲头部潜堤工程后，虽世业洲汊道左兴右衰的状态得以改善，但世业洲左汊口门部位的河床冲淤调整较大，其中原洲头左缘的2个贴岸深槽大幅淤积，而左汊口门中部及左侧河床出现了大幅冲刷，左岸幸福河口段2017年、2018年连续发生坍塌崩退现象，-20 m以上近岸岸坡冲退约30～100 m，-25 m、-30 m深槽冲扩明显，已建口门护底工程的完整性遭到了严重破坏，给世业洲左汊左岸的防洪安全和岸线利用带来了严重威胁。

(2)继续加强治理保护。针对左汊进口段中部深槽护底工程遭受到破坏及幸福河口段连续几年坍塌崩退，水利部门已于2017年12月分别实施苏北油库段和苏豪船舶重工有限公司应急护岸工程、2018年3月实施苏北油库下游段近岸防护工程、2018年11月实施江岸坍塌应急处理工程，同时利用镇扬三期整治工程计划，变更部分工程设计用于该区域的防护。以上工程实施以来，近岸险情有所缓解，但2019年汛期，未护工程区域河床仍出现较大规模的冲刷，为防止崩岸险情再次发生，还需及时研究并实施有效治理措施，消除度汛安全隐患，维护镇扬三期护底工程的完整性，保障工程效益持续发挥。

(3)应加强河道监测，建立健全河道地形观测长效机制。河道整治工程具有较强的动态性[3]，需持续加强对世业洲汊道水下地形监测工作，系统积累河道地形资料，密切掌握河势的发展变化，尤其对世业洲汊道分流比变化、左汊进口段左岸的河床冲刷等进行动态监测与评价，以及对可能扩大发展危及防洪安全的崩岸险情提早进行预警预报，以便提前采取应急处置措施，保障防洪安全，维护河势稳定。

(4)建议开展研究深水航道工程世业洲头部潜堤工程等相关整治工程的后评价工作，分析其对世业洲汊道河势变化的影响，掌握河势发展新趋势，增强岸线防护的主动性，降低崩岸风险，保障防洪安全。