安徽省芜湖长江大桥下游河道演变及治理对策

陈尚林

摘要：安徽省芜湖长江大桥建成运行20 a来，受建桥及上中游水库运用后水沙条件变化等多重因素影响，桥位下游局部河势调整变化频繁，对河势稳定、两岸港口运行及航道稳定带来不利影响。对工程河段水下地形等資料进行了河势演变分析。结果表明：芜湖长江大桥建成后，该河段演变主要表现为陈家洲、曹姑洲及其前沿浅洲等洲滩冲淤摆动以及洲滩间串沟随之交替变化，陈家洲、曹姑洲等洲滩不稳、汊道冲淤反复演变。建议尽早实施曹姑洲分汊段整治工程和大拐护岸加固工程，稳定芜湖河段下段河势及陈家洲汊道分流格局。

关键词：河道演变;河势调整;河道治理;芜湖长江大桥;安徽省

中图法分类号：TV147文献标志码：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2021.08.006

文章编号：1006 - 0081（2021）08 - 0029 - 04

0 引 言

长江中下游区域是我国经济最为发达地区之一，良好而稳定的河势是进行经济建设的前提条件。然而，由于长江上中游水库和跨江桥梁等涉江工程的建设，影响了河道的演变。研究新水沙条件下的河道演变规律， 开展长江河道治理规划， 实施河势控制工程， 可为沿江区域的社会经济发展提供支撑[1-2]。

针对长江中下游河段，特别是芜湖河段的近期河道演变研究成果丰富。姚仕明等[3]认为随着丹江口水库、三峡水库等长江干支流大型水库的建成，河道水沙条件发生了一系列变化，大通水文站多年平均含沙量减少，清水下泄将导致河道下切，坡脚冲深变陡，滩槽高差加大，岸坡趋于不稳定。这些变化打破了长江中下游干流河道演变相对平衡的格局，使其冲淤过程与演变规律发生了新的变化[4]。通过遥感资料分析评估河道岸线的演变分析认为，长江安徽段河道在1980～2000 年间依然呈现淤积特征，而 2000～2008 年间河道冲刷明显[5]。谷霄鹏[6]认为，近期芜湖长江大桥上段深槽不断冲刷变深，岸坡不断冲刷变陡，河床将向纵深向发展，须加强大拐段河岸监测分析。武荣[7]认为长江芜湖河段下段近期总体处于冲刷状态，2007 年自芜湖大桥至东梁山段的-20 m 深槽已全线贯通，应防止新汊道的继续扩大，以稳定左汊分流比。

长江上大桥的建设对河道演变也产生了影响。通过对铜陵长江大桥建成后的河道演变分析认为，该河段平面变形小，但工程对上下游河道、沙洲产生了一定的影响，主要表现为下游沙洲附近的滩槽冲淤明显，分、汇流区主流摆动不确定[7-9]。吕平等[10]以马鞍山长江大桥为例，通过概化模型和水槽模型试验研究认为，近岸桥墩越靠近主槽对局部河床变形影响越大，对岸坡稳定的不利影响相对较大。

芜湖长江大桥为特大公铁两用桥，位于芜湖河段广福矶下600 m处，2000年9月建成通车。大桥主桥路段呈正西至正东方向布置，采用低塔斜拉索加劲的连续钢桁梁结构，采用漂浮体系，上层为公路桥，下层为铁路桥，正桥上部为五联14孔。大桥所在的芜湖河段系长江中下游重点河段。大桥建成运行后，也将对桥位附近河床及下游河道演变产生影响。因此，研究大桥下游河势演变显得尤为迫切。研究工作对于探索大桥附近河床冲淤演变的基本规律，分析新水沙条件下河道可能出现的新演变态势，科学规划河道治理并促进河道向稳定的方向发展具有一定的理论价值和实际意义。 本文主要分析芜湖长江大桥至东西梁山河段河道演变，并提出相应治理对策。

1 河道及工程概况

芜湖河段上起三山河口，下迄东西梁山，河道全长43 km。河段左岸筑有无为大堤，右岸是繁昌江堤、麻凤圩江堤和芜当江堤。左岸除蛟矶、西梁山为天然山矶外，主要为冲积平原;右岸自上而下有弋矶山、广福矶、四褐山、东梁山等山矶。陈家洲、曹姑洲均系现代沉积物组成，其抗冲性较差，可动性大。为了保障防洪安全、岸线利用、供水安全及航道稳定，近几年实施了大拐、黄山寺至张家湾、陈家洲右、曹姑洲心滩头部及左缘、曹姑洲头部及右侧等护岸工程，在曹姑洲心滩左缘新建2条护底带，在曹姑洲与陈家洲间2号串沟内建设2条护底带（图1）。

芜湖长江大桥建成时间与三峡水库蓄水运行时间相近。据大通水文站实测资料统计，三峡工程运行以来，长江安徽段来水来沙变化明显。三峡水库蓄水前（1950～2002年）与蓄水后（2003～2017年）相比较，蓄水前多年平均径流量9 052亿m3，蓄水后减少了4.6%;蓄水前多年平均流量28 700 m3/s，蓄水后减少了4.7%。蓄水前多年平均输沙量4.27亿t，蓄水后减少幅度达67.9%;蓄水前多年平均含沙量0.479 kg/m3，蓄水后减少幅度达67%。

2 河道演变

2.1 历史演变

芜湖河段在大拐处有一个近于90°的急弯，形成历史可追溯到1865年，经河道左冲右淤、弯顶下移演变，至1934年弯道上段形成鲫鱼洲，主流过鲫鱼洲尾后紧贴伍显外滩下行，主流北移，左岸大拐一带河岸崩退，至20世纪60年代末江岸距无为大堤不到1.0 km。大拐下游2.0 km处的蛟矶，宋朝时尚在江中，清康熙时已靠左岸。大拐以下单一段河道变化不大，分汊段曹姑洲、陈家洲早在唐代即已形成，两洲间在20世纪50年代尚可通航，近期已淤塞。陈家洲左汊100多年前呈鹅头型，经过淤积和切割，洲体变窄，在黄山寺附近仍可见左岸有3条牛轭湖的遗迹。东、西梁山隔江相立，古称天门山，至今仍隔江相对。

2.2 近期演变

2.2.1 单一段

1998年后芜湖段-20 m深槽自大拐贯通至弋矶山下，深槽尾部向下游延伸至广福矶上游附近。大桥至外贸码头附近20世纪90年代初出现-20 m冲刷坑，之后逐年发展，深槽头部稳定在大桥上游280 m附近，深槽尾部逐年下延，2002年后深槽与下游四褐山附近冲刷坑相贯通。

青弋江口以下段右岸岸线多年来变化较小。左岸岸线建桥前冲淤交替、以淤为主，建桥后大拐至桥位上游仍呈淤积态势，大桥至裕溪口段岸线略有冲刷后退。

2.2.2 分汊段

（1）洲滩变化。弋矶山至东西梁山段为分汊河型，20世纪60年代，自上而下依次有曹姑洲、新洲、陈家洲。1986年曹姑洲头右缘冲开一条新的分流水道，切割下的新沙洲逐渐淤长，称为浅洲。浅洲出水后逐渐发展壮大，2007年洲头（0 m等高线）距大桥约980 m，之后浅洲头冲刷后退，洲体随着曹姑洲头崩退而向下游延展。曹姑洲退缩与浅洲发展呈此消彼长、相互呼应状况。随着时间的推移，陈家洲逐渐向下淤长，曹姑洲逐渐退缩下移靠近陈家洲，浅洲不断发展，有取代曹姑洲之势（图2）。

（2）汊道变化。①左汊道长约13 km，上段（大桥至裕溪口贮木场）进口河床宽浅，江中浅滩淤涨左右摆动频繁。左汊道下段近40 a来的演变主要表现为进口河床拓宽，江中浅滩淤长且左右摆动频繁。黄山寺至张家湾为左汊弯道段，称为北水道，历史上变化较频繁且变化幅度较大。1976～1998年深槽整体左移500～600 m。2002年左汊左岸黄山寺至张家湾段护岸工程实施后，该段深槽左移进程减缓，2002～2020年北水道河槽相对稳定。②受天然节点四褐山、东梁山控制，右汊河道平面形态呈藕节状。右汊内-10 m深槽与上下游贯通，深槽位置及走向变化不大，上段因浅洲淤长，深槽左缘对应浅洲位置冲淤变化较频繁，总趋势为向江中淤积;下段因江中浅滩淤长，深槽右缘对应浅滩位置冲淤变化较频繁，2007年，-20 m深槽尾部与下游深槽贯通。2010年后，自大桥至东梁山段-20 m深槽已全线贯通。

（3）汊道分流分沙变化。据近40多a来统计，曹姑洲、陈家洲汊道历年次分流比右汊明显大于左汊。分流比随着汊道的演变而相应变化，低水期水流主要集中在右汊，中高水期左汊分流比有所增大。左汊分流比在高水期约为30%～40%，低水期约为10%左右。分沙比与分流比变化相一致，同期左汊分沙比略高于分流比。从同水位分流比情况看，近期左汊处于衰退期，右汊处于发展期。

2.3 演变趋势

历史上，芜湖河段发生过的较大变化包括：大拐段左移下挫，分汊段曹姑洲、陈家洲周期性演变，张家湾段河道大幅度左右摆动等，而近期大拐护岸工程、黄山寺至张家湾段、陈家洲右缘护岸工程的实施，减缓了该河段下段自然演变进程，基本控制了下段总体河势。

芜湖长江大桥建成后，从大桥附近下游河道地形变化分析可知，左岸冲刷明显，右岸较为稳定;主河床0 m等高线从1997～2010年向下游方向基本没变，从2010～2016年向下游推移了400 m;-5 m等高线从1997～2010年向下游推移了800 m，从2010～2016年向下游推移了1 250 m;表明主河床向下游的深切在加大（图3）。从大桥以下芜湖河段演变分析可知，因曹姑洲头及其左右缘整治工程未实施，分汊段洲滩、汊道冲淤变化仍较频繁，左汊上段裕溪口一带深槽仍将左右摆动，河床仍处于不稳定状况，左汊下段黄山寺至张家湾段相对稳定。浅洲与曹姑洲间以及曹姑洲与陈家洲间汊道发展，将分一部分水流自左汊流入右汊（见图2）。

3 河道治理措施建议

芜湖河段下段总体河势相对稳定，分汊段洲滩、汊道冲淤变化频繁，对局部河势及左汊裕溪港区利用较为不利。结合芜湖大桥建桥后下游河道演变分析，建议抓住有利时机实施曹姑洲分汊段河道系统治理。

（1）大拐护岸加固工程。自20世纪70年代实施大拐护岸工程以来，实际护岸长度约13 km，近期水流对大拐顶冲部位呈下移趋势，在水流长期强烈冲刷作用下，已护工程区深槽冲刷，部分地段引发新的崩岸，建议抓紧对大拐护岸中下段长约6 km范围进行全面加固，形成稳定的河势控导工程。

（2）曹姑洲分汊段河道治理。建议采取工程措施，封堵潜洲与曹姑洲及曹姑洲与陈家洲间汊道（串沟），稳定曹姑洲、陈家洲左右汊道，保持左右汊分流比及右汊为主的分流格局。抓住有利时机对潜洲洲头实施护滩及导流工程，防止潜洲进一步冲刷后退，为形成稳定的陈家洲汊道分流口创造有利条件，根据两岸港区运行需要以及航道治理的要求，适当调整陈家洲左右汊分流比。

（3）黄山寺至张家湾段护岸工程下延。2001年长江隐蔽工程对黄山寺至张家湾段实施护岸工程后，陈家洲左汊弯道段河道逐渐趋于稳定，弯道凸岸陈家洲左缘小幅度向下淤长，为遏制陈家洲左汊进一步向弯曲方向发展，近期应加强观测，适时采取黄山寺至张家湾段护岸下延工程措施。

（4）陈家洲右缘护岸工程加固。根据河势演变分析，近期受陈家洲与曹姑洲间串沟出流下压作用和四褐山挑流减弱作用双重影响，水流对陈家洲右缘顶冲作用减弱。因洲滩、汊道冲淤调整频繁，近期加强观测，根据水流顶冲强度及陈家洲右缘岸坡变化情况，适时采取加固工程措施，以稳定陈家洲右汊下段河势，为下游河段河勢稳定创造有利条件。

4 结 语

芜湖河段历史上变化较大，2001～2002年大拐、黄山寺至张家湾、陈家洲右缘等长江隐蔽工程实施后，总体河势相对稳定。2000年芜湖长江大桥建成运行，主要呈冲刷状态，桥位下游局部河势调整变化频繁，主要表现为陈家洲、曹姑洲及其前沿浅洲等洲滩冲淤摆动以及洲滩间串沟随之交替变化，陈家洲、曹姑洲等洲滩不稳、汊道冲淤反复的演变，对河势稳定、两岸港口运行及航道稳定带来不利影响。建议尽早实施曹姑洲分汊段整治工程和大拐护岸加固工程，稳定芜湖河段下段河势及陈家洲汊道分流格局。

参考文献：

[1] 李金瑞，丁兵. 安徽省长江崩岸应急治理工程效果分析及建议[J]. 人民长江，2020，51（8）：1-7.

[2] 陈肃利. 对长江中下游干流河道治理的几点认识[J]. 人民长江，2003，34（3）：1-3.

[3] 姚仕明，卢金友. 长江中下游河道演变规律及冲淤预测[J]. 人民长江，2013，44（23）：22-28.

[4] 刘东风，吕平. 安徽省长江崩岸预警技术研究与应用[J]. 水利水电快报，2017，38（11）：91-95，118.

[5] 齐跃明.  RS在长江安徽段河道演变影响因素分析中的应用[D]. 武汉：中国地质大学，2003.

[6] 谷霄鹏. 长江芜湖河段大拐崩岸段河道演变分析[J]. 水利规划与设计，2019（11）：4-8.

[7] 武荣. 长江芜湖河段下段河势演变分析[J]. 江淮水利科技，2014（2）：13-14，38.

[8] 周志德. 20世纪的河床演变学[J]. 中国水利水电科学研究院学报，2003（3）： 62-67.

[9] 刘东风，吕平. 安徽省长江河道治理及保护的实践与探索[J]. 长江技术经济，2018（2）：41-46.

[10] 吕平，黄卫东，曾慧俊. 马鞍山长江大桥近岸桥墩对河岸稳定影响试验[J]. 武汉大学学报（工学版），2014，47（1）：66-70.

（编辑：李 慧）