2021年长江荆江河道再查勘与治理新认识

董耀华 李凌云 王维国 唐峰

摘 要：对长江荆江河道进行了再查勘，初步提出了河势变化、崩岸护岸、河道治理、岸线利用以及航道航运等荆江治理的新认识与对策建议。荆江河床仍处于剧烈演变之中，洞庭湖口侵蚀基准面作用不断增强;上荆江岸线近期有停止崩塌甚至出现淤积的变化趋势，下荆江出现同一洲滩岸线崩塌与淤积分界现象;荆江护岸与护滩作用与效果十分有限，荆江“调整河床”治理措施的实施与研究有待加强;荆江岸线利用工程普遍存在利用率不高和侵占河道严重等问题，建议实行岸线利用工程数量与长度总量控制;三峡—葛洲坝船闸“压船”问题十分严重，初步构思的“三峡—荆江新运河航道”具有航运、水资源利用与防洪等综合功能和效益。荆江治理是长江治理保护的重要内容，具有样板与示范效应;建议持续加强荆江河道监测与科学研究，密切关注荆江河势演变与治理保护。

关键词：荆江;河势;大中小规模河床演变;侵蚀基准面;河岸冲刷与崩塌;河道治理;岸线利用;运河航道

中图法分类号：TV85                文献标志码：A               DOI：10.19679/j.cnki.cjjsjj.2021.0402

1  荆江河道再查勘

荆江是长江中游的一个河段，上起长江三峡出口宜昌下游约60 km的枝城，下至洞庭湖水系入汇处的城陵矶（见图1）[1]。2021年4月13—16日，水利部长江水利委员会组织河道查勘队，对长江中游荆江河段（洪湖—监利—荆州—宜昌）进行了为期4天的自下游而上游的河道查勘。查勘方式包括乘船沿江查看、上岸实地查勘和无人机航拍等;查勘重点为河道洲滩、崩岸护岸、分汇流口、岸线利用以及航道航运等。笔者曾多次参加过荆江河道查勘，最近一次查勘时间是2017年4月。

荆江流经江汉平原与洞庭湖平原之间，水量丰沛，航运发达，是贯通我国东西的水上交通要道。然而，由于荆江地区地势低洼，长江上游带来的大量泥沙在此沉积，形成较高河床，荆江河槽泄流能力很低，两岸堤防险峻，历史上洪水灾害非常频繁和严重;加上荆江河道演变复杂，崩岸严重，对防洪、航运、两岸工农业生产以及下游河道均有重大不利影响。

随着长江上游来水来沙、三峡水库正常蓄水运用、干支流新建水库投运以及水库群联合调度运用等流域水沙与河流情势的变化，长江中下游河道（首先是荆江河道）河势将长期处于不可逆转的剧烈变化之中，对荆江河道进行持续查勘与重新认识是十分及时和必要的。

2  荆江治理新认识

三峡工程建成运用之前（2002年之前）荆江治理以防洪为主，治理工程包括：荆江大堤、荆江分洪工程、下荆江裁弯工程、调弦口建闸、葛洲坝枢纽工程以及护岸工程等;三峡工程建成运用之后（2003年以后）荆江治理转向河势控制、航道治理以及岸线开发利用为主，目前治理工程仍然以护岸、护滩和少量护底为主，缺乏系统性和综合性治理。因此，有必要对荆江河道的河势变化、崩岸护岸、河道治理、岸线利用、航道航运等进行重新认识与理论探讨。

2.1  河势变化

基于张瑞瑾[2]河势定义和芦田和男[3]“大中小规模”河床演变划分，荆江河势变化（“大规模河床演变”）近期表现出如下几个特点：（1）荆江河床仍处于剧烈演变之中;上荆江冲刷强度有所减缓，前期崩塌严重的洲滩出现冲刷减缓、冲淤平衡甚至淤积情况;下荆江虽然仍然处于严重的冲刷下切阶段，但也出现了个别洲滩（特别是岸线）冲淤交替现象。（2）洞庭湖口（城陵矶）上、下长江干流河道的水沙特性差异明显——三峡水库蓄水前湖口以上干流河道水浑，以下水变清（洞庭湖水清）;三峡水库蓄水后正好相反，湖口以上干流河道水清，以下水变浑（洞庭湖水浑）;加之洞庭湖汇流量占干流比例及影响的提升，洞庭湖口作为长江中下游干流河道侵蚀基准面的作用不断增强。（3）荆江四口分流变化、影响及作用存在明显差异，应“区别性”对待与研究;松滋口—芦家河浅滩侵蚀基准面仍在发挥作用。（4）三峡水库蓄水初期下荆江曾出现过弯道凸岸段普遍冲刷的“异常”现象，笔者认为：这是荆江河道剧烈和普遍冲刷的“正常”现象，因为只有冲淤平衡的稳定河湾才表现出凹岸冲刷、凸岸淤积的“正常”演变规律[4]。

分析这些特点，可获得对长江中下游河势变化一些新的认识。类似于松滋口—芦家河浅滩和洞庭湖口，三峡水库蓄水后鄱阳湖口、长江口及太湖入江口等侵蚀基准面对长江中下游干流河势控制作用也在增强;正是上游三峡水库调水拦沙引起的“沿程冲刷”和中下游系列侵蚀基准面引起的“溯源冲刷”，共同导致了长江中下游干流河道的长期冲刷与河势调整。笔者将三峡水库蓄水后长江河床演变归纳为4个递进阶段——水库泥沙淤积、下游河道冲刷、江湖关系变化和河势变化调整，并提出了长江中下游防洪与治河十大新问题（图2）[5]。

另外，三峡水库蓄水后荆江及长江中下游河势剧烈调整还增加了河道冲淤量计算的难度与误差。计算方法上：只有在河道冲淤基本平衡与造床条件下，地形法与输沙量法计算的河道冲淤量才较为接近[6]，显然荆江及长江中下游干流目前偏离河道冲淤平衡较远。测量方法上，基于Watson等人[7]实际输沙量为实测与漏测输沙量之和的划分方法，蓄水前后干流河道悬沙垂线分布、河床粗化等变化势必极大地改变漏测输沙量的占比，进而导致实际输沙量及河道冲淤量的测量和计算误差与不确定性。

2.2  崩岸护岸

河道崩岸实际上可分解为河道水流和河岸徑流因子主导的“河岸冲刷”（Stream bank Erosion）与泥沙组成和河岸地质因子主导的“河岸崩塌”（Bank Failure）两个过程或阶段。荆江崩岸通常划分为“条崩”与“窝崩”两大类，这与密西西比河下游岸坡<600的“滑动崩塌”（Rotational failure）与岸坡>600的“条块崩塌”（Planar slip failure）崩岸划分[7]可以相互印证与借鉴。

荆江崩岸与上下荆江河势变化（“大规模”河床演变）与洲滩变化（“中规模”河床演变）等密切相关且基本一致，但是具体的崩岸段位置及强度还要受到近岸水流及局部冲刷（“小规模”河床演变）的影响与控制。上荆江三峡水库蓄水初期崩塌严重的岸线近期有停止崩塌甚至出现淤积的变化趋势，淤积岸段包括洲滩汇流口和洲头等（如：柳条洲岸线基本停止崩塌，支汊汇流口与江口洲之间夹江出现大片淤积区）。下荆江洲滩岸线仍然以崩塌为主，但也存在淤积岸段，甚至出现同一洲滩岸线崩塌与淤积分界现象（如：八姓洲头岸段）;一般崩塌岸线长且岸坡陡，淤积岸线短且岸坡缓，且崩塌或淤积主要受河道近岸水流及河势控制，与河岸洲滩地质条件关系不大。

荆江河道大多数护岸工程仍然发挥着护岸作用，查勘发现：很多护岸护坡段还生长了植被覆盖层，但也存在新崩塌未护段、护岸段淤积、护岸工程老化或再崩塌等现象。Watson等人[7]将密西西比河下游护岸总结为“表层护岸”（包括抛石、自适应护岸、刚性护岸、柔性护岸等）、“非接触护岸”（包括丁坝、顺坝、导流等）和“植被护岸”3类工程形式，荆江护岸形式、方法、材料和效果等也有待于总结与提升。

2.3  河道治理

河道系统治理应包括“稳定河岸”（Bank stabilization）、“调整河床”（Grade control）和“调控水流”（Flow control）等3类治理措施[7]，由于治理对象与机理不同，不同措施之间虽然可能相互影响，但通常是不可相互替代的。目前荆江治理的主要工程形式是护岸与护滩，它们均属于“稳定河岸”措施，主要作用是防御近岸冲刷、保护岸滩崩塌和提高岸坡稳定性等;对于河道冲淤与河势洲滩变化十分剧烈的荊江河道，护岸与护滩工程的作用与效果是十分有限的，不宜过分夸大。

“调整河床”措施主要是通过调整河道坡降，以求达到河床冲淤平衡目标，其理论基础基于Lane（1955）[8]平衡关系式（图3）：

式中：Q为流量;S为坡降;QS为床沙质输沙率;D50为床沙中值粒径。

荆江“调整河床”治理措施的实施与研究相对较少，葛洲坝工程（作为三峡工程反调节水库大坝）和宜昌河段胭脂坝护底工程等具有“调整河床”措施的作用和效果，笔者曾参与过的长江中游河床下切与节点控制治理的初步研究[9]也属于这类治理措施，但距离实施还较远。亚祖河（Yazoo）（密西西比河支流）成功治理实例与经验[7]仅适用于中小河流，有关大江大河的治理实例与研究成果鲜有报道。

“调控水流”治理措施的核心是调控河道流量，与荆江治理相关的这类措施有三峡工程、引江济汉口门工程以及荆江四口建闸工程等，但我国一般将这类大型工程划归为水利工程而不是河道治理工程。

2.4  岸线利用

研究与治理荆江河道既是为了保护与修复荆江，但也不可回避利用荆江特别是河道岸线利用工程问题。本次查勘中发现和认识的荆江河道岸线利用现状、问题及其建议如下。（1）荆江河道岸线码头工程的利用率普遍不高，存在“晒太阳”现象;码头栈桥和平台侵占河宽现象严重，有待“最小化”优化设计，码头结构形式有待规范与优化;建议松滋口（芦家河段）以下河段的码头平台慎用阻水过大的多层桩梁结构形式等。（2）查勘经过的9座跨越大桥的交通流量均不高，建议合理优化公路铁路跨河布局，严格控制新建大桥;鉴于荆江河道剧烈的冲刷下切与主流摆动，建议大桥设计优先采用跨度大的“悬臂桥型”而不是传统的“斜拉桥型”。（3）查勘经过的过江电缆较多，影响河势与航运，建议严控新增，尝试水下河底穿越形式等。

基于河湖岸线洲滩利用对河湖功能影响的初步研究，笔者曾提出过河流岸线利用的“零增长”基本原则建议[10]。在此基础上，本文进一步提出河流岸线利用的“合理高效利用”最终目标建议。针对荆江河势变化特点与岸线利用现状，具体建议：（1）全面评估荆江河道已建岸线工程的利用效率与经济效益，核减岸线利用工程的数量与长度，适时“关停并转”;（2）基于“零增长”基本原则和“合理高效利用”最终目标，实行岸线利用工程数量与长度总量控制，对新增项目实行更严格的科学论证与许可审批。

2.5  航道航运

在航道方面，尽管荆江河段实施和规划的航道整治工程很多，涉及河道洲滩整治、深水航道建设以及双线航道规划等，然而上荆江航道“卡口段”芦家河浅滩段的航道与通航条件至今仍未见明显改善。

在航运方面，三峡—葛洲坝船闸“压船”问题十分严重，自下游而上游越靠近宜昌港，锚地停泊积压船只越多，既影响了荆江正常航运，也影响了船运效益。虽然通过船闸优化调度，船舶优化设计等措施可暂时缓解“压船”问题，但最终解决方案还是建设三峡第二航运通道。为此，本文提出了“三峡—荆江新运河航道”初步构想。

在“三峡—荆江新运河航道”方面，修建一条连接三峡大坝坝上至洞庭湖口且与荆江基本平行（以南或以北）的双向通航新运河航道。初步构想功能、优势与范例包括：（1）新运河具有航运、水资源利用与防洪等综合功能和效益，可替代三峡第二航运通道和荆江航道整治工程，部分替代洞庭湖西水东调工程以及荆江四口和城陵矶建闸工程（南线方案）或者汉江补水工程以及鄂北调水工程（北线方案），新增荆江分洪与行洪通道等;（2）新运河具有不影响荆江和长江干流河道，利用三峡大坝与洞庭湖口自然落差保证运河自流，三峡水库低含沙水源便于运行与维护等优势;（3）国际上可借鉴工程范例有已建的连接汉江与西海的韩国京仁阿拉航道工程[11]，已建的具有防洪、供水和航运功能的德国莱茵—美茵—多瑙运河，以及规划中的经过喜马拉雅南坡所有河流汇入孟加拉湾的印度喜马拉雅渠道工程等[12]。

3  总结

2021年荆江河道再查勘与治理新认识要点总结如下。

一是荆江河床仍处于剧烈演变之中，洞庭湖口作为长江中下游干流河道侵蚀基准面的作用不断增强，荆江四口分流变化、影响及作用存在明显差异;上游三峡水库调水拦沙引起的“沿程冲刷”和荆江及中下游系列侵蚀基准面引起的“溯源冲刷”导致了长江中下游干流河道的长期冲刷与河势调整，还增加了河道冲淤量计算研究的难度与误差。

二是上荆江岸线近期有停止崩塌甚至出现淤积的变化趋势，下荆江洲滩岸线仍然以崩塌为主但也存在淤积岸段，甚至出现同一洲滩岸线崩塌与淤积分界现象;荆江河道大多数护岸工程仍然发挥着保护作用，但也存在新崩塌未护段、护岸段淤积、护岸工程老化或再崩塌等现象，荆江护岸形式、方法、材料和效果等有待于总结与提升。

三是河道系统治理包括“稳定河岸”“调整河床”“调控水流”等3类治理措施;目前荆江治理的主要工程形式是护岸与护滩，对于河道冲淤与河势洲滩变化十分剧烈的荆江河道，其作用与效果十分有限;荆江“调整河床”治理措施的实施与研究相对较少有待加强。

四是荆江岸线利用工程普遍存在利用率不高、侵占河道严重和布置结构不合理等问题;建议全面评估荆江河道已建岸线工程的利用效率与经济效益，基于“零增长”基本原则和“合理高效利用”最终目标，实行岸线利用工程数量与长度总量控制。

五是上荆江航道“卡口段”芦家河浅滩段的航道与通航条件仍未见明显改善，三峡—葛洲坝船闸“压船”问题十分严重;初步构想的“三峡—荆江新运河航道”具有航运、水资源利用与防洪等综合功能和效益，以及不影响荆江干流河道、自然落差保證自流和低含沙水源便于运行与维护等优势。

最后，荆江治理是荆江保护与利用、长江治理保护与开发利用的重要内容，具有样板与示范效应，呼吁有关各方持续加强荆江河道监测与科学研究，密切关注荆江河势演变与治理保护。

参考文献：

[1]杨怀仁，唐日长主编. 长江中游荆江变迁研究[M]. 北京：中国水利水电出版社，1999.

[2]张瑞瑾. 河道水流运动的基本特性[M]//张瑞瑾论文集. 北京：中国水利水电出版社，1996.

[3]芦田和男，高桥保，道上正规. 河流泥沙灾害及其防治[M]. 冯金亭，焦恩泽译. 北京：水利电力出版社，1987.

[4]董耀华，党祥编译. 河道稳定性概论[J]. 水利电力科技. 2012，38（1）：1-14.

[5]董耀华. 2016洪水+长江中下游防洪与治河问题再探[J]. 长江科学院院报. 2020，37（1）：1-6，12.

[6]董耀华. 输沙量法与地形法估算河道冲淤量的对比研究[J]. 长江科学院院报. 2009，26（8）：1-5.

[7]Chester C.Watson，David S.Biedenharn，Colin R.Thorne. Demonstration Erosion Control Design Manual[R]. U.S. Army Engineer Research and Development Center Vicksburg，Mississippi September 1999.

[8]E.W.Lane. The Importance of Fluvial Geomorphology in Hydraulic Engineering. Proc.ASCE，81，Paper745，pp.1-17，1955.

[9]黄悦，董耀华，王敏. 长江中游河床下切与节点控制治理初步研究[J]. 长江科学院院报. 2013，30（11）：4—10.

[10]董耀华，卢俊，柴朝晖. 河湖岸线洲滩利用对河湖功能影响研究进展[J]. 水利水电快报. 2020，41（1）：17—21.

[11]董耀华，徐海涛，周银军. 韩国京仁阿拉航道泥沙技术咨询[J]. 中国水利. 2012，（15）：55—58.

[12]杨立信等编译. 国外调水工程[M]. 北京：水利电力出版社，2003.

New Understanding of Re-investigation and Management of the

Jingjiang River in the Yangtze River in 2021

Dong Yaohua 1，4     Li Lingyun 2，4    Wang Weiguo 3    Tang Feng 2

（1. Yangtze Scientific Research Institute of Changjiang Water Resources Commission，Wuhan 430010，China;

2. River Research Institute of Yangtze Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China;3. Jingjiang Hydrology

and Water Resources Survey Bureau，Changjiangr Water Resources Commission，Jingzhou 434000，China;

4. Key Laboratory of River and Lake Regulation and Flood Control in the Middle and Lower Reaches of the Yangtze

River，Ministry of Water Resources，Wuhan 430010，China）

Abstract：This article re-examined the Jingjiang River of the Yangtze River，and initially proposed new understandings and countermeasures for the Jingjiang governance such as river regime changes，bank collapse and bank protection，river management，shoreline utilization，and navigation. The Jingjiang River bed is still undergoing violent evolution，and the erosion base level of the Dongting Lake mouth is constantly increasing;the upper Jingjiang coastline has recently stopped collapsing and even siltation has changed recently，and the lower Jingjiang has the same continent beachline collapse and siltation boundary phenomenon;Jingjiang bank revetment The role and effect of beach protection is very limited，and the implementation and research of Jingjiang "adjusted river bed" treatment measures need to be strengthened;Jingjiang shoreline utilization projects generally have problems such as low utilization rate and serious river encroachment. It is recommended to implement the number and length of shoreline utilization projects. Total amount control;the problem of "pressing ship" at the Three Gorges-Gezhouba ship lock is very serious. The initially conceived "Three Gorges-Jingjiang New Canal Channel" has comprehensive functions and benefits such as navigation，water resources utilization，and flood control. Jingjiang governance is an important part of the governance and protection of the Yangtze River. It has a model and demonstrative effect;it is recommended to continue to strengthen the monitoring and scientific research of the Jingjiang River，and pay close attention to the evolution of the Jingjiang River regime and protection.

Keywords：Jingjiang River;river regime;large，medium and small-scale riverbed evolution;erosion base level;river bank erosion and collapse;river treatment;shoreline utilization;canal channel

收稿日期：2021-07-22

基金项目：国家重点研发计划项目“河湖岸线和内河洲滩资源高效利用与保护关键技术研究”（项目编号：2018YFC0407802）

作者简介：董耀华，男，正高级工程师，长江水利委员会长江科学院副总工程师，主要从事河流泥沙、河流模拟、水力学、防洪减灾和河流生态等专业或学科的基础及应用研究。E-mail：DONG_YH04@hotmail.com