流域性大洪水后长江新济洲汊道河势分析研究

祁仰旭， 朱春光， 王义坤， 王文仲， 仲 琳， 黄 燕

(南京市长江河道管理处， 江苏 南京 210011)

河势演变从宏观上可以分为自然演变和人为演变，演变过程受多种因素影响，其变化发展对河道安全和两岸的生产生活产生重要影响。新济洲汊道是长江进入江苏段的第一个汊道，历史上演变较为剧烈，河道崩岸较为频繁，危及河势稳定和防洪安全[1]。2020年汛期，受上游来水、天文潮和本地降雨“三重叠加”影响，长江南京段水位达到历史最高值10.39 m，部分工程出现不同程度水毁损坏，因而需密切关注河势变化，判断险情位置及发展趋势。

针对河势分析信息系统进行更新升级[2]，采用河势分析及断面对比分析方法[3-6]研究新济洲汊道的河势特点及冲於变化情况，为下一步河道治理工程设计及消险方案提供参考。

1 河道现状

新济洲汊道河段内分布有新生洲、新济洲、新洲、新潜洲、子母洲等沙洲。1959年新生洲左汊分流比为62.1%，1959—1973年，新生洲左汊呈发展趋势，分流比逐步增加，1973年分流比约为68.5%。由于上游河势的调整变化，新生洲左汊逐渐由主汊演变成支汊，此后呈现分流比减小、河槽萎缩的趋势。1998年大水后左汊口门淤涨出新洲，新洲下游又新生一洲滩并且逐年向下游发展。新济洲河段河道整治工程实施后，新生洲左汊分流比在35%～40%间变化。

2003年，南京长江二期整治工程对部分岸段进行应急守护，初步控制了新济洲河段河势的急剧变化。2014年，实施新济洲河段河道整治工程，工程包括河势控导工程和护岸加固工程两大部分。主体工程于2016年5月完工，增补工程于2017年12月完工，工程实施后，河势总体稳定。

2 河势分析

为分析新济洲汊道河道冲淤情况，采用2019年汛后、2020年汛前和汛期的1∶2 000水下地形测图，进行河道冲淤和断面变化分析研究，河道分布情况示意图见图1。

图1 河道分布情况示意图

2.1 河道横断面变化情况

2.1.1 洲头断面变化分析

洲头XJZ01断面汛期对比汛前有所淤高，抬高最大处达到了2 m左右，边坡变缓，断面趋于稳定；洲头左缘XJZL01断面在2020年汛前有个水下鼓包，范围大约为100 m，高差约为8.5 m。经2020年汛期水沙作用，汛前存在的水下鼓包已渐渐冲平，冲刷深最大值达到了10.25 m，岸坡处有一定冲刷右移，右移最大为5.2 m；洲头左缘XJZL02断面边坡呈冲淤交替态势，移动幅度不超过3 m，边坡较为稳定，但其深水位置冲刷较大，边坡外深水区整体下切，切深约4 m；洲头右缘XJZR01断面0 m等高线以下位置整体下切，下切幅度由边坡到深水区递增，最大下切3.8 m。

2.1.2 河道左汊断面变化分析

左汊XJZL03断面汛后对比汛前，边坡-10 m以上淤积左移，-10 m以下冲刷后退。坡脚处冲刷下切形成冲刷坑，范围约为110 m，最深处下切约5.37 m。坡脚及其外侧都有一定的冲刷下切。下游XJZL04边坡-5 m以上淤积左移，-5 m以下部分有一定的冲刷右移，边坡变陡。深水区冲刷下切，最大下切约2.5 m。

2.1.3 河道右汊断面变化分析

新生洲尾XJZR02断面近岸边坡冲刷左移，幅度在3～5 m。距起点300～470 m处，淤积抬高约2.5 m。470 m以外冲刷下切，最大处下切约4.4 m。XJZR03断面近岸边坡有一定的冲刷左移，最大处左移约3.5 m。汛期坡脚及其外侧整体冲刷下切，目前最深处已下切约9.23 m。新济洲尾各断面形态近岸边坡趋于稳定，呈冲淤交替态势，左右摆动幅度较小。冲深较大处均位于坡脚及其外侧，中上游断面下切幅度较大，XJZR04断面最大下切约8.9 m，XJZR05断面最大下切约5 m，下游侧XJZR06断面冲刷下切约3 m。

2.2 河道平面变化情况

2.2.1 洲头平面变化

洲头左缘边坡0～-15 m等高线走势稳定，汛后对比汛前，0～15 m等高线有一定的冲刷右移，但幅度较小，最大右移约为5 m。XJZL01和XJZL02断面间-20 m深槽冲刷扩大，分别由原来的418 m×106 m、731 m×122 m，冲刷扩大至640 m×167 m、827 m×171 m；洲头右缘0～-10 m等高线均冲刷左移，且幅度较大，-10 m等高线左移最大处已达到了69 m左右；洲头处0 m等高线淤积上提，-5 m等高线有一定的冲刷向洲头逼近，离洲头5 m等高线尚有537 m距离。

2.2.2 河道左汊平面变化

近岸0～-5 m等高线走势稳定，形态上呈冲淤交替态势，左右摇摆幅度较小，不超过10 m。XJZL03断面处深水处-20 m深槽冲刷扩大，形成冲刷坑，深槽右缘线向近岸逼近。

2.2.3 河道右汊平面变化

新生洲尾区域0～-5 m等高线走势稳定，局部位置有一定冲刷左移，但幅度不大。-10 m等高线走势犬牙交错，XJZR02断面上下游呈冲淤交替，左右摇摆。XJZR 02和XJZR 03断面间，冲刷左移，左移最大处位于XJZR 03附近，左移约118 m。

新济洲尾右汊2区域0～-15 m等高线走势相对稳定，汛前汛期变化不大。深水区-20 m深槽冲刷扩大，深槽左缘向近岸逼近，左移幅度在10～15 m，深槽右缘走线向深水区扩张，右移位置约为130 m。

2.3 河道冲於变化情况

2.3.1 洲头冲淤变化

洲头汛期对比于汛前，总体上冲刷约1.2 m，冲刷量为175.3万m3。洲头部分以淤积为主，洲头两缘冲刷较为严重。冲刷最深处位于XJZL01断面，该区域汛前存在水下鼓包，现逐渐冲平，因此此处冲刷较为严重。冲刷较深处均位于深水区，边坡位置冲淤变化较小。

2.3.2 河道左汊冲淤变化

左汊1汛期对比于汛前，平均冲刷厚度约0.46 m，冲刷量为17.38万m3。冲刷最深处位于XJZL03断面，冲深约5.4 m。近岸呈冲淤交替分布，冲刷严重处位于深水区。

2.3.3 河道右汊冲淤变化

右汊1平均冲刷厚度约为0.59 m，冲刷约40.24万m3，最大冲深位于XJZR03位置，冲深约为9.23 m。近岸坡脚处冲淤变化不大，上游近岸微冲，下游近岸微淤。冲刷较大处位于XJZR02和XJZR03断面间深水位置。

右汊2区域平均冲刷厚度约为0.62 m，冲刷量为69.30万m3，最大冲刷位置位于XJZR04断面处，冲深约9.15 m。区域近岸以淤积为主，冲刷严重处位于深水侧。

2.4 近岸边坡稳定性分析

2.4.1 洲头近岸边坡坡比变化

近岸边坡坡比统计见表1。由表1可知，洲头近岸边坡均缓于长江下游稳定岸坡值。边坡较陡处位于洲头左缘下游位置，-10 m等高线及以下，边坡坡比为1∶3.0。洲头左缘XJZL01和XJZ02断面边坡变陡变缓同时存在，但XJZ02断面-5 m及以下边坡较陡，且汛期边坡变陡；洲头位置边坡汛期变缓，趋于稳定；洲头右缘边坡坡比在汛期变化较大，边坡变陡，该区域坡比目前远缓于长江下游稳定岸坡值。

表1 近岸边坡坡比统计

2.4.2 河道左汊近岸边坡坡比变化

左汊1近岸边坡均缓于长江下游稳定岸坡值。XJZL03位置处，边坡集中在1∶2.5～1∶4.7，近岸边坡较陡，汛后部分近岸边坡进一步变陡，且坡脚处存在冲刷坑。

2.4.3 河道右汊近岸边坡坡比变化

右汊1近岸边坡均缓于长江下游稳定岸坡值。近岸边较陡处集中在0～-5 m等高线处，坡比在1∶3.5左右，汛期边坡有所变陡；右汊2区域为新济洲近岸边坡较陡位置，近岸边坡局部地方已接近长江下游稳定岸坡值，坡比集中在1∶2.3～1∶9.1。汛期近岸边坡虽变化不大，但其深水区冲刷较为严重。

2.4.4 河道边坡稳定性分析

新济州环洲近岸冲淤变化较小，局部地方出现边坡变化较大地方，如XJZR01-1和XJZR01-2断面处。XJZR01-1汛后近岸边坡冲刷左移，幅度达到31 m，-15 m以上边坡冲刷严重，坡脚及外侧冲淤交替。XJZR01-2断面-15 m以上边坡冲刷左移，幅度达到13 m，坡脚及外侧有一定的淤积抬高。

3 河势变化影响因素分析

3.1 上游河势调整

因上游马鞍山河段正在实施河道整治工程，小黄洲左汊分流比逐年增加(由20%增至约30%)[7-9]，且左汊主流对新生洲洲头及左汊贴岸冲刷，这势必会对下游南京河段河势产生一定影响。

3.2 洲滩土质与上游来水来沙调整

新生洲岸坡土质松散，洲滩土质以砂土为主，泥沙颗粒抗冲刷能力较差，河床稳定性较弱。三峡水库运行后，上游来沙量大大减少，清水下泄造成的河道冲刷能力加强，导致局部岸段发生相应调整变化[10]。

3.3 汛期流域性大洪水冲刷

2020年汛期长江南京段发生超历史的流域性大洪水，洪水具有空间遭遇恶劣，洪水峰高量大，高水位历时长等特点[11]，新生洲与新济洲是南京河段的第一个江心洲，受到大水持续冲刷，对河势产生一定影响。

3.4 河道整治工程适应性变化

新济洲河段河道整治工程实施完成后，该段河势存在适应性调整和变化[12]。左汊冲刷缓慢增强，局部如导流坝坝头右下侧和新济洲左缘冲刷加剧，新济洲左右汊汇流点上移下挫，贴岸冲刷加强，局部岸段发生变化。

4 结 语

新济洲河道整治工程实施后，效能初显，2020年汛期流域性大洪水过后，新济洲环洲总体上以淤积为主，近岸变化不大，新生洲头左右缘冲刷较大，左汊相对稳定，右汊工程未护段局部略有冲刷，边坡冲刷较小，应予以关注近岸边坡变化，以免发生冲刷坑逼近岸造成塌方。对新生洲头冲刷较大区域的工程治理列入2021年度市级消险计划，非工程治理岸段将加强堤防巡查与岸线保护，加强河势监测与洲滩演变研究。