長江中游新洲—九江河段航道治理思路探討

朱玉德，李旺生，劉鵬飛，崔喜鳳，劉曉菲

（1.天津大學建筑工程學院，天津300072；2.交通運輸部天津水運工程科學研究所工程泥沙交通行業(yè)重點實驗室，天津300456）

長江中游新洲—九江河段航道治理思路探討

朱玉德1，2，李旺生2，劉鵬飛2，崔喜鳳2，劉曉菲2

（1.天津大學建筑工程學院，天津300072；2.交通運輸部天津水運工程科學研究所工程泥沙交通行業(yè)重點實驗室，天津300456）

通過分析長江中游新洲—九江河段礙航特性以及河床演變特征，確定了上下兼顧、系統(tǒng)整治、固灘守槽、調(diào)控結合的航道整治原則。進而提出采取修建整治建筑物的措施，穩(wěn)定徐家灣邊灘，限制新洲水道上深槽右擺和沿岸槽的發(fā)展，歸順淺區(qū)水流，恢復并抬高九江水道上淺區(qū)鳊魚灘頭部灘體，抑制左汊發(fā)展，穩(wěn)定過渡段位置，提高淺區(qū)的沖刷能力。

河床演變；整治原則；航道整治；思路

長順直過渡段淺灘河段在長江中下游大量存在，航道條件一般較差，比如長江中游的沙市、周天、新洲—九江等河段，其河道特征表現(xiàn)為邊灘、心灘以及深槽交錯，年內(nèi)沖淤幅度大，連接上下深槽間的過渡段時常上提下挫或左右擺動，航槽不穩(wěn)，淺段多變。新洲—九江河段位于長江中游的末段，河段從新洲南汊進口至鳊魚洲頭約10 km區(qū)域分布有匯流口淺區(qū)以及九江上淺區(qū)2個比較典型的淺區(qū)，是長江中游著名的長順直過渡段淺灘河段。河段航道現(xiàn)行維護尺度為4.0 m×100 m×1 050 m（水深×航寬×彎曲半徑，下同），保證率為98%，通航代表船隊為2 000 t駁船組成的20 000～30 000 t級船隊。河段現(xiàn)行航道尺度在很多年需要采用疏浚的方式進行維護，為此航道管理部門投入了大量的人力、財力。為實現(xiàn)該河段遠期規(guī)劃目標，亟需對該段進行航道整治。

本文以河床演變分析［1］為基礎，對河段治理原則及思路、整治工程平面布置等問題進行探討，以便為該河段航道整治方案的最終確立提供依據(jù)。

1 河道概況

新洲—九江河段位于長江中游的末段，江西、湖北、安徽三省交界處，為長江中下游重點淺水道之一。河段上起狗頭磯，下迄九江港客運碼頭，全長35 km，包括新洲水道和九江水道（圖1）。新洲水道上起葫蘆山，下迄徐家灣，全長13.5 km，屬于鵝頭型分汊河道。江中的新洲將河道分為左右兩汊，左汊為支汊，河道彎曲，航道條件較差，稱為新洲北水道；右汊航道順直，航道條件較好，稱為新洲水道，現(xiàn)為主航道。九江水道上起徐家灣，下止九江港客運碼頭，長約21.5 km。以二套口為界，上段為鳊魚灘分汊段，下段為九江彎道。鳊魚灘汊道段相對較為順直，左汊為支汊，右汊為主汊，深槽靠近右岸。

近年來由于受眾多因素的影響，新洲南水道上深槽縱向發(fā)展、徐家灣邊灘上段刷低、下挫，淺區(qū)有向散亂淺灘發(fā)展，水深減小，航道條件趨差；九江水道上淺區(qū)由于白沙邊灘的沖蝕后退，導致鳊魚灘左汊發(fā)育，分流量加大；同時，鳊魚灘洲頭高灘位置下移不明顯，從而導致九江上淺區(qū)過渡段因水流分散而出淺礙航，枯水期淺灘航道維護困難，近幾屆枯水期已有多艘船舶在此擱淺，河段的礙航問題將日益凸顯。

圖1 新洲—九江河段河勢圖Fig.1 River regime of Xinzhou-Jiujiang reach

2 研究河段河床演變的基本認識

2.1 河段入流條件基本穩(wěn)定

武穴水道航道整治工程實施后，水道上段的上深槽臨左岸、水深條件較好；水道下段深槽銜接平順貼右岸直至新洲的右汊；進入新洲水道左汊的水流分布發(fā)生了一定變化，新洲洲頭漫灘水流減少，南汊水流相對集中，北汊上段淤積并形成低矮邊灘，造成新洲水道的左汊枯水入流條件變差，各水期北水道分流減少。隨著工程后河床調(diào)整的陸續(xù)完成，兩汊分流也逐漸形成新的平衡并必將長期保持基本穩(wěn)定［1-2］。

2.2 新洲北水道出流條件變化對匯流口淺灘產(chǎn)生重要影響

鴨蛋灣彎道深槽自左而右斜穿河心過渡到右岸，在葉家皂附近主槽臨右岸側而下，稱為新洲匯流區(qū)下深槽，在上、下深槽之間存在過渡段淺灘。

圖2、圖3分別為新洲匯流口淺區(qū)上、下深槽附近特征斷面變化圖。由圖2～圖3可知，新洲匯流口淺區(qū)上深槽多年在偏河道中間左右擺動，但擺動幅度不大；新洲匯流口淺區(qū)下深槽多年縱向深度總的來說變化不大，水深基本在10 m左右；但橫向位置變化都較大，最大變幅在800 m左右。在新洲北水道分流較大的1990年前，右岸的白沙較發(fā)育、右岸的徐家灣邊灘規(guī)模較小且位置偏上游，下深槽離岸；隨著新洲北水道分流逐漸減小，下深槽逐漸呈靠岸發(fā)育。近年來隨著上游武穴水道整治工程的實施，新洲兩汊分流基本穩(wěn)定，下深槽的中上段位置無明顯變化。

圖2 河段年際間斷面地形沖淤變化比較圖（上深槽位置）Fig.2 Comparison of river bed change between years（in the upper deep pool）

根據(jù)分析：（1）當新洲北水道分流相對較大的時候，新洲下深槽離岸，而上深槽在偏河道中間發(fā)展且位置相對變化不大（圖2），上下兩深槽連接，則淺灘航道條件較好；（2）當新洲北水道分流相對較小的時候，新洲下深槽靠岸，同樣當上深槽偏河道中間且位置相對變化不大（圖3），上下兩深槽脫節(jié)，淺灘礙航，新洲匯流口淺灘航道條件較差［2］。

2.3 匯流口淺區(qū)近年來向不利方向變化趨勢明顯

近年來上游水動力條件的變化，使得新洲南水道因分流比增大、上深槽縱向發(fā)展（圖4）并導致徐家灣邊灘上段刷低；下深槽因北汊分流比減小而左偏靠岸，淺區(qū)呈交錯形態(tài)發(fā)展且交錯范圍加大、航道水深減?。?］。

2.4 徐家灣邊灘洲尾下挫、主流左擺，導致九江上淺區(qū)航道條件趨差

九江上淺區(qū)的兩側無論是徐家灣邊灘還是白沙邊灘及鳊魚灘洲頭低灘的頭、尾往往低矮，對水流的控制作用相對較弱，因此過渡段水流的左右擺動、邊灘頭尾的侵消或淤長就成為常態(tài)。

2000年以來，由于新洲南、北兩汊分流比的增減變化，徐家灣邊灘頭沖尾挫（圖4）、九江上淺區(qū)上深槽主流左偏、白沙邊灘和鳊魚灘洲頭低灘沖刷后退，九江上淺區(qū)因枯水河寬加大、流量減小、水流分散，航道條件趨差。

圖4 匯流口淺區(qū)近年變化圖Fig.4 Variation of shallow area near confluent mouth in recent years

2.5 九江下淺區(qū)表現(xiàn)為凸岸邊灘的消長和主流不穩(wěn)

九江彎道處主槽居中，河岸的依托與控制不強，主流左右擺動，航槽不穩(wěn)，這一現(xiàn)象與二套口邊灘的完整與否有直接關系。當主流左擺，邊灘沖刷；當主流右擺，灘體發(fā)育［3］。

3 航道整治原則及思路

3.1 整治原則及整治參數(shù)

根據(jù)新洲—九江河段淺灘的水動力、淺灘的演變特點、演變發(fā)展趨勢以及淺灘治理目標、外部條件等，確定新洲—九江河段航道整治原則：（1）上下兼顧，系統(tǒng)整治。即在充分考慮上、中、下三處淺灘演變的相互影響，選擇合理的航道線路系統(tǒng)整治；（2）固灘守槽，調(diào)控結合。根據(jù)本河道灘槽易變的特點和各淺區(qū)航道的優(yōu)劣條件，對目前有利的河岸、洲灘形態(tài)采用守護工程予以穩(wěn)定；對沖刷變化且已產(chǎn)生不利影響的灘體，參照優(yōu)良時期的形態(tài)，采用低水整治建筑物進行適當調(diào)整、恢復，使淺區(qū)的主流相對集中，提高沖刷能力和航槽水深。

河段的設計水位采用1982年確定的九江水文站航行基準面作為設計水位，對應的設計水位為5.21 m（黃海高程）。綜合經(jīng)驗公式計算成果、長江中游航道整治已建工程經(jīng)驗以及模擬優(yōu)良河段等方法，確定整治水位為設計水位以上2.5 m，對應的整治流量為12 400 m3/s，整治線寬度取1 000 m［4］。

3.2 整治思路

3.2.1 新洲—九江河段的治理航路選擇是關鍵

新洲—九江河段的治理思路中航線規(guī)劃非常重要，其確定可以指導工程的位置。新洲—九江河段的治理主要有2種航路選擇，一是維持現(xiàn)有深槽位置，即將新洲右汊距河中的深槽向新洲尾部左岸側深槽過渡，然后向下至鳊魚灘洲頭再次過渡至右岸側進入鳊魚灘南汊；二是改變新洲尾部距左岸側的深槽橫向位置，即通過工程將新洲尾部南岸側邊灘沖蝕而使航槽沿河道右岸側。第二種思路如拋開周圍的外部影響因素通過一定的工程措施應該可以達到，但由于目前河段特殊的外部環(huán)境，因此，目前解決新洲—九江河段礙航問題有效途徑應該從第一種思路入手，將上、中、下深槽溝通起來并使之穩(wěn)定，形成順暢的過渡段航路［5］。

3.2.2 河段淺區(qū)間相互關系探討

新洲—九江河段上游的武穴水道航道整治工程的實施，對于穩(wěn)定新洲南北兩汊的分流比具有明顯的積極意義，南汊分流比明顯占優(yōu)的局面將長期保持，北汊分流比隨著南汊可能性非常大的進一步發(fā)展而減小。南汊分流比較大且可能進一步加大，因南汊分流量加大而使得水流的慣性力增大，故而南汊深槽趨直且趨中的現(xiàn)狀將一定程度上成為常態(tài)，這對于徐家灣邊灘穩(wěn)定是不利的。徐家灣邊灘上段沖蝕后退和邊灘灘面的沖低，對新洲過渡段淺灘明顯是不利的，因為新洲過渡段淺灘的下深槽偏左岸，上深槽的右偏、下伸，將使得上下深槽交錯，水流分散，淺區(qū)航道條件必將惡化。新洲下深槽較深，且自上而下漸寬，在中水和枯水期的吸流作用較為明顯，該吸流作用隨新洲北汊的分流量的減小而增強，因水流由右而左的漫流面較寬，使得淺區(qū)沖刷不力［6］。

歷史上，在新洲北汊分流量較大的時期，新洲匯流口河段的南岸側總是存在邊灘的，但其規(guī)模遠小于目前的徐家灣邊灘，與此同時，北岸的白沙邊灘發(fā)育，規(guī)模較大，鳊魚灘左汊的分流量較小，這種河床形態(tài)的產(chǎn)生同新洲北汊分流量較大且匯流角較大密切相關。新洲北汊較大的分流量和較大匯流角對南汊水流產(chǎn)生頂托作用，兩股水流匯合后主流由北斜向南，上游的南岸出現(xiàn)邊灘、下游的北岸也出現(xiàn)邊灘，匯流效應明顯。隨著北汊分流量的減小，匯流效應明顯減弱，由此，北岸邊灘沖蝕下退、深槽北偏，同時，南岸邊灘向下游發(fā)展，規(guī)模明顯擴大。白沙邊灘的沖蝕后退，導致鳊魚灘左汊發(fā)育，分流量加大；同時，鳊魚灘洲頭高灘位置下移不明顯，從而導致九江上淺區(qū)過渡段因水流分散而出淺礙航。

九江彎道為緩彎型彎道，彎道效應較弱，在鳊魚灘左汊分流量較小的時期，鳊魚灘和九江彎道的凸岸邊灘幾乎連為一體，這個時期因鳊魚灘右汊分流量較小、凸岸邊灘較發(fā)育，九江彎道主槽明顯偏凹岸，航道條件較好。當鳊魚灘左汊分流量較大時，九江彎道的凸岸邊灘刷低、規(guī)模縮小，主槽離岸，主河槽中出現(xiàn)低矮心灘，航道條件變差。

由上新洲—九江河段的3個淺區(qū)的變化是相互密切關聯(lián)的，最重要的影響條件是新洲兩汊分流比的調(diào)整變化，這種變化改變了下游河段的灘地分布格局，從而導致新洲洲尾過渡段淺灘航道條件的不穩(wěn)定、九江上淺區(qū)過渡段淺灘航道條件的惡化和九江彎道（下淺區(qū)）航道條件趨差。

3.2.3 河段治理思路

鑒于新洲過渡段淺灘目前礙航不甚嚴重但淺灘惡化趨勢明顯、九江上淺區(qū)過渡段淺灘礙航嚴重且存在進一步惡化趨勢、九江下淺區(qū)彎道淺灘一般年份不礙航，但存在變差可能的各灘灘情，確定新洲過渡段淺灘以守護邊灘為主、調(diào)整水流為輔；九江上淺區(qū)過渡段淺灘以守護或恢復灘地和調(diào)整水流并重；九江下淺區(qū)彎道淺灘以邊灘守護為主。

（1）新洲過渡段淺灘上深槽的變化是新洲淺區(qū)變化的主因，適當調(diào)整上深槽促使其左偏，守護徐家灣邊灘上段，可改善該淺灘的航道條件，并可防止因徐家灣邊灘沖蝕后退和灘面刷低帶來的航道條件變差的不利局面。

（2）九江上淺區(qū)過渡段淺灘采取工程措施適當恢復白沙邊灘、限制或適當減小鳊魚灘左汊分流量對于集中水流沖刷九江上淺區(qū)淺灘是十分有益的，同時也可一定程度地限制徐家灣邊灘的下延；對鳊魚灘洲頭進行必要的守護，防止其后退，避免過渡段淺區(qū)進一步惡化；對沿鳊魚灘洲頭右緣的深槽進行必要的守護或調(diào)整，限制該深槽的發(fā)展，對于集中水流沖刷淺區(qū)是有利的。

（3）九江下淺區(qū)彎道淺灘限制或適當減小鳊魚灘左汊分流量對于避免九江下淺區(qū)彎道淺灘的進一步惡化是有利的，同時對凸岸邊灘進行必要的守護可以防止淺灘的惡化。

3.2.4 航道整治工程總平面布置設想

新洲—九江河段三淺區(qū)看起來是相互獨立，可以分區(qū)分步開展治理，但3個淺區(qū)從1995年開始相繼出淺，出淺均與新洲或鳊魚灘分流增大有關系，北水道分流增大與上游某個水流條件的變化有關系，所以在方案布置時就應該搞清楚這一點。新洲水道治理工程措施總平面布置采用3～4條潛壩調(diào)整過渡淺區(qū)主流，穩(wěn)定并加高右岸徐家灣邊灘，束窄河寬，加大淺區(qū)沖刷，同時對工程區(qū)影響的岸灘進行守護；九江上淺區(qū)采用潛壩或者洲頭魚骨壩的形式恢復白沙邊灘，守護鳊魚灘灘頭，遏制深槽左擺，縮小過水斷面，集中水流，提高流速，使淺灘得到?jīng)_刷；九江下淺區(qū)可以通過上游鳊魚灘洲頭工程減小北汊流量，加之適當導流工程擠壓水流使水流提前進入彎道，同時采用3～4條護灘帶守護并穩(wěn)定二套口邊灘，保持良好的灘槽格局，消除不穩(wěn)定因素。

4 結論

（1）近期新洲南水道進口條件明顯改善，新洲水道上深槽沿河道縱向發(fā)展，引起徐家灣邊灘上段灘體沖蝕，匯流口淺灘過渡段加長而出現(xiàn)礙航。九江上淺區(qū)由于徐家灣邊灘灘體沖刷下移，白沙邊灘及鳊魚灘灘頭沖蝕，導致鳊魚灘北汊分流加大、水流分散、過渡段加長、主流與航槽交角加大，航道條件惡化。九江彎道屬于緩彎，該處主槽居中，沒有河岸的依托與控制，主流左右擺動，航槽不穩(wěn)。因此亟需對新洲—九江河段實施航道治理。

（2）新洲—九江河段航道整治原則：上下兼顧，系統(tǒng)整治；固灘守槽，調(diào)控結合。

（3）新洲—九江河段的3個淺區(qū)的變化是相互密切關聯(lián)的，最重要的影響條件是新洲兩汊分流比的調(diào)整變化，這種變化改變了下游河段的灘地分布格局，從而導致新洲洲尾過渡段淺灘航道條件的不穩(wěn)定、九江上淺區(qū)過渡段淺灘航道條件的惡化和九江彎道（下淺區(qū)）航道條件趨差。

（4）新洲—九江河段治理思路：采取整治建筑物措施，穩(wěn)定徐家灣邊灘，限制新洲水道上深槽右擺和沿岸槽的發(fā)展，歸順淺區(qū)水流，改善航道條件；恢復并抬高九江水道上淺區(qū)鳊魚灘頭部灘體，抑制左汊發(fā)展，穩(wěn)定過渡段位置，提高淺區(qū)的沖刷能力。

［1］朱玉德，李旺生.長江中游新洲—九江河段水道航道治理工程物理模型定床試驗研究［R］.天津：交通運輸部天津水運工程科學研究所，2009.

［2］朱玉德，李旺生.長江中游新洲—九江河段航道治理工程物理模型動床試驗研究［R］.天津：交通運輸部天津水運工程科學研究所，2010.

［3］李旺生，朱玉德.長江中游沙市河段河床演變分析及趨勢預測［J］.水道港口，2006（5）：223-226. LI W S，ZHU Y D.Some thoughts about technical problem on regulation of waterway in the middle and lower reach of the Yangze river［J］.Journal of Waterway and Harbor，2006（5）：223-226.

［4］黃召彪.長江中游新洲—九江河段航道整治工程工程可行性研究報告［R］．武漢：長江航道規(guī)劃設計研究院，2010.

［5］李旺生.長江中下游航道整治技術問題的幾點思考［J］.水道港口，2007（6）：418-424. LI W S.Some thoughts about technical problems on regulation of waterway in the middle and lower reach of the Yangtze River［J］.Journal of Waterway and Harbor，2007（6）：418-424.

［6］劉萬利，李旺生，朱玉德，等.長江中游戴家洲河段航道整治思路探討［J］.水道港口，2009（6）：418-424. LIU W L，LI W S，ZHU Y D，et al.Study on Channel Regulation of Daijiazhou Reach in Middle Yangtze River［J］.Journal of Waterway and Harbor，2009（6）：418-424.

第四屆河口海岸國際研討會將于2012年在河內(nèi)舉行

本刊從國際泥沙培訓中心獲悉，第四屆河口海岸國際研討會將于2012年10月8日～11日在越南河內(nèi)舉行。會議由國際泥沙研究培訓中心主辦，越南水利大學承辦。本屆大會主題為：視角和設想--變化時代的水。

會議討論議題主要圍繞以下幾個方面：

（1）氣候變化；

（2）水文水資源；

（3）水環(huán)境與水生態(tài)；

（4）河口海岸水動力學；

（5）河口海岸管理；

（6）河口及港口水道的維護及管理；

（7）河口治理工程技術研究；

（8）海岸結構

（9）海岸災害。

會議網(wǎng)址：http://icec2012.wru.edu.vn/

論文摘要投稿信箱：icec2012@wru.edu.vn或icec2012@wru.vn（殷缶，梅深）

Discussion on waterway regulation ideas for Xinzhou-Jiujiang reach in middle Yangtze River

ZHU Yu-de1，2，LI Wang-sheng2，LIU Peng-fei2，CUI Xi-feng2，LIU Xiao-fei2
（1.School of Civil Engineering，Tianjin University，Tianjin 300072，China；2.Tianjin Research Institute for Water Transport Engineering，Key Laboratory of Engineering Sediment，Ministry of Transport，Tianjin 300456，China）

Navigation-obstructing features and riverbed evolution characteristics of Xinzhou-Jiujiang reach in middle reaches of the Yangtze River were analyzed in this paper.The waterway regulation principles such as giving consideration to both upper and lower reaches，system regulation，side shoal strengthening，and combining mode of regulation and control were put forward.Then the fundamental ideas for waterway regulation were determined as follows：building regulation structures to steady Xujiawan beach，restricting the deep channel of Xinzhou reach along with the development of coastwise channel，restoring and raising Jiujiang channel shallow of the head region of the Bianyu beach，bringing down the development of the left branches，stabilizing the position of transition reach to improve the scouring capability for shallow area.

riverbed evolution；regulation principle；waterway regulation；idea

TV 147；U 617

A

1005-8443（2012）02-0130-06

2011-06-03；

2011-09-02

朱玉德（1979-），男，江蘇省灌云人，助理研究員，主要從事水力學及河流動力學的研究。Biography：ZHU Yu-de（1979-），male，assistant professor.