長江南京河段治理60年回顧與展望

(1.南京市水務(wù)局，江蘇 南京 210036; 2.南京市長江河道管理處，江蘇 南京 210011; 3.南京大學(xué) 地理與海洋科學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 210023)

管 理

長江南京河段治理60年回顧與展望

吳永新1周玲霞2吳昊3章日佳2武雁剛2武瑋1

(1.南京市水務(wù)局，江蘇南京210036; 2.南京市長江河道管理處，江蘇南京210011; 3.南京大學(xué)地理與海洋科學(xué)學(xué)院，江蘇南京210023)

新中國成立以來，長江南京河段治理保護(hù)取得了巨大成就。系統(tǒng)回顧了南京治江60 a的主要?dú)v程，總結(jié)分析了治江理念、規(guī)劃設(shè)計、施工技術(shù)和建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，探索治江理論，促進(jìn)治江技術(shù)水平不斷提升。以治江60 a中6次大規(guī)模治理歷程為經(jīng)線，以護(hù)岸技術(shù)、設(shè)計方案、材料應(yīng)用、施工方法、測量技術(shù)、科學(xué)研究等6個方面發(fā)展歷程為緯線，系統(tǒng)總結(jié)了取得的成績和經(jīng)驗(yàn)。長江南京河段在60 a的治理歷程中，逐步形成了較為系統(tǒng)的河道整治技術(shù)、河道原型觀測方法，組織開展了河道整治理論研究、整治設(shè)計方案的創(chuàng)新，不斷探索新材料、新工藝、新技術(shù)的運(yùn)用。針對新時期長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展必須走生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展之路的要求，分析了面臨的新形勢和新任務(wù)。為適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展，提出了當(dāng)前和今后的工作重點(diǎn)，以努力實(shí)現(xiàn)長江保護(hù)與開發(fā)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

河道整治；原型規(guī)劃；疏浚；護(hù)岸；長江南京河段

1 研究背景

長江南京河段是典型的分汊型河道，其河勢受上游河勢及自身河勢變化的影響，南京河段整治從重要節(jié)點(diǎn)控制出發(fā)，逐步延伸到全河段的節(jié)點(diǎn)及導(dǎo)流岸壁整治，使全河段河勢呈相對穩(wěn)定狀態(tài)，但近年來河勢仍在出現(xiàn)新的變化，表明了長江河道整治是一項長期而艱巨的任務(wù)。通過對南京河段整治歷史的回顧，提出進(jìn)一步整治的一些新理念和新思路。

長江南京河段右岸上起和尚港、下迄大道河口，左岸上起駟馬山河、下迄小河口，全長約97 km。河段內(nèi)洲灘發(fā)育，其平面形態(tài)為寬窄相間的藕節(jié)狀分汊河型，自上而下有新濟(jì)洲汊道、梅子洲汊道、八卦洲汊道和棲龍彎道河段。主流走向呈連續(xù)波浪形：走新生洲、新濟(jì)洲右汊，經(jīng)濟(jì)潛(新濟(jì)洲、新潛洲)水道到七壩節(jié)點(diǎn)，轉(zhuǎn)向右岸的大勝關(guān)-梅子洲頭，由梅子洲、潛洲(老潛洲)左汊進(jìn)入下關(guān)、浦口窄段，再由八卦洲頭右緣轉(zhuǎn)到右岸燕子磯，過渡至八卦洲右汊左岸天河口、折向右岸新生圩港區(qū)，再轉(zhuǎn)向八卦洲尾匯流段左岸西壩頭節(jié)點(diǎn)后挑向大江右岸棲龍彎道段，經(jīng)三江口節(jié)點(diǎn)進(jìn)入儀征水道(圖1)。

圖1 長江南京河段河勢示意

1954年大洪水是長江流域歷史上有記載以來最大的一次洪水，創(chuàng)長江南京段10.22 m(吳淞高程)歷史最高水位，造成南京河段特大災(zāi)情。此次大水之后，長江南京河段開始了大規(guī)模治江工程。60多年來，對河勢演變進(jìn)行了有針對性的研究，在河道治理的理念、研究、方法、設(shè)計、施工等方面也有了長足的發(fā)展。長江南京河段自1911年起，江身縮狹，江岸崩坍。1954年長江發(fā)生特大洪水后，江床有顯著刷深,發(fā)生多起江岸崩坍事件。20世紀(jì)50年代實(shí)施的浦口下關(guān)護(hù)岸工程使其逐漸形成浦口、下關(guān)窄段，由此開啟了新中國長江南京河段的治江時代。此后，南京河段不同程度的崩岸也頻繁發(fā)生，主要集中在銅井河口、七壩上、大勝關(guān)、九袱洲至浦口、三汊河至下關(guān)、大廠鎮(zhèn)、九里埂、燕子磯、新生圩、西壩頭、龍?zhí)吨寥诘劝抖巍１腊堕L度 65.2 km，最大崩寬1 335 m，應(yīng)急搶險成為主要的治江措施[1]。21世紀(jì)以來，長江在經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中的作用越發(fā)凸顯，對防洪安全、河勢穩(wěn)定、岸線資源、水資源、航運(yùn)資源等要求越來越高，長江南京河段的治理也從應(yīng)急搶險發(fā)展成為系統(tǒng)整治，治江水平得到全面提升。

2 治江歷程

1954年，長江中下游地區(qū)雨季提前到來，洞庭湖和鄱陽湖水系于4月份即進(jìn)入汛期，長江中下游干流高水位持續(xù)時間長，漢口至南京江段水位自6月25日起全線超過警戒水位，歷時達(dá)135 d，中下游洪水位全線突破當(dāng)時的歷史最高值；而這一年也發(fā)生長江全流域性大洪水，長江中下游洪水與川水遭遇，上游宜昌站最大洪峰流量66 800 m3/s，下游大通站最高水位 16.64 m，相應(yīng)流量92 600 m3/s，南京段水位達(dá)到 10.22 m，為該河段有歷史紀(jì)錄以來的最高水位[2]。特大洪水的發(fā)生導(dǎo)致長江南京河段窄段河勢變化，下關(guān)岸邊形成深泓，嚴(yán)重威脅下關(guān)電廠的安全，同時也造成浦口鐵路輪渡棧橋上、下連續(xù)崩坍。經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，決定在窄段沿岸興建重型沉排護(hù)岸工程，中央水利、交通、鐵道等3部與江蘇省及南京市相關(guān)部門聯(lián)合組成“浦口、下關(guān)搶險護(hù)岸工程指揮部”，由此拉開了長江南京河段整治工程的序幕。

新中國成立以來，長江南京河段進(jìn)行了幾次較大規(guī)模的河道整治工程，按時間順序分為：解放初期的白沙洲疏浚整治工程；1954年大水后實(shí)施的下關(guān)、浦口及八卦洲左汊局部沉排護(hù)岸工程；20世紀(jì)60～80年代七壩、大勝關(guān)-梅子洲頭河勢控制工程和八卦洲右汊以及棲霞-龍?zhí)稄澋赖膽?yīng)急護(hù)岸工程；1983～1993年的集資整治工程(也稱一期整治工程)；1999～2000年浦口、下關(guān)沉排加固工程；2003～2007年的二期整治工程等[3]；2014～2016年新濟(jì)洲汊道河道整治工程。

(1)1949～1957年疏浚沉排工程。1949年長江發(fā)生較大洪水， 9月浦口鐵路1號碼頭發(fā)生崩坍，后崩塌逐步發(fā)展到3，5，6號和7號碼頭。前蘇聯(lián)專家布可夫總結(jié)中蘇專家意見提出“疏浚導(dǎo)流為主，以達(dá)到保護(hù)浦口兼顧下關(guān)”的方案得到采納，進(jìn)行了白沙洲等疏浚以及沉排、拋石等護(hù)岸工程，累計疏浚1 132萬m3，拋石15萬m3，沉樹277組，砌石護(hù)坡3 900 m2以及沉籠5 300個。在建國初期實(shí)施的上述疏浚和護(hù)岸工程雖然規(guī)模較大，但并未達(dá)到預(yù)期效果。1954年發(fā)生全流域性大洪水，南京下關(guān)、浦口兩岸同時出現(xiàn)嚴(yán)重崩坍，疏浚區(qū)在1954年大洪水期間和汛后數(shù)年內(nèi)相繼大幅回淤，當(dāng)年所清淤疏浚的1 132萬m3的潛洲，目前已經(jīng)全部回淤出水面，標(biāo)志著白沙洲疏浚工程基本以失敗而告終。

1954年大洪水，浦口下關(guān)江岸發(fā)生重大崩岸等險情，1955～1957年在下關(guān)、浦口和大廠鎮(zhèn)崩岸區(qū)域，進(jìn)行了大規(guī)模的沉排沉樹護(hù)岸工程及拋石護(hù)岸工程。在沉排施工中，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、摸索改進(jìn)，逐步形成了較為完善的沉排方法和施工工藝，保住了浦口和下關(guān)岸段的穩(wěn)定。

(2)1964～1983年守點(diǎn)護(hù)面工程。在此期間，除實(shí)施了下關(guān)、浦口沉排加固工程外，還實(shí)施了七壩、大勝關(guān)、梅子洲頭、八卦洲頭、燕子磯、天河口、新生圩、西壩頭和棲龍彎道等一系列平順拋石護(hù)岸工程。浦口、下關(guān)的河勢得到基本控制，護(hù)岸作用明顯，逐步改變了被動局面。此間，護(hù)岸整治工程的結(jié)構(gòu)形式以平順拋石為主。

(3)1983～1993年集資整治工程。長江南京河段集資整治工程(又稱一期工程)是建國以來該河段第一次全河段的規(guī)劃治理工程。此次工程以穩(wěn)定八卦洲汊道和棲霞龍?zhí)稄澋馈⑹刈o(hù)三江口節(jié)點(diǎn)、進(jìn)一步穩(wěn)定大橋以上河勢為治理目標(biāo)[4]。1983年啟動與準(zhǔn)備，1984年首先開始對八卦洲頭進(jìn)行守護(hù)，隨后對棲龍彎道展開拋石連片護(hù)岸，并分年、分段對燕子磯、天河口、新生圩、七壩、大勝關(guān)和梅子洲左緣等岸段進(jìn)行加固延護(hù)護(hù)岸，1992年完成了集資整治工程。1993年工程進(jìn)行了竣工驗(yàn)收，初步穩(wěn)定了長江南京河段河勢[5]。此次工程以平順拋石護(hù)岸為主，結(jié)合水流條件和使用條件在部分岸段采用了編織布軟體排護(hù)岸。

(4)1998～2000年下關(guān)、浦口沉排及拋石護(hù)岸加固工程。下關(guān)、浦口兩岸沉排護(hù)岸工程建于20世紀(jì)50年代，據(jù)1991年《南京浦口下關(guān)沉排及拋石護(hù)岸工程調(diào)研報告》柴排摸探試驗(yàn)表明，其組成材料50%以上已剝蝕損壞，柴排的綁扎鉛絲已完全銹蝕脫落，而柴排表面及四周又無足夠的塊石掩護(hù)。20世紀(jì)70年代下關(guān)、浦口兩岸進(jìn)行了大規(guī)模拋石護(hù)岸工程，初步抑制了江岸崩坍的發(fā)生[6]。但由于搶護(hù)工程標(biāo)準(zhǔn)不高，因種種原因未進(jìn)行維修加固，存在一些薄弱環(huán)節(jié)。此次工程的任務(wù)是對下關(guān)、浦口江岸實(shí)施護(hù)岸加固工程(包括局部地區(qū)延護(hù)工程)，穩(wěn)定江岸，提高洪水防御能力，確保防洪安全；保持河勢的穩(wěn)定，維持八卦洲汊道的分流條件；形成良好的水域條件，滿足港口、航道和其他用水部門的需要。在經(jīng)過對拋石、重型沉排組合拋石、預(yù)制混凝土鉸鏈排等3個水下加固方案反復(fù)進(jìn)行技術(shù)比較后，選擇了水下拋石方案[7]。對浦口、下關(guān)段進(jìn)行重點(diǎn)加固拋石，對上下游相應(yīng)岸段也采取了相應(yīng)的拋石加固措施，鞏固了浦口、下關(guān)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的守護(hù)能力。

(5)2003～2007年長江南京河段二期整治工程。隨著經(jīng)濟(jì)社會不斷發(fā)展，對長江南京河段繼續(xù)加以整治的迫切性不斷增強(qiáng)，經(jīng)過調(diào)研分析，初步擬定了長江南京河段二期整治工程方案[8]。二期河道整治工程的任務(wù)包括：對尚處于近自然演變狀態(tài)下的新濟(jì)洲汊道段進(jìn)行控制，并為下游河段河勢的穩(wěn)定創(chuàng)造有利條件；維持梅子洲分汊段現(xiàn)狀分流比的持續(xù)穩(wěn)定；重點(diǎn)整治八卦洲分汊段，改善左汊進(jìn)流條件，適當(dāng)擴(kuò)大左汊分流比，抑制右汊的進(jìn)一步發(fā)展；穩(wěn)定棲霞龍?zhí)稄澋篮觿荩ＷC出流穩(wěn)定，為下游鎮(zhèn)揚(yáng)河段的穩(wěn)定創(chuàng)造條件。工程主要內(nèi)容為：建設(shè)長江南京河段新濟(jì)洲、七壩、大勝關(guān)等重點(diǎn)岸段的護(hù)岸工程，鞏固八卦洲頭等段護(hù)岸及實(shí)施八卦洲頭的圍堤工程；新建及加固岸長62.69 km，筑圍堤5.94 km。該工程除沿用平順護(hù)岸方式外，在南京河段首次采用預(yù)制混凝土板鉸鏈沉排、四面六邊體框架和生態(tài)護(hù)坡等護(hù)岸整治新技術(shù)。

(6)2014～2016年長江南京河段新濟(jì)洲汊道河道整治工程。鑒于新生洲汊道出現(xiàn)的一系列不利于河勢穩(wěn)定、防洪安全以及兩岸水土資源開發(fā)利用的新變化，特別是三峽水庫蓄水運(yùn)用后，上游來水來沙條件的改變，有可能促進(jìn)這種演變趨勢進(jìn)一步發(fā)展，因此及時對新濟(jì)洲河段進(jìn)行治理顯得尤為迫切[9]。

南京新濟(jì)洲河段河道整治工程由河勢控制工程和護(hù)岸工程組成，河勢控制工程包括新生洲頭導(dǎo)流壩工程、新生洲新濟(jì)洲中汊封堵工程和新生洲右汊進(jìn)口段護(hù)底工程；護(hù)岸工程包括新生洲右汊進(jìn)口左右岸、新潛洲頭、陳頂山-七壩段、新潛洲右汊右岸等新護(hù)工程以及七壩段、新濟(jì)洲右緣和西江橫埂3段護(hù)岸加固工程。該工程使用了砂肋軟體排、系混凝土塊軟體排護(hù)底、雷諾石墊護(hù)坡、砂被筑壩和網(wǎng)兜石護(hù)岸等新技術(shù)。

3 治江工程成效

長江南京河段整治最開始是用浙江海邊的塘柴扎成梢龍，縱橫多層梢龍組成排體，并用船機(jī)設(shè)備逐塊浮移定位，從拋石壓排沉放的重型柴排工程，到平順拋石護(hù)岸工程再到鉸鏈沉排、軟體排及四面六邊體透水框架等技術(shù)措施，在河道深槽岸壁實(shí)施加固，在水位變幅區(qū)拋投樹枝石和鏈子石，起固岸和促淤作用，在具備條件區(qū)域?qū)嵤┿q鏈沉排及四面六邊體透水框架促淤等工程，并在實(shí)踐中不斷總結(jié)、探索、調(diào)整，形成重型柴排施工的系列工藝、鉸鏈沉排系列工藝及相關(guān)施工技術(shù)規(guī)范與工法等。長江南京河段整治工程結(jié)構(gòu)形式多種多樣，不斷采用新材料，更新新工藝，應(yīng)用新技術(shù)，從原形觀測、理論研究和規(guī)劃設(shè)計，到組織實(shí)施、強(qiáng)化管理，不斷豐富治江新技術(shù)，建國以來先后采用護(hù)岸、堵汊、護(hù)底和導(dǎo)流壩等類型，護(hù)岸工程有水下拋石、重型柴排、鉸鏈排和軟體排等護(hù)岸工程整治形式，在材料、結(jié)構(gòu)、設(shè)計思路、施工工藝等方面都取得了長足進(jìn)步，工程技術(shù)人員在工程實(shí)踐中積極探索、有效治理，保證了長江南京河段的河勢穩(wěn)定。

經(jīng)過60 a的大規(guī)模系統(tǒng)治理，長江南京河段形成了相對穩(wěn)定的河勢格局，逐步形成受4個節(jié)點(diǎn)約束，18個導(dǎo)流岸壁導(dǎo)控，河道寬窄相間呈藕節(jié)狀分汊河型；消除了因頻繁崩岸或決堤造成的洪澇災(zāi)害；避免了因崩岸引發(fā)的河勢大幅調(diào)整和沿岸人民生命財產(chǎn)損失[10]。回顧總結(jié)長江南京河段的治理可以發(fā)現(xiàn)，抓住了有利時機(jī)、有利節(jié)點(diǎn)，適時開展整治建設(shè)工程，經(jīng)過60 a的系統(tǒng)治理，建立了南京長江整治工程技術(shù)體系，對南京河段的穩(wěn)定和河勢格局的形成起到了決定性作用。從搶護(hù)到系統(tǒng)治理，河勢得到有效控制，護(hù)岸整治效果十分顯著，特別是保住了下關(guān)市區(qū)[11]。

經(jīng)過60 a的努力，南京形成了較為完善的長江治理規(guī)劃、立項報批、項目實(shí)施和運(yùn)行管理體系，使南京治江理念和實(shí)施能力達(dá)到較高水平，包括系統(tǒng)的原形觀測、河勢演變分析、數(shù)學(xué)模型驗(yàn)算、物理模型定床、動床試驗(yàn)、系統(tǒng)規(guī)劃、研究設(shè)計、項目實(shí)施管理和運(yùn)行管理等。該體系對充分認(rèn)識河勢演變規(guī)律，抓住時機(jī)、實(shí)施治江，有較強(qiáng)的引領(lǐng)和指導(dǎo)作用。多年形成的系統(tǒng)觀測和詳細(xì)分析的機(jī)制，為了解和掌握河勢演變規(guī)律，預(yù)測河勢發(fā)展趨勢，探索治理時機(jī)，實(shí)施系統(tǒng)治理，提供了重要的基礎(chǔ)保障。實(shí)踐證明，抓住有利的時機(jī)實(shí)施關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和重要岸段的治理，能起到事半功倍的作用。因此，長江南京河段也成為長江中下游干流治理的成功典范。近年來，南京河段河勢仍在出現(xiàn)新的變化，表明長江整治是一項長期任務(wù)，通過對該河段整治技術(shù)的回顧，提出今后整治工程的設(shè)想和新思路。

4 治江主要成果與創(chuàng)新

長江南京河段經(jīng)過60多a的治理歷程，逐步形成了較為系統(tǒng)的河道整治技術(shù)、河道原型觀測方法，組織開展了河道整治理論研究、整治設(shè)計方案的創(chuàng)新，不斷探索新材料、新工藝與新技術(shù)的運(yùn)用。以護(hù)岸技術(shù)、設(shè)計方案、材料應(yīng)用、施工方法、觀測技術(shù)和科學(xué)研究等6個方面為主題，反映了治江60多年來的主要成果與創(chuàng)新。

4.1 護(hù)岸技術(shù)

南京河段應(yīng)用最廣泛的是拋石護(hù)岸。拋石護(hù)岸歷史悠久，在世界各大江河護(hù)岸工程中應(yīng)用最為普遍。就長江中下游而言，拋石護(hù)岸應(yīng)用最多，積累經(jīng)驗(yàn)較豐富且具有就地取材、施工維護(hù)簡單、可分期施工、逐年加固及造價低等優(yōu)勢。它在坡面變形(沉降或水、浪沖刷所致)時能自動調(diào)整和彌合，且具有一定的抗水流、波浪和船行波沖刷的能力[10]。以往在各種水流、邊界條件下均使用過，護(hù)岸效果較好。拋石護(hù)岸最大缺點(diǎn)是塊石開采對環(huán)境的破壞和施工后需要經(jīng)常性維護(hù)。

南京河段早期護(hù)岸工程中運(yùn)用梢料護(hù)岸等形式，主要梢料有柴枕、柴排、柴簾、沉梢壩和沉樹等，梢料護(hù)岸整體性較好，可就地取材；能較好地適應(yīng)水流及河床邊界情況，護(hù)岸效果好，維修、加固簡單，但施工難度較大，如20世紀(jì)50年代浦口下關(guān)沉排，當(dāng)時的施工下沉深度和柴排面積在國際上也處于領(lǐng)先地位，近期有被混凝土排、沙肋排、系混凝土塊等取代的趨勢。混凝土預(yù)制塊相互連接，形成柔性排體，既可抗沖，又可適應(yīng)變形，從而達(dá)到防護(hù)的目的。這些先進(jìn)的技術(shù)在南京河段都有所應(yīng)用。

南京河段應(yīng)用較多的還有四面六邊體透水框架、沙袋等形式，沙袋作為塊石的替代品，具有環(huán)境友好型功能。四面六邊體透水框架取材容易，節(jié)約工程材料，對近岸河床水流結(jié)構(gòu)影響相對較小，促淤效果較好，用于崩岸速度較小處護(hù)岸和崩窩促淤效果較明顯。

南京河段的護(hù)坡形式主要有漿砌石、干砌石、混凝土六角方塊、植生塊、雷諾石墊和格賓石籠等。

4.2 設(shè)計方案

拋石設(shè)計為便于水下拋石施工定位和工程量計算，拋石的平面布置一般分為若干個順?biāo)骶匦螔亝^(qū)，給定每個拋區(qū)的一頂角坐標(biāo)和方位角即可滿足施工放樣要求，此設(shè)計方案也稱平順拋石。鉸鏈排(圖2(a))布置一般是從系排梁至深槽，為便于排體搭接，系排梁應(yīng)盡量順直，鋪排前先在岸邊建系排支架，將排體于支架邊固定，排體由船拖入江中沉排。四面六邊體框架(圖2(b))是通過拋散四面六邊體框架，改變水流流態(tài)，降低河床近底流速以達(dá)到防沖促淤的效果。為節(jié)約投資，采用適當(dāng)間隔布置可達(dá)到同樣滿鋪的效果。護(hù)坎工程盡可能順現(xiàn)狀地形而布置，避免簡單劃一的直線布置，而增加土方工程量。護(hù)坎的斷面設(shè)計盡量利用現(xiàn)狀坡面布置，在滿足岸坡穩(wěn)定的前提下盡可能減少土方挖填工程量。在長江二期整治工程中，八卦洲頭灘地采用生態(tài)防護(hù)方案，既考慮了防止水流沖刷的功能性要求，又使工程與自然景觀融為一體。

圖2 鉸鏈排和四面六邊體框架

4.3 材料應(yīng)用

有個叫尼堪外蘭的女真人，投降了明軍，作向?qū)В衙鬈娨焦袍牵プ×送蹶健Ｍ蹶奖蛔ィ幻鞒⑹┝恕扒У度f剮”之刑，土話叫“活割肉”“刮刑”。行刑時候，王杲一直破口大罵，剩下不點(diǎn)肉了，叫罵聲仍不停，最后給活活刮死了。

材料包括梢料、樹枝石、塊石、土工布、混凝土塊和四面六邊體框架等。20世紀(jì)50年代采購梢料比較容易，后來由于材料稀缺、腐爛等，塊石便成為主角。隨著保護(hù)生態(tài)環(huán)境禁止開山政策的實(shí)施，塊石又漸漸稀缺，混凝土塊、四面六邊體和砂袋等開始得到運(yùn)用。拋石護(hù)岸在長江中下游應(yīng)用最多。但當(dāng)現(xiàn)場石塊尺寸較小，拋投后可能被水沖走時，可采用拋石籠的方法。四面六邊體具有取材容易，節(jié)約工程材料，透水對近岸河床水流結(jié)構(gòu)影響相對較小以及促淤效果較好等優(yōu)點(diǎn)。砂袋(圖3)可以就地取材，具有節(jié)約資源、造價經(jīng)濟(jì)和施工效率高等優(yōu)勢[12]。土工織物軟體排是以土工織物為基本材料做成大片排體形式的防沖防護(hù)結(jié)構(gòu)，所用土工織物多為織造土工織物；排體面積可達(dá)數(shù)百甚至上千平方米，結(jié)構(gòu)也更為復(fù)雜，由多種材料組合而成。壓重可采用塊石、土枕、土袋、鐵絲石籠和土工網(wǎng)格石籠。混凝土塊鉸鏈(系結(jié))排是通過鋼制扣件將預(yù)制混凝土塊連接，或?qū)⒒炷令A(yù)制塊系結(jié)在土工織物排布上，組成排的護(hù)岸結(jié)構(gòu)形式。混凝土預(yù)制塊的相互連接，形成柔性排體，既可抗沖又可適應(yīng)變形，從而達(dá)到防護(hù)的目的[13]。

圖3 砂袋護(hù)岸

4.4 施工方法

塊石拋投由人工拋投發(fā)展為機(jī)械拋投，由人工定位發(fā)展為GPS定位，水下工程自動定位控制系統(tǒng)，獨(dú)創(chuàng)水下工程目標(biāo)精確定位方案，并將工程實(shí)時定位與水上定位控制有機(jī)結(jié)合，應(yīng)用于水下工程施工，取得發(fā)明專利1項、實(shí)用新型專利1項，并獲得南京市科技進(jìn)步三等獎。

鉸鏈排沉排自主創(chuàng)建水上平拉連續(xù)沉排技術(shù)(圖4)后經(jīng)創(chuàng)新升級，改為雙排平拉連續(xù)沉排，功效增加數(shù)倍，水上平拉連續(xù)沉排施工工藝，應(yīng)用于歷次鉸鏈排護(hù)岸工程中，經(jīng)濟(jì)、快速、質(zhì)量好，取得發(fā)明專利1項，實(shí)用新型專利1項，并獲得江蘇省水利科技進(jìn)步一等獎、南京市科技進(jìn)步二等獎。

圖4 鉸鏈排沉排

重型鉸鏈排平拉連續(xù)拼排沉排技術(shù)也較為成熟。系混凝土塊軟體排及砂肋軟體排施工采用沉排工程船，技術(shù)較為先進(jìn)。

4.5 觀測技術(shù)

20世紀(jì)50年代用小木船和人工絞關(guān)進(jìn)行水文測驗(yàn)(圖5)，如今，南京河段觀測采用總功率達(dá)441 kW，航速可達(dá)18 km/h、配備先進(jìn)測量設(shè)備的新型水文測船。

圖5 20世紀(jì)50年代的木劃與最新的“測量一號”

水道地形的觀測從經(jīng)緯儀交匯法、微波定位、GPS定位系統(tǒng)直至現(xiàn)在的RTK單基站CORS GNSS 連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)以及無人機(jī)觀測，極大地提高了成果精度和工作效率(圖6)。

圖6 水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀、GPS和多波束

測量數(shù)據(jù)的處理及河道地形圖的繪制由原來的人工計算展點(diǎn)，在聚酯薄膜上手工勾繪等高線發(fā)展到目前基于GIS的內(nèi)外業(yè)一體化河道成圖系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了河道地形信息化處理的標(biāo)準(zhǔn)化。

河道觀測由單一的水下地形觀測逐步拓展到采用ADCP結(jié)合GPS羅經(jīng)的流量和分流分沙測驗(yàn)、水環(huán)境監(jiān)測、水生態(tài)監(jiān)測，并逐步實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測，在水資源管理和保護(hù)中發(fā)揮了重要作用。

4.6 科學(xué)研究

建國初期，長江洪水頻發(fā)，災(zāi)害危重。1957年，水利部南京水利實(shí)驗(yàn)處(南京水利科學(xué)研究院前身)以南京浦口、下關(guān)段長江的沖淤變化作為主要研究對象，建立了國內(nèi)第一個動床模型，探索動床模型試驗(yàn)的方法，為浦口、下關(guān)段河道的治理提供指導(dǎo)意見。

(1) 西壩港區(qū)碼頭模型試驗(yàn)。 2004～2005年，南京水利科學(xué)研究院通過模型試驗(yàn)，研究了西壩港區(qū)碼頭工程平面布置的合理性以及碼頭興建對大江行洪的影響。

(2) 南京長江第三大橋整體模型動床試驗(yàn)。該橋位于大勝關(guān)附近，是國內(nèi)第一座鋼塔斜拉橋，也是世界上第一座弧線形鋼塔斜拉橋，于2005年10月正式通車。南京水利科學(xué)研究院在工可、初設(shè)及施工期等不同階段，對大橋平面布置、防洪影響、橋墩基礎(chǔ)防護(hù)等進(jìn)行了整體和局部模型試驗(yàn)研究。

(3) 八卦洲汊道整治動床模型試驗(yàn)(圖7)。長期以來，八卦洲汊道左衰右興，嚴(yán)重制約左汊汊內(nèi)工廠企業(yè)乃至南京市區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。為尋求合理的綜合整治方案，南京水利科學(xué)研究院和河海大學(xué)于2011～2012年間分別進(jìn)行河工模型試驗(yàn)作平行研究。

圖7 八卦洲汊道整治動床模型試驗(yàn)沖淤地形

(4) 南京大勝關(guān)長江大橋動床模型試驗(yàn)。該橋代表了中國當(dāng)前橋梁建造的最高水平，被譽(yù)為“世界鐵路橋之最”，是世界首座六線鐵路大橋，于2011年1月11日正式通車。南京水利科學(xué)研究院就大橋工程對河勢變化、防洪、航運(yùn)等的影響的關(guān)鍵問題，開展了整體及局部沖刷模型試驗(yàn)等研究。

(5) 南京長江第四大橋整體模型定床實(shí)驗(yàn)。該橋是中國跨境最大雙塔三跨懸索橋，被譽(yù)為“中國的金門大橋”，于2012年12月24日正式通車。南京水利科學(xué)研究院在工可、初設(shè)及施工期等不同階段，對大橋平面布置、防洪影響、橋墩基礎(chǔ)防護(hù)等方面進(jìn)行了整體和局部模型試驗(yàn)研究。

(6) 塑枕保砂性水槽試驗(yàn)。在護(hù)岸、護(hù)底和筑壩工程中廣泛使用塑枕充砂袋，但由于水流的沖刷作用，塑枕充砂袋存在不同程度的漏砂現(xiàn)象。為此，南京水利科學(xué)研究院針對塑枕的保砂性進(jìn)行了水槽試驗(yàn)專項研究。

(7)砂袋現(xiàn)場試驗(yàn)。在長江南京大勝關(guān)岸段高鐵大橋段進(jìn)行了沙袋拋投現(xiàn)場試驗(yàn)。砂袋對該段水下深槽起到保護(hù)作用，改善了岸坡穩(wěn)定條件。

5 展 望

長江河道演變有其自身的規(guī)律，除了有三峽工程(干流樞紐)運(yùn)行給河段上游來水來沙條件帶來的變化，還有河段內(nèi)河床邊界條件的影響及開發(fā)利用等因素；河道治理是一個復(fù)雜的、動態(tài)的、長期的過程。因此，還需要進(jìn)一步加強(qiáng)觀測、分析、研究、規(guī)劃等基礎(chǔ)性工作。南京河段需要延續(xù)較為獨(dú)特的實(shí)施治江的模式，才能保證南京河段的長治久安。長江整治工作是一個動態(tài)的、逐步完善的、逐漸提升的過程，只有認(rèn)真做好河道的原形觀測，及時了解河道演變狀況，切實(shí)加強(qiáng)整治的基礎(chǔ)性研究，特別是重點(diǎn)河道、重要節(jié)點(diǎn)等關(guān)鍵性區(qū)域，必須強(qiáng)化河道的模型試驗(yàn)與研究，適時做好整治工程的建設(shè)，才能適應(yīng)沿江社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求[14～15]。穩(wěn)定的河勢格局是長江南京沿岸航運(yùn)、港口、碼頭、供排水、景觀、旅游等最基礎(chǔ)性的保障。

遵從“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的理念，當(dāng)前和今后相當(dāng)長一個時期，要把穩(wěn)定長江河勢，提升江堤防洪能力，修復(fù)長江生態(tài)環(huán)境，擺在重要位置抓緊抓好，切實(shí)促進(jìn)兩岸社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，進(jìn)一步推動長江經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)，帶動中西部轉(zhuǎn)型升級協(xié)同發(fā)展，激活長江中上游廣闊腹地蘊(yùn)含的巨大潛力。南京河段的長江堤防是經(jīng)多年逐步修建、加固而成，通過江堤達(dá)標(biāo)建設(shè)、防洪能力提升等大規(guī)模工程措施，大幅度提高了長江南京河段堤防防洪能力，形成了較為堅固的防洪體系，保證了南京城市防洪的安全。相對穩(wěn)定的河勢格局和安全的防洪體系，為南京城市社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了不可或缺的、重要的、基礎(chǔ)支撐作用。展望未來，充分認(rèn)識到長江整治工作是一個動態(tài)的、逐步完善的、逐漸提升的過程，只有認(rèn)真做好河道的原形觀測，及時了解河道演變狀況，切實(shí)加強(qiáng)整治的基礎(chǔ)性研究，適時做好整治工程的建設(shè)，才能適應(yīng)沿江社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。長江南京河段的治理，在目前河勢和重點(diǎn)治理的基礎(chǔ)上，根據(jù)全市經(jīng)濟(jì)社會、環(huán)境生態(tài)的發(fā)展要求, 針對長江河道演變中出現(xiàn)的新情況、新問題, 特別是在三峽水庫蓄水運(yùn)行后,對長江中下游帶來的變化以及對于沖淤演變、防洪、航運(yùn)等影響，提出了長江南京河段河道治理與河勢控制的規(guī)劃方案，使長江南京河段的河勢狀態(tài)始終保持可控，適應(yīng)沿江地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、快速、健康發(fā)展的需求。

南京已被確定為長三角及華東唯一的特大城市，南京江北新區(qū)也被批準(zhǔn)為國家級新區(qū)，二者的戰(zhàn)略地位了決定了南京在未來發(fā)展中將發(fā)揮極其重要的作用。推動長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展是國家一項區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略。推動長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展必須從中華民族長遠(yuǎn)利益考慮，走生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展之路，使綠水青山產(chǎn)生巨大生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會效益，使母親河永葆生機(jī)活力。南京是沿江重要城市之一，國家12.5 m深水航道建設(shè)使南京由內(nèi)河城市已轉(zhuǎn)為通江達(dá)海的節(jié)點(diǎn)城市。依托長江，發(fā)揮南京城市紐帶作用，確保長江南京河段的安全對長江航運(yùn)、沿江經(jīng)濟(jì)發(fā)展等都有十分重要的意義。

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[11]潘慶燊. 長江中下游河道整治研究[M]. 北京：中國水利水電出版社, 2011.

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[14]蔡其華.大江浩蕩寫輝煌—長江治理開發(fā)與保護(hù)60年回顧與展望[N].中國水利報,2009-9-22(A01).

[15]南京水利學(xué)會. 南京治江60年[M].南京：河海大學(xué)出版社,2015.

(編輯：李慧)

2017-09-15

吳永新，男，南京市水務(wù)局，高級工程師.

1006-0081(2017)11-0107-07

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