長江馬鞍山河段洲灘演變特征及影響因素分析

郝婕妤 方娟娟 李會云 楊光榮

摘要：馬鞍山河段是長江下游典型的順直分漢河段，河段內洲灘眾多，消長頻繁，是長江下游重點研究治理河段之一。基于歷年實測資料，詳細分析了馬鞍山河段灘群演變特征及其聯動效應，進而揭示了影響馬鞍山河段演變的主要因素。研究表明：馬鞍山河段內灘群以此消彼長的形式發生著局部格局的調整，隨著江心洲左緣沖刷后退、心灘和下何家洲沖刷下移，牛屯河邊灘淤積展寬、下延。上游河勢調整以及來水來沙條件變化是馬鞍山河段洲灘演變的外驅動力，河道寬而順直的平面形態、灘群演變的互饋機制則是其內驅動力。

關鍵詞：河道演變，洲灘演變，影響因素，順直分漢河段，馬鞍山河段，長江下游

中圖法分類號：TV147文獻標志碼：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2020.02.004

馬鞍山河段位于長江下游安徽省境內，是典型的順直分汊河段。河段內洲灘眾多，演變過程較為復雜，對該河段防洪、航運以及馬鞍山港區等造成了不利影響，是長江下游重點研究治理河段之一。不少學者基于馬鞍山河段實測水文、地形資料對該河段河床演變及其影響因素、整治措施等方面開展了較為豐富的研究。管麗萍分析了馬鞍山河段江心洲左、右汊道演變過程。潘慶燊分析了馬鞍山河段江心洲、小黃洲汊道演變、分流比變化。潘慶燊、呂麗君等、洪建等在分析馬鞍山河段演變特點的基礎上，總結了馬鞍山河段治理過程、整治經驗等。唐金武等研究了上游河勢變化對馬鞍山河段演變的影響。現有研究對馬鞍山河段演變過程、治理經驗的描述和總結較為豐富，而對影響河段演變主要因素的揭示尚不全面。馬鞍山河段灘體眾多，洲灘之間互為邊界，相互耦合，直接影響河段的河勢穩定。關于馬鞍山河段灘群間的相互關系，目前尚未見相關的研究成果。本文結合馬鞍山河段內灘群演變特征，綜合分析影響馬鞍山河段演變的主要因素，以期為長江下游復雜分汊河段洲灘整治提供參考借鑒。

1 河段概況

馬鞍山河段上起東、西梁山與蕪裕河段相接，下迄慈姆山與南京河段相連，全長約30.6km，為長江下游典型的順直分汊型河道。河道平面形態兩端束窄，中間放寬，最窄處河寬1.1km，中間最寬段達8.0km。河段內自上而下有江心洲、小黃洲兩個主要汊道，有彭興洲、江心洲、心灘、何家洲、小黃洲等多個洲體。江心洲左汊為主汊，寬而順直，主流左右擺動，灘槽交錯依附兩岸;右汊為支汊，窄而彎曲，姑溪河出口在右汊彎頂附近。小黃洲右汊為主汊，右岸有馬鞍山電廠等重點企業。江心洲汊道和小黃洲汊道之間過渡段很短，長約3km。主流從江心洲左汊經小黃洲洲頭過渡到小黃洲汊道右汊，過渡段從左至右急劇轉折，形成上下兩個近90°急彎。馬鞍山河段河勢見圖1。

馬鞍山河段內主流擺動頻繁，岸灘沖淤劇烈，嚴重威脅該河段防洪、航運、馬鞍山港區以及電廠等安全，一直為長江下游重點研究治理河段之一。

2 洲灘演變特征

馬鞍山河段主要洲灘演變情況見圖2。

2.1 江心洲

江心洲汊道多年來保持左主右支的分流格局，右汊分流比維持在8%-13%。

受上游河勢調整的影響，江心洲左汊進口主流逐漸右擺，至2001年主流擺至貼江心洲左緣下行，向左過渡至鄭浦閘附近貼左岸下行。2001年后，主流過渡段向下游移動，左岸主流頂沖點也隨之下移。

江心洲成形較早，在1858年就已是面積較大的江心淤積體，洲體呈三角形;2001年前后與上游彭興洲淤并，洲體面積約60km2（O m線）。江心洲的演變主要表現為隨著江心洲左汊進口主流右擺，江心洲左緣大幅崩退。1998-2001年，江心洲左緣最大崩退幅度超過500m。隨后，江心洲左緣受主流頂沖作用持續沖刷崩退，但年際間崩退幅度有所減小。2001-2012年，江心洲左緣最大崩退幅度約25m/a。江心洲左緣護岸工程的實施對岸線起到了一定的控制作用，但由于該處水流動力作用較強，岸線仍受沖崩退，崩退范圍向下游發展，下游岸段的崩退幅度大于上游岸段。2012-2016年，江心洲左緣最大崩退約46m。至2018年，左緣崩退范圍基本發展至馬鞍山長江大橋附近。江心洲左汊深泓變化見圖3。

2.2 牛屯河邊灘

牛屯河邊灘自20世紀70年代末、80年代初才開始發育，最初在寶紅莊至牛屯河之間，之后逐年淤積展寬，灘尾下延，最終發展成比較完整高大且相對穩定的大邊灘。自牛屯河邊灘形成以來，灘頭一直在西梁山至牛屯河之間上提下挫，而灘尾不斷向下游淤長。近期看來，牛屯河邊灘變化主要表現為邊灘不斷淤長，右緣外擴、灘尾下延;同時，灘面淤積增高，高灘部分有下移的趨勢。

表1為牛屯河邊灘在1998-2018年間多年特征值變化統計。1998年前后，牛屯河邊灘灘長約7872m，最大灘寬約859m。至2001年，灘體淤積下延，長度增至8398m，最寬處約1065m，邊灘上形成串溝。2004-2006年，灘尾淤積下延約1654m，灘體長度增至9555m。2009年江心洲水道航道一期整治工程實施了牛屯河邊灘守護工程，灘面串溝淤積縮小。2006-2012年，牛屯河邊灘灘尾淤積下移幅度約為126m/a。江心洲左緣護岸工程實施后，牛屯河邊灘右緣淤長態勢有所減緩，但灘尾下延的幅度仍較大，較2012，2018年灘尾淤積下延約2835m。

2.3心灘

心灘位于馬鞍山河段江心洲左汊新河口至王豐溝之間，20世紀90年代新老河槽交替形成心灘。由表2可知，1998年心灘初具規模，心灘面積約106.55萬m²。1998-2001年，心灘與上游小洲連為一體，灘體兩側淤積展寬，灘頭向上游淤長約1050m，心灘面積增至272.81萬m²。2001年后，受主流過渡段下移的影響，心灘頭沖尾淤，心灘向下游移動。2001-2004年，灘頭沖刷下移約1190m，灘頭沖刷幅度大于灘尾淤積，心灘面積減小至231.61萬m²，較2004，2006年灘頭沖退約613m。江心洲左緣護岸工程實施，使得主流向右擺動受到限制，主流過渡段下移幅度減小，心灘灘體下移的幅度也隨之減小。2006-2015年，灘頭累計沖退約358m，灘尾淤積下延786m，灘體長度增加。2016年大水后，心灘灘尾與下何家洲中下段淤并。2006-2018年，心灘灘頂高程變化不大，基本保持在約7.6m。

2.4 何家洲

20世紀70年代，江心洲洲尾與小黃洲洲頭之間形成何家洲雛形，何家洲與江心洲尾連為一體。1981-1986年，何家洲與江心洲尾之間串溝發展，形成上、下何家洲。

多年來，上何家洲的變化主要表現為洲頭及左緣的沖刷，上何家洲與江心洲左緣之間的串溝發展。1998-2012年，上何家洲左緣累計崩退約150m。下何家洲的演變主要呈頭沖尾淤的態勢。心灘形成后，1998-2015年，下何家洲洲頭沖刷后退約470m，洲體面積保持在345Zf-385萬m²之間，灘長與最大灘寬年際間變化不大，灘頂高程基本維持在7.8m左右（見表3）。2016年的大水加劇了心灘一下何家洲與江心洲之間汊道的沖刷發展，該汊道分流比由2015年的21.16%增長至2016年的27.79%，水流頂沖下何家洲洲頭。2015-2016年，下何家洲洲頭大幅受沖后退約460m;同時，心灘與下何家洲之間的夾槽淤積，兩洲灘連為一體，心灘一下何家洲體面積為536.24萬m²，小于2015年心灘與下何家洲面積總和，說明心灘及下何家洲洲頭崩退幅度大于洲尾淤積幅度。2016～2018年，下何家洲洲頭后退約197m，洲尾淤積，心灘一下何家洲洲體面積增加至550萬m²。

2.5 小黃洲

受上游河勢的影響，小黃洲洲體演變主要表現為洲頭及左、右緣的沖刷崩退，洲尾隨著左岸大黃洲邊灘的崩退而淤長、下延。

1959-1976年小黃洲洲頭崩退約1600m。1969-1971年洲頭實施護岸后基本穩定。1981-1998年，小黃洲左緣崩退約420m;右緣崩退主要在洲頭至右緣中部，崩退強度自上而下減小，平均崩退約100m。同時，隨著左岸大黃洲邊灘的崩退，小黃洲洲尾向下游淤長約2400m。大黃洲護岸工程實施后，小黃洲洲尾淤長速度趨緩，1998-2006年洲尾向下游淤長約600m。2006-2012年，小黃洲洲尾略有淤積，但幅度較小。隨著小黃洲洲頭及左右緣守護工程實施效果的發揮，邊界抗沖能力提高，小黃洲灘體趨于穩定。

3 洲灘演變影響因素分析

3.1 上游河勢的影響

馬鞍山河段上游為蕪裕河段陳家洲汊道段，由于過渡段較短，過渡段的調整與控制作用較小，馬鞍山河段江心洲左汊進口主流的擺動與陳家洲左右汊的興衰、東西梁山的挑流作用的強弱密切相關。

20世紀80年代以前，陳家洲左汊淤積，右汊下段主流偏向右岸，東梁山的挑流作用較強，左右兩汊主流匯合后趨向于居中進入江心洲左汊。20世紀80年代以來，陳家洲左汊沖刷發展，分流比逐漸增加，左汊出口西梁山的挑流作用增強，右汊下段主流左擺沖刷陳家洲右緣，東梁山的挑流作用減弱，左右兩汊主流匯合后逐漸右移，至2001年主流擺至貼彭興洲頭一江心洲左緣下行。江心洲左汊主流的擺動伴隨著灘槽格局的變化。

3.2 來水來沙條件的影響

大水大沙年馬鞍山河段洲灘演變較為劇烈。以牛屯河邊灘為例，1993年大水后，牛屯河邊灘右緣大幅度淤展，此后經歷了1995年、1996年大水，尤其經1998年大洪水以及1999年大水塑造，牛屯河邊灘灘尾下延至姆下河附近。三峽水庫蓄水以來，2016年大水明顯加快了江心洲左汊洲灘的演變：江心洲左汊牛屯河邊灘灘尾較2015年淤積下延約370m，心灘、下何家洲頭部沖刷崩退，心灘灘體下移與下何家洲連為一體。

3.3 河床平面形態的影響

江心洲左汊河道順直，平均河寬約為1840m（0m水位），為汊道內主流的擺動及洲灘的運動提供了空間。隨著主流過渡段逐漸下移，心灘、下何家洲頭部持續沖刷后退，河道平面形態更有利于心灘與上何家洲之間的汊道進流。汊道的發展使分流比由2015年的17.74%增至2016年的24.63%。江心洲左汊左岸主流頂沖點下移，主流貼岸段岸線崩退，有利于水流進人小黃洲左汊，加之小黃洲左汊口門沖刷發展，該汊道分流持續增加，多年平均流量下，汊道分流比由2016年的31.9%增至2019年的34.3%。

3.4上下游灘群的相互影響

彭興洲頭一江心洲左緣的崩退、深泓微彎為牛屯河邊灘的發育創造了條件。心灘、下何家洲的沖刷下移也為牛屯河邊灘灘尾的淤長下延提供了空間。1998-2001年，江心洲左緣大幅崩退，同期牛屯河邊灘也大幅淤積展寬，隨著江心洲左緣崩退幅度的減小，牛屯河邊灘淤長態勢有所減緩。2001-2004年，心灘灘頭大幅沖刷下移，牛屯河邊灘洲尾隨之大幅淤積下延。

心灘灘頭的沖刷導致江心洲左汊主流過渡段下移，主流頂沖小黃洲洲頭，使得小黃洲洲頭及其左、右緣沖刷崩退，同時下何家洲尾也淤長下延;小黃洲洲頭護岸工程實施并穩定后，小黃洲洲頭崩退幅度減小，同時也在一定程度上減緩了下何家洲洲尾的淤長。

小黃洲尾與大黃洲邊灘的演變存在此消彼長的關系：小黃洲洲尾隨著大黃洲的崩退而淤長下延，大黃洲護岸工程實施后，小黃洲洲尾淤長速度趨緩。

4 結論

（1）近20a來，馬鞍山河段洲灘的演變特征主要表現為：江心洲頭及左緣崩退，對岸牛屯河邊灘淤長發育、灘尾下延，心灘、下何家洲洲頭沖尾淤、灘體下移;小黃洲洲頭及左右緣受沖后退，洲尾淤積下延;大黃洲邊灘呈崩退的態勢。

（2）上游河勢以及來水來沙條件變化是馬鞍山河段洲灘演變的外驅動力。江心洲左汊進口主流的擺動與陳家洲左右汊的興衰、東西梁山挑流作用的強弱密切相關，大水大沙對馬鞍山河段洲灘演變的影響尤為劇烈。

（3）馬鞍山河段平面形態、灘群間互饋機制是洲灘演變的內驅動力。江心洲左汊寬而順直，給主流的擺動提供了空間，是汊道內灘群演變的前提。江心洲左緣崩退、心灘下移與牛屯河邊灘淤寬下延相呼應，小黃洲洲頭的守護抑制了下何家洲洲尾的下移，小黃洲洲尾與大黃洲邊灘此消彼長。