長江下游安慶河段河道治理初步研究

陸 齊 郝婕妤 丁 兵

(1.安慶市長江河道管理局，安徽 安慶 246000；2.長江水利委員會長江科學院，湖北 武漢 430010)

安慶河段位于長江下游安徽省境內，以皖河口為界分為官洲段和安慶段。河段內洲灘較多，主要分為兩個汊道：官洲段官洲汊道為鵝頭型分汊河道，安慶段鵝眉洲汊道為彎曲型分汊河道。安慶河段演變過程較為復雜，是長江下游重點研究治理河段之一。不少學者對安慶河段河床演變及整治措施等方面開展了較為豐富的研究。王常紅等[1]分析了安慶河段官洲段的洲灘及汊道演變情況；曾慧俊等[2-3]結合三峽工程的影響，對安慶河段安慶段演變進行了深入研究；陸英等[4]、譚倫武等[5]、楊燁燁等[6]在分析安慶水道水流運動特性或礙航特性的基礎上，提出了航道整治思路或整治關鍵部位。現有研究對安慶段演變過程、航道治理思路及方案的總結較豐富，而對官洲段的整治研究相對較少。本文將在分析安慶河段近期演變特征的基礎上，重點分析官洲汊道段及鵝眉洲汊道段在河勢和防洪方面存在的主要問題，提出治理措施并研究治理效果，以期為長江下游鵝頭型分汊河道及彎曲型分汊河道的整治提供參考。

1 河道基本情況

長江安慶河段上起吉陽磯與東流河段相接，下迄錢江嘴與太子磯河段相連，全長約57km，其中，官洲段長約32km，安慶段長約25km。官洲段官洲汊道和安慶段鵝眉洲汊道中間以單一段相連。官洲汊道現為兩洲三汊，即新長洲、清潔洲、東江、新中汊、南夾江，其中東江為主汊；進口吉陽磯江寬僅900多m，以下逐步展寬，中部最寬達8km。安慶單一段寬約900～1500m，至鵝眉洲頭寬達4km。鵝眉洲汊道江中有潛洲、鵝眉洲、江心洲將水流分為三汊，鵝眉洲與江心洲斜向排列，中枯水時兩洲是連為一體的；左汊為主汊，長約11km，深泓靠近左岸；右汊長約15km，深泓靠近右岸。安慶河段河勢如圖1所示。

圖1 安慶河段河勢

2 河道近期演變特征

2.1 水沙特性變化

以大通站作為安慶河段水沙條件控制站，三峽水庫蓄水后，來水量變化不大，來沙量明顯減小。三峽工程蓄水運用前(1950—2002年)大通水文站多年平均徑流量為9052億m3，多年平均輸沙量為4.27億t；三峽水庫蓄水后(2003—2019年)大通站多年平均徑流量為8597億m3，較三峽水庫蓄水前減小幅度約5%；多年平均輸沙量為1.32億t，較三峽水庫蓄水前減小幅度約69%。三峽水庫蓄水前后大通站的水文泥沙特征統計見表1。

表1 三峽水庫蓄水前后大通水文站來水來沙特征統計

安慶河段水沙年內分布不均，來水來沙集中在汛期(5—10月)，三峽水庫蓄水后，相較蓄水前，徑流量和輸沙量的減小主要發生在汛期，枯期則少有減小。三峽蓄水前，汛期徑流量和輸沙量分別占年徑流總量和輸沙量的71%和87%，三峽蓄水后，汛期徑流量和輸沙量分別占年徑流總量和輸沙量的68%和78%。三峽蓄水前后大通水文站月均徑流量、輸沙量對比見圖2、圖3。

圖2 大通水文站三峽水庫蓄水前、后月均徑流量對比

圖3 大通站三峽水庫蓄水前、后月均輸沙量對比

2.2 演變特征

安慶河段河道近期主要演變特點表現如下：

a.三峽蓄水運用以來，安慶河段整體表現為“槽沖灘淤”。

2001年10月—2016年10月，平灘河槽累計沖刷0.0038億m3，枯水河槽則累積沖刷了0.17億m3。不同時期安慶河段沖淤量對比見表2。

表2 不同時期安慶河段沖淤量對比

b.官洲汊道段為復雜的鵝頭型分汊河道，其演變受上游東流河段河勢及吉陽磯挑流作用強弱的影響較大。20世紀60年代以前，吉陽磯挑流作用較強，官洲頭受沖崩退，新長洲形成并逐漸發展壯大，新長洲與清節洲之間汊道為新中汊； 20世紀80年代，吉陽磯挑流作用較強，加上1979年西江封堵的影響，新中汊發展很快；20世紀90年代后，吉陽磯的挑流作用減弱，水流沖刷新長洲左緣，東江入流順暢，加之官洲岸段守護限制了東江的左移及新中汊的發展。三峽水庫蓄水后，東江分流比基本穩定在75%左右；新中汊分流減少；南夾江由于右岸中下部有黃石磯等節點，基本保持穩定，近期分流有所增加。官洲汊道實測分流比變化見圖4。

圖4 官洲汊道實測分流比變化

c.鵝眉洲汊道呈現中汊形成—發展—右移—衰亡—新中汊形成—發展—右移的周期性變化規律[4]。左汊為主汊，分流呈增加的態勢；中汊在20世紀90年代分流快速增加后，發展速率趨緩；右汊緩慢衰退。受清水下泄的影響，潛洲頭、鵝眉洲頭沖刷，對汊道進口的水流控制作用減弱，不利于分流穩定。鵝眉洲汊道實測分流比變化見圖5。

圖5 鵝眉洲汊道實測分流比變化注 1959—1979 年中汊為鵝眉洲與江心洲間汊道，1993—2016年中汊為潛洲與鵝眉洲間汊道。

3 河道治理概況及存在的主要問題

3.1 河道治理概況

自20世紀50年代起，地方政府、水利部門等對安慶河段進行了不斷的治理。1959年地方水利部門首先在同馬大堤三益圩、六合圩及廣濟圩堤的丁馬段實施護岸工程，制止了嚴重崩岸。20世紀60—70年代在官洲、楊家套、老河口等處護岸，增強了江岸的穩定性，堤防不再退建。1979年1月實施西江口門堵汊工程取得良好效果，調整和改善了局部河勢。20世紀80年代以來，安慶河段重點進行了官洲段護岸工程，有效地遏制了官洲右緣大幅度崩退，終結了官洲汊道周期性演變的歷史。1998年長江發生大洪水以后，對安慶河段廣成圩、安慶江堤、鵝眉洲頭及左右緣展開了整治。近10多年來，2013年在官洲段幸福洲(復生洲)實施了應急水下拋石護腳400m；2017年，安徽省長江河道崩岸應急治理工程對幸福洲實施了1.5km護坡應急工程。

70年來，安慶河段先后實施的護岸工程在不同程度上控制了江岸的崩退，對初步守護重點險段、維持現有河勢起到了重要的作用，為本河段進一步治理奠定了良好的基礎。

安慶河段已實施護岸工程布置見圖6。

圖6 安慶河段已實施護岸工程布置

3.2 存在的主要問題

a.官洲汊道節點段未得到有效控制，新中汊分流不穩定，威脅河勢穩定及防洪安全。

官洲汊道段主要控制節點為吉陽磯、六合圩—王家墩岸段、官洲右緣—廣成圩岸段、楊家套—小閘口岸段，其中六合圩—王家墩岸段、官洲右緣—廣成圩岸段、楊家套—小閘口岸段均實施過護岸工程，為人工節點。三峽水庫蓄水以來，官洲右緣—廣成圩段近岸深槽大幅度刷深、岸坡變陡，已建水下護岸大部分損毀；六合圩—王家墩、小閘口段已護岸段局部出現崩窩，危及已有護岸工程的安全。三個節點岸段一旦失去控制，官洲汊道段主流隨之擺動，分流格局及河勢將發生較大的調整，同馬大堤、廣豐圩江堤的安全也將受到威脅。官洲汊道段典型斷面變化見圖7(a)。

官洲汊道新中汊目前呈淤積衰退之勢，中高水時過流易造成流路散亂、主流擺動，不利于河勢的穩定。

b.鵝眉洲各汊道凹岸沖刷崩退，汊道分流格局不穩定，影響防洪安全及河勢的穩定。

鵝眉洲汊道遵循彎曲分汊河道的演變特性。左汊凹岸丁家村—馬窩段易因水流沖刷崩退，為了保障安慶市防洪安全曾多次進行守護。中汊凹岸鵝眉洲頭及左緣受水流沖刷崩退，中汊發展；1998年后對該段實施守護，中汊發展的態勢得到一定抑制。受三峽水庫蓄水后清水下泄的影響，丁家村—馬窩段、鵝眉洲頭及左緣段已建護岸大部分已損毀，威脅安慶市的防洪安全；近期左汊、中汊呈發展之勢，右汊分流比相應減小，影響了右汊右岸岸線的利用，同時分流格局的不穩也對鵝眉洲汊道及下游太子磯河段進口河勢產生不利影響。鵝眉洲汊道段典型斷面變化見圖7(b)。

圖7 典型斷面變化

4 河道治理方案探討

4.1 治理思路

通過工程措施，使安慶河段河勢向著有利于防洪、航運、供水的方向發展，為沿江經濟社會的可持續發展創造有利條件。實施河勢控制工程，整治官洲汊道新中汊，防止中高水時汊道大幅沖刷導致主流擺動及分流格局變化；抑制鵝眉洲汊道中汊分流比增加。實施崩岸險工段守護工程，控制重要節點岸段，保障河勢穩定及防洪安全。

4.2 治理方案探討

4.2.1 治理方案

安慶河段整治工程措施主要為險工段守護工程及河勢控制工程兩類。

險工段護岸工程有新增崩岸段守護工程及重點已護岸段加固工程。其中新護工程包括廣成圩信用隊—安西段、鵝眉洲左緣段；加固工程包括六合圩上—王家墩段、官洲右緣—躍進圩段、小閘口段、振風塔段、丁家村—馬窩段、鵝眉洲頭左緣段。

河勢控制工程主要目的是控制官洲汊道和鵝眉洲汊道的分流格局。考慮在新中汊實施促淤工程，加速該汊道淤積衰亡，將官洲汊道整治成對河勢穩定較為有利的雙分汊河道；促淤鎖壩工程設計為壩頂高程10m、壩長650m、壩頂寬度5m、壩邊坡比1∶3。考慮在鵝眉洲中汊中段布置潛壩，以遏制中汊的發展，在鞏固左汊的主汊地位、穩固洲灘與航道條件的同時，以期能增加右汊的分流；潛壩工程設計為壩頂高程0m、壩長730m、壩頂寬度5m、壩邊坡比1∶3。

安慶河段已實施整治工程方案布置見圖8。

圖8 安慶河段整治工程方案布置

4.2.2 治理效果研究

通過河工模型試驗，對“促淤鎖壩+潛壩工程”組合方案的效果開展研究。

4.2.2.1 模型設計

河工模型范圍上起吉陽磯上游2.3km，下至錢江嘴下游2.7km，試驗河段全長約62km。根據研究目的和研究內容，模型平面比尺為1∶500，垂直比尺為1∶125，模型變率為4，模型全長約124m。動床范圍上起吉陽磯下游2km，下至錢江嘴，長約55km，河床高程8m以上及有護岸工程處為定床，其余為動床。通過驗證，模型水流運動和泥沙運動與原型相似。

4.2.2.2 治理效果

實施官洲汊道段新中汊促淤鎖壩工程后，新中汊過水斷面被縮小，在多年平均流量、平灘流量下，官洲段新中汊分流比分別減小0.6%、1.5%。壩前5m等高線淤并，且未出現對河勢不利的影響。工程達到了減小新中汊分流、促進新中汊淤積的效果。官洲汊道新中汊潛壩工程實施前后汊道分流比變化見表3。平灘流量下試驗情況見圖9。

圖9 平灘流量下新中汊潛壩工程附近流態

表3 官洲汊道新中汊潛壩工程實施前后汊道分流比變化

實施鵝眉洲中汊潛壩工程后，在枯水流量、多年平均流量、平灘流量下，中汊分流比分別減小3.8%、2.3%、1.3%，右汊分流比分別增加2.1%、1.0%、0.6%。壩前-5m等高線淤并。工程達到了抑制中汊發展、適當增加右汊分流的效果。鵝眉洲中汊潛壩工程實施前后汊道分流比變化見表4。

表4 鵝眉洲中汊潛壩工程實施前后汊道分流比變化

5 結 語

本文在重點分析安慶河段官洲汊道及鵝眉洲汊道演變情況的基礎上，揭示河段存在的主要問題，結合已實施的河道整治工程情況，提出治理措施并研究治理效果，主要結論如下：

a.官洲汊道段為鵝頭型分汊河道，其河勢受節點控制作用較明顯。近期，該段重要節點岸段出現坍塌，加上新中汊中高水過流造成流路散亂，河段防洪安全和河勢穩定受到威脅。

b.鵝眉洲汊道段為彎曲型分汊河道，左汊、中汊凹岸岸線受沖崩退較劇烈，中汊發展并向右移動，右汊分流減小淤積衰退，不利于河段河勢穩定及右岸岸線利用。

c.基于安慶河段河勢存在的問題，提出險工段守護工程結合河勢控制工程的治理方案。河工模型試驗成果表明，工程實施后，促進了官洲中汊的萎縮，抑制了鵝眉洲中汊的發展，達到了改善分流、穩定河勢的效果。

d.鑒于整治工程的緊迫性和時效性，建議相關部門盡快推進前期工作，為整治工程早日實施創造條件。