基于对长江中游沙市河段近期河势分析的航道总体治理方案的优化建议

2013年12月Journal of SedimentＲesearch第6期基于对长江中游沙市河段近期河势分析的

航道总体治理方案的优化建议

邓晓丽，李文全，雷家利，辜莉娅

（长江航道规划设计研究院，湖北武汉430011）

摘要：分析了长江中游沙市河段太平口水道河床演变特征和发展趋势，通过模型试验研究，提出了航道总体治理方案及其分步实施方案，在部分工程实施后，基本实现了恢复三八滩北汊主通航桥孔通航的目标；在分析已建工程效果基础上，根据目前航道形势，就总体治理方案中尚未实施工程提出了调整意见，并对如何稳定当前较好的航道形势提出建议，供设计部门参考。

关键词：长江；河床演变；航道整治；方案优化

中图分类号：U617文献标识码：A文章编号：0468-155X（2013）06-0075-06

长江沙市河段太平口水道为中游重点碍航浅水道之一，长期以来，河床演变剧烈。1998－2002年修建的荆州长江公路大桥横跨其水道下段原三八滩南北两汊，设计的通航桥孔分别位于南北两汊近岸侧。在大桥修建期间，由于长江连年发生大洪水原三八滩冲失，新三八滩形成，北通航桥孔淤积难以通航，航道曾一度被迫改走新三八滩南汊非通航桥孔，但桥墩不能满足防撞要求，且主流穿过非通航桥孔的位置难以稳定，桥区通航与桥梁安全矛盾十分突出。

长江航道规划设计研究院在承担的“十五”期西部交通建设科技项目“长江中上游重点清淤工程关键技术研究（一期）”（2001－2002年）和《恢复荆州长江大桥北汊主通航桥孔通航对策研究》中，通过河工模型试验等手段，对该河段河床演变和通航问题进行了深入研究，准确地预测了三峡水库蓄水运用初期沙市河段的演变趋势，提出了恢复三八滩北汊主通航桥孔通航的总体治理方案及分步实施方案。

目前，本河段已实施了总体治理方案中三八滩守护一期工程和腊林洲高滩岸线守护工程，太平口水道航道正按照规划的航线方向发展，基本实现了恢复三八滩北汊主通航桥孔通航的目标，为此，本文就总体治理方案中尚未实施的工程提出调整建议。

1河道概况及演变特征

长江中游沙市河段太平口水道上起陈家湾，下止玉和坪，全长约20km，为连接涴市水道与瓦口子水道两个反向弯道之间的长顺直过渡河段。该水道目前枯水期最小航道维护尺度为3.2mˑ80mˑ750m （水深ˑ航宽ˑ弯曲半径，下同），保证率95%。随着三峡水利枢纽的建成运用，为了实现万吨级船队汉渝直达目标，本河段的航道规划尺度为3.5mˑ150mˑ1000m，Ⅰ级航道，保证率98%。

20世纪80年代以前，太平口水道上段河型单一、主流靠北，右岸为太平口边滩，滩头0m等深线曾经上延至陈家湾附近。其下段为三八滩分汊河段，绝大多数年份主流与主航道居北汊，个别年份枯水期走南汊（图1）。

1980年之后，太平口边滩逐渐冲刷后退，江面展宽，至1985年汛后，江中开始出现太平口心滩，将上段河道分为南北两槽，主流和主航道走北槽。由于太平口边滩不断冲刷后退，其下段三八滩逐渐处于

收稿日期：2012-08-29

作者简介：邓晓丽（1981－），女，湖北武汉人，高级工程师，主要从事航道整治研究。

通讯作者：李文全。E-mail：37403569@qq．com

图11980年10月沙市河段河势图

Fig．1Ｒiver regime of Shashi channel in October1980

迎流顶冲状态。进入20世纪90年代以后，上段太平口心滩南槽逐渐发展，洪水期航道走北槽，枯水期走南槽；三八滩北汊河床淤浅，南汊发展，枯水期南北两汊航槽交替使用几率增大。1998年长江大洪水后，原三八滩冲失，筲箕子边滩下移、切割，在杨林矶附近形成新三八滩，使荆州长江大桥通航形势出现如前所述严重问题［1］。

自三峡水库2003年6月蓄水运用以来，太平口心滩南、北两槽深泓位置基本稳定，北槽变化不大，南槽冲深展宽的趋势比较明显，至2004年汛后，主流已由北槽转移至南槽，枯水期分流比由2001年2月的32%上升到52%，2009年2月达到62%。三八滩段主流一直居南汊，随着滩头的不断冲刷下移，筲箕子边滩发育，滩面淤高，使北汊进口沿岸航槽（#1槽口）淤塞，航道维护压力一直较大。三八滩南汊主泓摆动剧烈，枯水期主流通过大桥的位置经历了“先南移后北摆”的变化过程，即在2003年初，南汊主流过桥位置大约在#8 #9桥孔之间，2004－2005年间，主流过桥位置南移至#11 #12桥孔，设计的南通航桥孔大部分被打开，航道曾一度改走南通航桥孔。随着三八滩右缘中下段的不断冲刷和腊林洲边滩的淤长，南汊主流过桥位置又向北摆动。根据模型试验预测结果，若不实施工程措施，依靠河床自然演变，桥区枯水通航形势难以好转，恢复三八滩北汊主通航桥孔通航的目标难以实现。为此，长江航道局决定首先实施该水道下述总体治理方案中三八滩上段守护工程。2004年汛前实施了三八滩应急守护工程，2005年汛前，又对其部分水毁工程进行了修复。该工程在一定程度上增大了南汊水流阻力，使汛后三八滩头部出现由南向北的横向水流，枯水期在滩头冲刷出新的航槽（#2槽口）。#2槽口的冲刷发展，使枯水期北汊分流比约增大10个百分点，达到40%以上，在一定程度上缓解了北汊进口枯水航道维护的压力。2008年三八滩一期守护工程实施后，基本保持了三八滩中上段滩脊的稳定，三八滩右缘30m等高线退至#4桥孔，枯水期南汊主流过桥位置摆至#6、#7桥孔，北汊进口#1槽口因淤积不能通航，但其上游出太平口心滩南北两槽的水流汇合后，主流直趋三八滩头部#2槽口，使#2槽口冲深展宽，使枯水期北汊进口通航条件有所改善（图2）。

2航道总体治理方案研究

2.1航线选择

为了实现恢复三八滩北汊主通航桥孔通航的目标，本河段最有可能选择的航线有两条，即“北－北”航线和“南－北”航线。前者上段走太平口心滩北槽，下段走三八滩北汊；后者上段走太平口心滩南槽，下段走三八滩北汊。

如果选择“北－北”航线，需要采取工程措施，保持其长顺直河段特征，消除筲箕子边滩，迫使枯水期主流移至三八滩北汊。对此，模型中曾经进行过多方案试验研究，结果表明，在三八滩南汊为主汊且

仍处于发展的情况下，采取北汊挖槽疏浚、并在南汊通过低水整治工程措施逼主流北移是相当困难的，

图22008年4月桥区河段形势图

Fig．2Ｒiver regime of Shashi channel in April2008

这不仅是因为在河道发展趋势与治理目标不相协调的情况下，低水整治建筑物难以擎动主流、改变河势大局，更重要的是，无论从理论上讲还是从实践上看，长顺直河型中的洲滩往往是难以稳定的。长江航道规划设计研究院在2001年度承担的西部交通建设科技项目中，对三峡水库运用初期沙市河段河床演变趋势正确预测的基础上，通过模型大量的试验研究工作，提出了将长顺直分汊河型的太平口水道整治

成为枯水微弯分汊河型，实现如图3所示“南－北”航线的治理思路。

图3太平口水道“南－北”航线规划及总体治理方案1示意图

Fig．3Overall regulation plan1of south-north route in Shashi channel

2.2总体治理方案

为实现太平口水道“南－北”航线治理规划，过去曾先后提出了两个总体工程布置方案，方案1为2003年沙市河段航道整治控导工程模型试验研究阶段提出的，工程布置包括三大部分：其一，在太平口心滩北槽腰店

子－筲箕子一带布置6道潜坝，以减小枯水期北槽分流比，增大南槽分流比；其二，守护腊林洲高滩岸线，利用其微弯型岸线控导出南槽的水流向三八滩北汊过渡；其三，守护三八滩，以防止其解体而出现多槽分流的碍航局面（图3）。方案2是在三八滩应急守护工程已实施，滩头#2槽口发育，且枯水期太平口心滩南槽已发展成为主槽的情况下，于2006年本河段航道整治一期工程可行性研究阶段提出的。方案2工程布置也分为三大部分，其一，以稳定枯水期太平口心滩南北两槽格局和分流比的固滩工程和北槽护底工程；其二，微弯形腊林洲高滩岸线守护工程和其下腊林洲边滩四道丁坝工程，以引导枯水期出南槽水流北移、遏制三八滩北汊进口筲箕子边滩发育和改善北汊进口航道条件；其三，在三八滩应急守护工程的基础上，进一步加固和完善三八滩守护工程，加大南汊水流阻力，增加北汊分流比（图4）。

图4太平口水道“南－北”航线规划及总体治理方案2工程布置

Fig．4Overall regulation plan2of south-north route in Shashi channel

两个总体方案航线选择和整治目标一致，经过在不同地形基础上、不同水文年的模型试验结果表明，两方案对于控制枯水期太平口水道主流流路和恢复三八滩北汊主通航桥孔通航的整治效果都是比较明显的，一般河床在经过一至两个水文年的冲淤调整后，枯水期三八滩头部北汊#2槽口航深达5m以上，最窄处超过150m，可满足航道规划尺度要求。在两个总体整治方案中，减小和控制枯水期太平口心滩北槽分流比，对于实现航道总体治理目标起着关键性作用［4］。

鉴于总体整治方案工程量较大，为了避免工程对防洪和周边环境的影响，工程宜分步实施，模型中曾对各部分工程的作用分别进行过试验研究，提出分期实施工程的顺序：无论方案1或方案2，均应以三八滩的守护为先导，然后实施腊林洲高滩岸线守护工程，最后伺机实施其它工程。

3已建工程效果分析及对总体治理方案中未实施工程调整的建议

近年来，由于太平口心滩南槽冲刷发展，枯水期已成为主槽，三八滩经应急守护和一期守护工程的实施，北汊进口#2槽口冲刷发展，枯水期桥区航道维护压力减缓，通航条件有所改善，汊道分流形势和主流流路有利于朝着规划的“南－北”航线方向发展（图5）。2010年汛后腊林洲高滩岸线守护工程实施后，枯水期主流由太平口心滩南槽经三八滩头部#2槽口较为平顺地过渡到三八滩北汊，航道条件进一步改善。2012年2月，当流量为6000m3/s时，北汊分流比已达60%以上，5m水深航槽宽度超过300m，基本实现了恢复三八滩北汊主通航桥孔通航的目标。但是，由于已实施的腊林洲高滩岸线工程下端与三八滩守护工程头部之间存在较大的空当，从太平口心滩南槽至三八滩北汊之间的过渡段航槽的稳定性难以得到保证，如遇大水年份，仍有可能出现筲箕子边滩淤长、下移，枯水期主流摆至三八滩南汊的可能性。2012年汛期，因上游来流量较大，沙市站有29天出现流量大于30000m3/s，从2012年2－8月测图过渡段25m高程深槽变化对比情况来看，已出现明显的腊林洲边滩头部冲刷后退、筲箕子边滩随之右扩下移，过渡段深槽向右弯曲的不利现象（图6）。因此，如何稳定并改善该河段有利的滩槽形势和主流流路，对总体治理方案中尚未实施的工程如何处理，提出如下建议：

Fig．5Ｒiver regime of Shashi channel in February2012

图6过渡段2012年2月与2012年8月25m高程深槽形势对比图

Fig．6Transitional section25m contour line in February2012，compared with August2012（1）对于两个方案中，旨在减小枯水期太平口心滩北槽分流比或稳定以南槽为主槽、北槽为支槽的分流形势、调整航线方位的工程措施，均暂无实施的必要性，但应加强观测，根据今后河床演变情况，再研究实施与否，以枯水期北槽分流比的增大。

（2）鉴于目前从太平口心滩南槽至三八滩北汊之间的过渡段航槽已出现的不利变化，有必要尽快

实施总体治理方案2中腊林洲边滩头部守护工程和三八滩头部上延、南移工程，并通过疏浚或采砂措

施，挖除过渡段左侧突出的筲箕子边滩，以便稳定枯水期过渡段主流流路和改善北汊进口#2槽口航道

条件（图7）。

（3）从今后航道发展需求考虑，也可以兼顾研究打开南汊主通航桥孔的措施。

4结语

长江中游沙市河段河床演变剧烈，影响因素复杂。由于该河段河床演变趋势预测较为准确，确定的总体治理方案和分期实施工程方案合理，2010－2012年枯水期，该河段主流由太平口心滩南槽经三八滩头部#2槽口较为平顺地过渡到三八滩北汊，达到规划的航道尺度，基本实现了恢复三八滩北汊主通航桥孔通航的目标。但是，由于已实施的腊林洲高滩岸线守护工程与三八滩守护工程之间存在较大的

空当，使过渡段航槽的稳定性难以得到保证。因此，建议目前应抓紧时机，尽快实施有利于稳定枯水航

图7建议实施后续工程措施平面布置示意图

Fig．7Suggestions for waterway regulating structures

槽过渡段的腊林洲边滩中上段守护工程和三八滩头部上延、南移工程措施，并结合疏浚或采砂措施，挖除航槽过渡段左侧下移的筲箕子边滩，改善并稳定航槽过渡段枯水通航条件。由于三峡水库蓄水运用以来尚未出现过大水年份，且在建的引江济汉工程引水口正处于本水道腰店子附近，所以，要加强原型观测研究工作，密切关注太平口心滩和北槽分流比的变化，必要时另考虑实施其它工程措施，以确保枯水滩槽形势的稳定。

参考文献：

［1］谢鉴衡，丁君松，王运辉．河床演变及整治［M］．北京：水利水电出版社，1990．

［2］谢鉴衡．河流模拟［M］．北京：水利水电出版社，1990．

［3］长江航道规划设计研究院．长江中上游重点清淤工程关键技术研究（一期）［Ｒ］．武汉：长江航道规划设计研究院，2002．

［4］长江航道规划设计研究院．恢复荆州长江大桥北汊主通航桥孔通航对策研究［Ｒ］．武汉：长江航道规划设计研究院，2002．

Current fluvial processes of Shashi reach in middle YangtzeＲiver and relevant suggestions for improvemet of its waterway regulating works plan

DENG Xiao-li，LI Wen-quan，LEI Jia-li，GU Li-ya

（Changjiang Waterway Institute of Planning，Design andＲesearch，Wuhan430011，China）

Abstract：The paper analyses the fluvial characteristics and development trend of the Shashi reach in the mid-dle YangtzeＲiver．Through the model experiment，it proposes waterway regulation plan and the steps for im-plementation．After a part of the plan was implemented，the channel navigable conditions have been improved．The main navigable span in the north branch of Sanbatan island has been resumed again．Acording to the regu-lation effect and the current trend，the paper puts forward some suggestions for modification of the waterway regulating works plan，which can be a reference for the design department．

Key words：YangtzeＲiver；fluvial processes；waterway regulation；plan improvement