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斗湖堤水道航道条件变化趋势及整治措施

作者:郑力 文章来源:中国水运杂志 日期:2014年02月19日

摘  要:斗湖堤水道位于上下弯道段之间的顺直过渡段,历史上是个优良水道,三峡工程蓄水运用后,随着高岸崩塌、河槽展宽、河心淤积,航道条件趋于恶化,一旦滩槽格局破坏,自然恢复的可能性极低,今后治理难度和成本将成倍增加。针对斗湖堤水道目前存在问题及不利变化趋势,提出了 “以守护为主”的整治原则,通过控制河道边界条件,防止主流摆动空间进一步加大,使得浅滩区域航道条件保持在较为稳定的范围之内,满足规划通航要求。
关键词:荆江整治、航道条件、趋势预测、整治措施[NextPage]

    为充分发挥长江黄金水道的整体效益,《国务院关于加强长江等内河水运发展的意见》中明确指出“中游实施荆江河段河势控制和航道治理工程,全面改善通航条件”,“十二五”期将重点实施长江中游荆江河段航道治理工程这一重大工程,突破长江中游碍航瓶颈。斗湖堤水道位于上荆江,过去一直是顺直单一、河道窄深的优良河段,三峡工程蓄水运用后,由于河道左岸及南星洲尾高滩岸线崩退、河道展宽,引起主流摆动,导致河心形成潜洲,航道条件趋于恶化,一旦滩槽格局破坏,自然恢复的可能性极低,今后治理难度和成本将成倍增加。因此,对于目前航道条件尚好、但洲滩出现不利变化的斗湖堤水道实施整治也是十分紧迫的。

[NextPage]河道概述


    斗湖堤水道上起双石碑,紧邻马家咀水道,下至朱家湾,长约7km。该水道顺直微弯,左岸有张家台边滩,历史上斗湖堤水道河道单一,断面形态呈偏V型,深槽居右侧,航道条件优良。三峡水库蓄水以后受来沙减少的影响,上游滩槽格局明显调整,出现不利于航道条件的变化。受其影响,近年来,左岸江陵一带岸坡崩退,张家台边滩冲刷萎缩明显,枯水期中段深泓坐弯左摆,右岸黄家湾一带右侧潜滩不断淤积下延,枯水期淤积尤其明显,沿岸航道受阻,航道有向不利方向发展的趋势。 

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演变特性


    斗湖堤水道的洪枯水沙输移特性有显著的差别。在洪水期,水流动量大,在惯性的作用下,水流经过西湖庙弯顶段后,基本取直沿河道右岸进入斗湖堤水道,并继续贴靠右岸进入马家寨水道。所以说,在汛期,西湖庙以下一直到马家寨水道,水流一直位于河道右岸,没有过渡发生。进入枯水期以后,水流能量趋弱,惯性作用较小,在西湖庙至林家垸一带,逐渐偏离右岸,到南星洲尾,水流已过渡至左岸,顶冲南星洲洲尾。水流经过江陵后,由于马家寨弯道段凹岸深槽(右岸)的吸溜作用,水流又重新回到右岸。所以说,在枯水期,斗湖堤水道内的水流存在二次过渡的现象。三峡蓄水以后,在斗湖堤水道较窄的河宽条件下,水道内的枯水深泓并未保持稳定,在双石碑以下,深泓走向逐年左摆。在南星洲尾至江陵一带,枯水深泓线在2001年初贴靠右岸,在2010年初已贴靠左岸,枯水河势已发生重大调整。
    随着深泓的逐渐左摆,南星洲洲尾高滩和左岸江陵一带的稳定受到极大的影响,蓄水以来,南星洲洲尾高滩持续崩退,累积崩退已达200m左右,左岸累积崩退已达280m左右,从现场情况来看,高滩滩面虽有良好植被,但新崩岸线十分明显,岸坡陡峻,前沿流速湍急,可见在自然条件下,崩岸的现象没有缓和的迹象。
水道两处高滩的崩退一方面是受到了上游来沙减少的影响、另一方面也是受深泓逐渐左摆的影响。同时,高滩的崩退又反过来促进了深泓的持续左摆。高滩与深泓的相互关系直接影响了斗湖堤水道中段的滩槽变化,引起了黄家湾、何家湾一带滩槽格局的不利调整。具体表现为:该位置河道左侧河床逐渐冲深,而河道右侧则成为了枯水缓流区,泥沙落淤形成浅包,浅包在蓄水以来年际变化表现为逐年淤高淤宽,挤压河道左侧航槽,使得航道弯窄,导致航道条件恶化。

演变趋势


    斗湖堤水道河道左侧滩体的冲退和上游粗沙的补给是造成右侧浅包枯水期逐渐淤积的主要原因。随着三峡工程的持续运用,河道左侧高滩的冲退还将继续,同时上游沙市河段的河床可冲层较厚,粗沙的补给还可维持较长时间,因此,河道右侧浅包枯水期淤积的现象还将继续并有可能加重,航道条件也将持续恶化。[NextPage]
    通过采用数值模拟计算的方法对本水道演变趋势进行了预测。计算采用的水沙边界条件选取了三峡水库蓄水后的实际水文年和1998大水年组成10年的系列年,即:2005~2009年+1998年+2006~2009年。模型计算结果显示,高滩的崩退对局部区域演变过程影响较为明显,南星洲洲尾及左缘高滩的崩退,使得汇流区域河道迅速展宽,两汊水流交汇角度发生调整,河心淤积体增大,并伴有零星浅包出现,航道条件向不利方向发展。以第6年98大水年为界,前5年及后4年中航道条件均持续恶化,大水年份河道内浅区大幅度冲刷,航道条件有所好转。与初始地形相比,3年末,河心浅包大幅度淤涨上延,3.5m线最窄宽度不到250m,南星洲左汊略有萎缩。6年末,经过大洪水后,南星洲左汊有所冲刷发展,洲体右缘弯顶部位有所崩退,崩退幅度约50 m。汇流区域浅包冲刷较为明显,航道条件有所改善。10年末,双石牌至青龙庙浅包再次淤涨, 3.5m航宽不足150m。

整治措施


    斗湖堤水道在蓄水后产生了不利变化趋势,其根本在于航道边界中完整高大的南星洲洲体及左岸江陵一带高滩岸线持续崩退。因此,确定本水道“以守护为主”的整治原则,即守护南星洲洲尾及左右岸线,防止主流摆动空间进一步加大,造成浅滩淤展、航道条件恶化。工程内容主要为南星洲右缘下段和江陵高滩守护工程,并对右岸已护岸线进行加固。
    模型计算结果显示,工程方案实施后,河道形态基本保持稳定,双石牌至青龙庙一带浅滩无明显淤涨趋势,前四年略有淤高,大水年有所冲刷,随后再次略有淤涨,但淤涨幅度不大。河道内其他区域冲淤变化幅度不大。从航道条件变化来看,航道条件始终保持稳定,3.5m最小航宽始终维持在250m以上。
    总体而言,南星洲尾及左岸江陵一带高滩守护的实施保证了河道边界的稳定,有效限制了汇流区域的河道展宽,河道边界的稳定保证了中枯水流量下的主流归槽,使得浅滩区域航道条件保持在较为稳定的范围之内,满足规划通航要求。[NextPage]

结语


    斗湖堤水道历史上河道单一,深槽居右侧,航道条件优良。三峡蓄水运用后,南星洲洲尾右缘及左岸江陵高滩岸坡崩退,使得汇流区域河道迅速展宽,两汊水流交汇角度发生调整,河心淤积体增大,并伴有零星浅包出现,航道条件向不利方向发展。
    斗湖堤水道河道左侧滩体的冲退和上游粗沙的补给是造成右侧浅包枯水期逐渐淤积的主要原因。随着三峡工程的持续运用,河道左侧高滩的冲退还将继续,同时上游沙市河段的河床可冲层较厚,粗沙的补给还可维持较长时间,因此,河道右侧浅包枯水期淤积的现象还将继续并有可能加重,航道条件也将持续恶化。
    针对斗湖堤水道目前存在问题及不利变化趋势,提出了 “以守护为主”的整治原则,通过控制河道边界条件,防止主流摆动空间进一步加大,使得浅滩区域航道条件保持在较为稳定的范围之内,满足规划通航要求。(作者单位:长江航道规划设计研究院)
    本项研究由 “长江中游荆江河段航道整治工程”科技专项资助。

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