長(zhǎng)江黑沙洲河段水沙條件變化對(duì)河勢(shì)演變影響分析研究

長(zhǎng)江黑沙洲河段水沙條件變化對(duì)河勢(shì)演變影響分析研究

Summary：河勢(shì)調(diào)整嚴(yán)重威脅兩岸的防洪設(shè)施、人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，如何將河勢(shì)調(diào)整的不利影響降到最低，需要提前進(jìn)行河勢(shì)演變分析。本文收集了不同時(shí)期黑沙洲河段崩岸資料、水下地形資料以及黑沙洲河段左右汊分流、分沙比等資料，結(jié)合河道沖淤變化、水沙條件的變化以及河道地形固定斷面變化，對(duì)黑沙洲進(jìn)口單一段以及左右汊的演變趨勢(shì)進(jìn)行了分析，得出了長(zhǎng)江黑沙洲河段下一步的河勢(shì)演變趨勢(shì)，并提出了為避免河勢(shì)出現(xiàn)大的變化，需盡快對(duì)現(xiàn)有護(hù)岸工程全面加固的守護(hù)方式，使其能持續(xù)發(fā)揮對(duì)河勢(shì)的控制作用。Keys：河勢(shì)演變；分流比；分沙比；變化趨勢(shì)1河段基本情況黑沙洲河段（圖1-1）上起繁昌縣荻港鎮(zhèn)與銅陵河段相接，下至三山河口（頭棚）與蕪湖河段相連，干流河道全長(zhǎng)26.5km（以右汊計(jì)）。河段進(jìn)、出口均為單一段，進(jìn)口段右岸有鳳凰磯、板子磯兩個(gè)天然山磯控制，分汊段內(nèi)有天然洲、黑沙洲并列江中，將水流分為左、中、右三汊，是典型的鵝頭型分汊河道（圖1）。目前，右汊為主汊。上游銅陵河段主流沿右岸下行進(jìn)入本河段的單一河道，在板子磯下第一次分流，主流進(jìn)入天然洲右汊，支流進(jìn)入天然洲左汊，支流在黑沙洲頭再次分流，一股進(jìn)入中汊（天然洲與黑沙洲之間汊道），另一股進(jìn)入黑沙洲左汊。三汊水流在高安橋一帶匯流，進(jìn)入出口單一段，貼右岸高安~保定圩下行，至三山河口進(jìn)入蕪湖河段。河段左岸屬無(wú)為縣、鳩江區(qū)管轄，沿江筑有無(wú)為大堤，右岸歸繁昌縣，沿江建有高安~保定圩江堤。河段內(nèi)主要崩岸點(diǎn)有左岸援洲及小江壩、右岸高安~保定圩、黑洲頭、天然洲右緣。圖1黑沙洲河段示意圖2崩岸情況歷史上，黑沙洲河段曾發(fā)生多次嚴(yán)重崩岸及河道的變遷。經(jīng)過(guò)六十多年的河道治理及護(hù)岸工程建設(shè)，目前，總體河勢(shì)相對(duì)穩(wěn)定，強(qiáng)烈崩岸及河道變遷得到一定程度的控制。但由于部分防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)低、局部河勢(shì)調(diào)整，崩岸險(xiǎn)情仍時(shí)有發(fā)生。尤其上世紀(jì)九十年代中期多年連續(xù)大洪水（如1995年、1996年、1998年和1999年的洪水），水位高、流量大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、造床作用劇烈，致使河岸崩塌時(shí)有發(fā)生。近年來(lái)發(fā)生的崩岸較多（表1），有典型崩岸有天然洲崩岸：位于黑沙洲河段天然洲頭右緣中部，2007年航道整治工程在天然洲頭右緣建設(shè)了3座丁壩后，2008年9月14日，在1#丁壩下游發(fā)生崩窩，崩長(zhǎng)130m，崩寬40～50m；2008年9月27日，在2#丁壩下游發(fā)生強(qiáng)烈崩岸，崩長(zhǎng)380m，崩寬160m，部分圩堤及17戶(hù)房屋倒入江中。2010年9月2日在2008年9月27日發(fā)生的崩窩下游約230m處再次發(fā)生崩窩，崩窩長(zhǎng)120m，寬50m，4戶(hù)民房崩入江中，周?chē)?2間房屋倒塌，轉(zhuǎn)移受災(zāi)人口109人。黑沙洲河段歷年崩岸情況統(tǒng)計(jì)表（截止2019年5月）序號(hào)所在縣區(qū)所屬堤防崩岸區(qū)

名稱(chēng)岸別崩岸位置崩岸區(qū)長(zhǎng)度

（km）1無(wú)為縣無(wú)為大堤援洲左岸援洲段2.52鳩江區(qū)無(wú)為大堤小江壩左岸小江壩~南垅九號(hào)溝電排站73鳩江區(qū)黑沙洲黑沙洲頭江心洲洲頭及右緣2.54鳩江區(qū)天然洲天然洲頭江心洲洲頭左右緣55繁昌縣蕪湖江堤荻港右岸荻港0.26三山區(qū)蕪湖江堤高安保定圩右岸0+800~15+150143、水沙條件變化分析（1）分流比變化數(shù)據(jù)顯示：2007年-2020年黑沙洲河段黑左分流比逐漸變大，由39.5％變?yōu)?2.3％；黑右分流比逐漸變小，由60.5％變?yōu)?7.7％；水流在逐漸壓向左汊，黑沙洲河段不同時(shí)段具體分流變化見(jiàn)表2。表2黑沙洲河段不同時(shí)期分流比統(tǒng)計(jì)表序號(hào)斷面號(hào)施測(cè)日期水位(m)分流比(%）1黑主12007/03/07黑左12.1735.7黑右12.2164.32黑主12010/11/12黑左13.941.8黑右13.8958.23黑主12018/04/28黑左14.6343.9黑右14.6656.14黑主12020/06/24黑左18.4344.6黑右18.4255.4（2）分沙比變化數(shù)據(jù)顯示：2007年-2020年黑沙洲河段黑左分沙比逐漸變大，由39.5％變?yōu)?2.3％；黑右分流比逐漸變小，由60.5％變?yōu)?7.7％；水流在逐漸壓向左汊，黑沙洲河段不同時(shí)段具體分沙變化見(jiàn)表3。表3黑沙洲河段不同時(shí)期分沙比統(tǒng)計(jì)表序號(hào)斷面號(hào)施測(cè)日期水位(m)輸沙率(kg/s)分沙比(%）1黑主12007/03/07黑左12.17736.057.6黑右12.21542.042.42黑主12010/11/12黑左13.9707.047.5黑右13.89781.052.53黑主12018/04/28黑左14.63814.440.7黑右14.661186.559.34黑主12020/06/24黑左18.43159050.2黑右18.42158049.8（3）分流、分沙對(duì)比分析1995年以后，左右汊分流變化較大，右汊呈迅速增長(zhǎng)之勢(shì)，近期在60%左右。隨著水位的不同，左、右汊分流比有所變化，高水位時(shí)，右汊分流比有所減小，左汊分流比則有所增大。左右汊分沙變化與分流變化基本一致，就同期總體而言，左汊分沙比大于分流比，而右汊分沙比小于分流比（見(jiàn)圖2）。圖2黑沙洲河段左右汊分流、分沙對(duì)比圖（4）沖淤變化從1986年~2020年期間，河段沖淤變化各不相同。1981年~1986年測(cè)次表現(xiàn)為沖刷，沖刷量約為53萬(wàn)立方米。1986年~2002年表現(xiàn)為淤積，淤積量約為88萬(wàn)立方米。2002年~2006年表現(xiàn)為沖刷，沖刷量約為42萬(wàn)立方米。2006年~2010年也表現(xiàn)為沖刷，但是沖涮量較小，只有約11萬(wàn)立方米。2010年~2016年測(cè)次再次表現(xiàn)為沖刷，且沖刷量急劇增加，約為上一個(gè)測(cè)次的26倍，沖刷量約達(dá)到290萬(wàn)立方米。2016年~2020年測(cè)次也同樣表現(xiàn)為沖刷，沖刷量約為137萬(wàn)立方米，具體統(tǒng)計(jì)見(jiàn)下圖（圖3）。圖3黑沙洲河段不同時(shí)段沖淤量分布4河勢(shì)演變分析（1）進(jìn)口單一段荻港～天然洲頭河道長(zhǎng)約6.5km，為河段進(jìn)口單一段。水流進(jìn)入本河段后，在右岸鳳凰磯、板子磯兩大天然節(jié)點(diǎn)處居中偏右下行，在板子磯進(jìn)行第一次分流，主流進(jìn)入天然洲右汊，次流進(jìn)入天然洲左汊。1976～1995年間，分流點(diǎn)較為穩(wěn)定，均在板子磯下400～500m范圍變化。1995年后，板子磯挑流作用減弱，分流點(diǎn)逐年下移并右擺，其中，1995～1997年間分流點(diǎn)下移750m、右擺100m，1997～1998年間分流點(diǎn)下移100m、右擺100m，1998～2003年分流點(diǎn)再度下移150m，同時(shí)進(jìn)入在天然頭的主流再一次分流，自2003年以后，進(jìn)入右汊的主流分為兩股，一股從板子磯下分流后沿右岸進(jìn)入右汊，另一股在天然洲頭貼天然洲頭及其右緣進(jìn)入右汊。2003～2010年，天然洲頭前分流區(qū)進(jìn)一步下移，進(jìn)入右汊的主流已完全轉(zhuǎn)移至河道左側(cè)天然洲右緣。2010～2020年，天然洲頭前分流區(qū)繼續(xù)下移，進(jìn)入右汊的主流貼靠左側(cè)天然洲右緣。黑主1斷面（圖4）：位于河段進(jìn)口板子磯，受板子磯控制，河道總體較為穩(wěn)定。深槽位于右側(cè)，2008~2020年左岸岸坡先沖后淤，近期呈小幅淤積態(tài)勢(shì)，右岸岸坡近期處于沖淤交替階段，變化幅度不大。圖4黑主1斷面（2）天然洲右汊汊道進(jìn)出口右岸均為山磯節(jié)點(diǎn)，多年來(lái)主流在進(jìn)出口段貼岸沖刷，變化不大；位于中間彎道段，主流擺動(dòng)幅度較大，1976～1995年深泓右擺500m，1995～1998年左擺150m，2003年以后主流走向發(fā)生大的改變，主流由1998年貼靠右岸下行轉(zhuǎn)向貼靠左岸天然洲右緣下行。從分流點(diǎn)的不斷下移到后來(lái)的主流改至左側(cè)貼天然洲右緣下行的演變過(guò)程中，天然洲頭及其右緣上段產(chǎn)生大幅度崩退，如1995年以前，左岸天然洲岸線上半段沖淤交替，下半段呈單向沖刷，1995～1998年，天然洲頭及其右緣上半段開(kāi)始沖刷崩退，0m岸線最大崩退700m，而下半段淤積幅度達(dá)350m；與2003年水下地形圖比較，1976～2003年，天然洲頭崩退1.4km，其中1997年以后，崩退幅度增大，年崩率達(dá)100m/a，期間洲頭右緣也以同樣的速度在崩退。2002年在天然洲頭及右緣上段實(shí)施護(hù)岸工程后，洲頭及右緣大幅度崩退的局勢(shì)得到初步控制，但崩岸呈向下發(fā)展的趨勢(shì)，原來(lái)處于微淤狀態(tài)的彎道下段轉(zhuǎn)為沖刷，天然洲尾處于崩退的態(tài)勢(shì)。2012～2014年先后對(duì)天然洲右緣陸續(xù)實(shí)施了應(yīng)急護(hù)岸工程，受2020年洪水影響，巴毛山帶對(duì)岸天然洲右緣近岸出現(xiàn)了-20m沖刷坑。黑右1斷面（圖5）：位于汊道中上段，1986年以前，斷面屬于寬淺型，河底高程在-5m左右，水流比較分散，沒(méi)有形成穩(wěn)定的流路。上世紀(jì)九十年代后，天然洲頭受沖崩退，汊道受沖，分流比增大，河槽沖深下切，斷面最深達(dá)-10m，之后，隨著進(jìn)口單一段分流點(diǎn)的不斷下移，天然洲頭進(jìn)一步受沖崩退，汊道進(jìn)口主流改走天然洲右緣，汊道左側(cè)河床急劇沖刷，2003年，主流切割天然洲頭右緣，在天然洲右緣形成深槽區(qū)，并逐漸沖刷發(fā)展，至2008年長(zhǎng)達(dá)2.5km，幾乎與出口段深槽貫通。2007年航道整治工程實(shí)施后，該斷面位于2#與3#壩之間，從斷面圖可看出，2008～2010年左深槽呈橫向展寬之勢(shì)，右側(cè)河床沖淤變化不大。2010～2016年左深槽略有左擺態(tài)勢(shì)，深槽右緣淤積，右側(cè)近岸深槽沖刷下切約2m。2016~2020年，深槽向右擴(kuò)展，雙W結(jié)構(gòu)進(jìn)一步加強(qiáng)。圖5黑右1斷面（3）天然洲左汊（泥汊至黑沙洲頭）泥汊～黑沙洲頭河道位于天然洲左側(cè)，長(zhǎng)約6.5km，為順直型河道。上游水流受板子磯挑流后，一股水流進(jìn)入天然洲右汊，另一股水流經(jīng)泥汊進(jìn)入天然洲左汊。1976、1986年進(jìn)入左汊的水流在泥汊鎮(zhèn)～季埂一帶貼岸，九十年代后頂沖點(diǎn)下移至神塘圩的新埂頭一帶，較1986年下移2500m，同時(shí)在下移過(guò)程中深泓線逐漸向天然洲頭靠近，是造成天然洲頭大幅度崩退的主要原因。1998年前左岸泥汊至神塘圩一帶岸線變化不大，處于小幅度沖刷狀態(tài)，之后，左汊進(jìn)口一直處于左淤右沖的變化階段，天然洲實(shí)施河勢(shì)控導(dǎo)工程后，右岸崩退的格局有所緩和。如右岸天然洲左緣0m岸線1976～1998年表現(xiàn)為中上段沖刷，中下段淤積，其中1997～1998年，天然洲左緣受沖范圍約為2.4km，下段淤積范圍達(dá)3.0km。1998年以后，進(jìn)入左汊的主流右擺下移，左岸泥汊一帶開(kāi)始產(chǎn)生淤積，右岸天然洲左緣上段處于崩退狀態(tài)，之后至2010年，該段左淤右沖的范圍及幅度進(jìn)一步增大，左岸1998~2010年，泥汊~季埂一帶淤積范圍延長(zhǎng)至4.5km，最大淤積幅度達(dá)340m，右岸天然洲左緣崩退范圍延長(zhǎng)至3.8km，崩退寬度最大達(dá)520m。2010~2016年，左汊進(jìn)口段主流右擺，左岸季埂一帶邊灘繼續(xù)淤積，幅度在60~300m，天然洲洲頭左緣岸線沖刷后退，0m岸線最大沖刷后退約160m，近岸深槽沖刷下切約4m。2016~2020年，左汊進(jìn)口段主流持續(xù)右擺，天然洲洲頭左緣岸線全線沖刷后退約100m。典型斷面變化見(jiàn)下圖（圖6）圖6黑左1斷面5河勢(shì)演變研究結(jié)論由于上游銅陵河段局部河勢(shì)尚未穩(wěn)定，太陽(yáng)洲尾下出口單一段主流頂沖部位不斷下移，黑沙洲河段進(jìn)口單一段的板子磯挑流作用將繼續(xù)減弱，板子磯下分流點(diǎn)繼續(xù)下移并右擺。天然洲護(hù)岸工程的實(shí)施，有效地遏制了洲頭的劇烈崩退，但前期洲頭的崩退拓寬了右汊口門(mén)，分流比增加較明顯，雖然入流條件不如左汊，但其流程短而順直，汊道內(nèi)主流的左移使其進(jìn)口入流條件趨于改善。天然洲護(hù)岸工程實(shí)施后，汊道分流比增加的趨勢(shì)有所減緩，汊道正處于調(diào)整趨于穩(wěn)定的進(jìn)程中。隨著近幾年對(duì)天然洲右緣護(hù)岸工程的實(shí)施，天然洲右緣崩岸得到一定程度遏制，天然洲右緣岸線近期相對(duì)穩(wěn)定。天然洲與黑沙洲間汊道淤積衰亡，中汊因天然洲左緣的淤長(zhǎng)封堵了汊道口門(mén)，加上河道平面形態(tài)的日趨彎曲，出流不暢等不利因素的存在，汊道淤積衰亡。因河道進(jìn)口有板子磯的穩(wěn)定挑流，使左汊有較好的天然入流條件，左汊主流長(zhǎng)期貼靠援洲和彎道段小江壩，該段局部岸坡沖刷后退，深槽刷深，岸坡較陡，均須加強(qiáng)守護(hù)。汊道出口匯流點(diǎn)相對(duì)穩(wěn)定，保定圩下段汪家套～頭棚一帶江岸仍將長(zhǎng)期處于貼岸沖刷態(tài)勢(shì)。6結(jié)語(yǔ)在上游來(lái)沙大幅減少和三峽工程攔沙的影響下，黑沙洲河段治理應(yīng)根據(jù)河勢(shì)變化發(fā)展趨勢(shì)和河段特點(diǎn)等分析確定治理方案。從有利于河勢(shì)穩(wěn)定和沿江工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展以及防洪、航運(yùn)、碼頭、港口、城鎮(zhèn)建設(shè)需要,盡快對(duì)現(xiàn)有護(hù)岸工程全面加固，使其能持續(xù)發(fā)揮對(duì)河勢(shì)的控制作用，避免河勢(shì)出現(xiàn)大的變化是當(dāng)前最緊迫的任務(wù)。Reference：［1］楊月明朱大勇韓昌海劉東風(fēng)等著.皖江城市帶長(zhǎng)江水沙變化與河勢(shì)演變研究［M］.合肥工業(yè)大學(xué)出版社，2017.［2］劉東風(fēng)．長(zhǎng)江安徽段河道沖淤變化分析［J］．江淮水利科技，2013（06）：26-28.［3］曾慧?。L(zhǎng)江下游典型分