蘆家河~江口河段河床演變分析及一期整治工程效果初探
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作者: 余大杰 于海波
通過對三峽蓄水后蘆家河~江口河段近期河床演變分析及一期整治后所產生的效果研究，探求航道維護措施及下一步治理思路。
蘆家河～江口河段位于長江中游上荊江河段枝江市境內，上起松滋口，下至大埠街，全長29 km，該河段處于山區河流向平原河流過渡的末端，進口距宜昌市約71 km，河段上有中游著名蘆家河、枝江、江口等礙航淺水道。
水文、泥沙特征
該河段徑流及泥沙主要來自宜昌以上的長江干流，水位特征可用馬家店水位站資料代表。
三峽蓄水前，宜昌站多年平均流量為13847m3/s，1982年后(葛洲壩已蓄水運用)，枝江馬家店歷年最高水位45.26m(1989年7月14日)，歷年最低水位31.45米(1993年2月14日)。該河段最高水位出現在7～9月份，最低水位出現在2～3月份。三峽175米蓄水運用后其航運調度要求是：①按葛洲壩下游水位（廟嘴）不低于39.0m的標準。②蓄水前控制壩前水位上升速度，逐步減少下泄流量，一般情況下泄流量不小于6500m3/s，最小下泄流量不低于5000 m3/s。
推移質輸沙量：三峽水庫蓄水后，對宜昌站推移質（沙+卵石）輸移量影響較大，2003～2006年輸沙量變化在0.09~1.1×108t之間，4年平均為0.70×108t，僅為葛洲壩水庫蓄水前、后的13.6%和16.4%。2009年三峽水庫上游來沙量減少明顯，加之三峽大壩攔截了長江上游來沙的80.4%（2003至2008年為70.6%），導致壩下輸沙量大幅減少。2007年輸沙量為0.527億噸，2008年則為0.320億噸，2009年為0.351億噸。三峽水庫蓄水后，宜昌站推移質（卵石、沙）中值粒徑明顯粗化，床沙平均中值粒徑從2003年11月的0.638mm增大到2009年10月的19.4mm，增幅達29倍，河床組成從蓄水期的沙質河床或夾砂卵石河床，逐步演變為卵石夾沙河床。
河床演變規律
三峽工程蓄水運用以來,蘆家河水道青黃不接的礙航局面得到了改善,主航道一直穩定在沙泓,而石泓淤積,加上采石船亂采亂挖后遺棄石堆,石泓已不具備作為過渡航槽的可能。年際間，沙泓沖淤基本平衡，特別是毛家花屋至姚港段，多年來一直比較穩定，年際間變化不大，沖淤幅度約為1～2m。該水道局部水流條件較差，流速、比降較大的部位在毛家花屋～姚港一帶，此段枯水比降大于中、洪水期比降，這種比降大、水流急的不利水流條件對船舶的安全航行，特別是上行船舶航行帶來很大困難。近幾年航道部門主要通過調標確保通航尺度，一旦洪水期及三峽蓄水期水位下降幅度較大，河床沒有得到有效沖刷，則需要對蘆家河進口采取疏浚工程措施，同時毛家花屋～姚港一帶由于卵石層面較高，航道維護困難較大。
枝江水道為順直分汊水道，有上下兩個淺區，受上游蘆家水道影響，演變規律恰與蘆家河水道相反，呈現順直河道“漲沖落淤”的規律。由于汛期大量泥沙在蘆家河水道沙泓落淤，枝江水道下淺區在汛期總體處于沖刷狀態；汛后退水期，蘆家河水道大量淤沙沖刷下移至枝江水道，因而總體處于淤積狀態。多年來枝江水道上淺區枯水地形依然穩定，河床較難沖刷，年際、年內沖淤幅度很小。枝江水道下淺區年際間有沖有淤，從河槽形態變化看，水陸洲尾、張家桃園邊灘以及董市夾下口三者的沖淤變化影響枝江下淺區的演變，當出現水陸洲尾在退水過程中淤積下延的方向呈散亂的橫向發展或者張家桃園邊灘向航道中淤積延伸，董市夾下口出現寬深倒套這樣的河槽形態時，下淺區的航道條件容易惡化?？傮w上枝江水道其礙航特性上、下淺區各不相同：上淺區為河床高程較高且難于沖刷而水深不足礙航；下淺區為出現沙埂沖刷不及而水深不足礙航。上淺區航道條件好壞主要取決于枯水期水位高低，其航道水深與水位呈同步減少或增加趨勢，下淺區受來水來沙條件的影響，主要表現在洪水持續時間較長和汛后上游來沙量的大小上，即汛后上游來沙量大的年份和枯水時間持續長的年份，航道條件不易保障，枝江水道上淺區2005年航道部門主動作為，通過工程措施將一些亂石堆進行清理形成基建挖槽，航寬100米。近幾年航道部門加大航道行政管理，禁止挖沙船在此區域亂采亂挖，基建挖槽保護得較好，枯水季節利用挖槽通過調標確保枯水期航道維護水深，下淺區的沙質河床礙航問題07、08、09年均通過工程船舶維護性疏浚、航道部門調標等措施確保枯水期航道維護水深。
江口水道屬微彎分汊河段，主支汊較為穩定，局部沖刷主要與來水來沙條件有關。其演變規律表現為年內“漲沖落淤”，多年來總體河勢未變，但吳家渡過渡段淺區總體有所淤積，柳條洲近幾年主流持續頂沖洲頭，致使洲頭沖刷，洲頭低灘淤積上長，枯水期發育較早?？菟谒粷q落變化對江口的沖淤過程影響較大，一般當水位退幅較大并持續退落時，航道條件出現緊張局面，在汛后及枯水位退落時，當上柳條洲尾泥沙淤積下延，吳家渡邊灘向航道中淤積，兩者發展到一定程度時就在吳家渡至七星臺的跨河過渡段上形成一道沙埂，航道水深不能滿足分月維護水深，就會出淺。三峽工程蓄水運用以來,江口水道整體呈淤積狀態,特別是右汊深槽大范圍淤積,導致航道形勢惡化,成為枯季航道維護重點水道,近幾年航道部門在其過渡段采用了禁航疏浚、疏浚守槽、開放備用槽等超常規維護手段進行維護,才得以保證枯水期航道維護水深。
一期工程整治目標、思路及方案
1、整治目標和整治標準
整治目標。長江中游河道為沖積型河道，分布有大量的、形態各異的成形淤積體，其中具有一定規模的淤積體通常稱為灘體（江心灘或邊灘），是構成河道的重要組成部分。三峽蓄水以來的原型觀測資料顯示，隨著“清水下泄”， 枝江～江口河段里水陸洲、柳條洲出現洲頭退縮、灘體面積沖刷減小的不利變化，張家桃園、水陸洲、吳家渡邊灘高程也出現了沖刷降低的趨勢。今后隨三峽運用時間的推移，上游來沙量進一步減少，壩下河道內各洲灘將進一步沖蝕，且難以恢復，對航道條件極為不利。如果不及時對目前已開始遭到沖刷破壞但尚還保持高大完整的洲灘進行守護，任其沖刷發展，等到洲灘沖失、沖亂，不易恢復，航道條伴明顯變差時再實施整治工程，不僅會加大今后治理難度，同時工程量及投資也將大大增加。因此，為了遏制三峽工程蓄水運用后由于洲灘沖失、沖亂對航道條件造成的不利影響，一期工程目標通過鞏固洲灘、穩定航槽，控制水位降幅引起河床下切及部分河段“坡陡流急”等礙航問題。以達到穩定基本的航道格局、改善航道條件的目的。
整治標準。通過工程措施穩定該河段灘槽格局，控制水位降幅，改善通航條件，使該段航道尺度滿足2.9m×150m×1000m（航深×航寬×彎曲半徑），在2010年之前完成全部工程項目，確保該段航道安全暢通。
2、整治原則
根據本河段的河床地質、演變規律及蓄水后發展趨勢，順應河道演變規律，以三峽近壩河段整體為對象，實施系統治理，既要考慮枝江、江口等重點河段自身的特點，又要考慮蘆家河及近壩段的相互聯系和影響；同時，與水利部門河道治理規劃相協調，充分考慮整治后對水位降幅、防洪、港口碼頭、其他涉水建筑物的影響及兩岸經濟發展的需要。
3、整治思路
充分利用河道自身條件，順應各重點水道演變規律，統籌兼顧，綜合考慮，分步實施，首先對水陸洲、張家桃園低灘、柳條洲等單洲灘進行護灘加固，穩定航槽，控制水位降幅，改善通航條件，然后系統治理，提高航道維護水深，徹底改善通航條件。
4、整治方案
根據分析和上述整治目標、思路及整治原則。本河段一期整治建設內容有
水陸洲洲頭低灘和右緣邊灘護帶7條，水陸洲洲頭和右緣中上段護岸784米，水陸洲串溝鎖壩1道，位于航道里程539～543 km，張家桃園邊灘護灘帶4條，位于航道里程約535～537 km，柳條洲右緣及尾部護岸2278米，吳家渡邊灘護底帶5條及七星臺護岸腳1400米，位于航道里程約523～526 km。
5、工程整治效果初步分析
根據交通運輸部分別以交規劃發【2009】143號《關于長江中游枝江～江口河段航道整治一期工程可行性研究報告的批復》2009年3月24日及交水發【2009】453號《關于長江中游枝江～江口河段航道整治一期工程初步設計的批復》2009年8月31號批準該工程建設。目前一期工程大部分沉排全部完成，工程施工后，有效鞏固了洲灘的沖刷，遏制三峽水庫蓄水運用“清水”下泄對本河段沿程沖刷，從測量中心比降觀測來看，水位下降趨勢減弱，但一期工程實施時間不久，還需要今后長期跟蹤觀測分析，摸清整治后對航道帶來的新變化，以便更好調整二期整治工程思路。
治理思路
總體來講，三峽蓄水運用后給中下游帶來了許多不利影響，如①“清水”下泄，壩下游河床長距離沿程沖刷，引起水位下降，蘆家河、枝江水道局部卵石河床難以下切產生水深不足而礙航問題，河段內因局部沖刷差異產生流速大、比降陡的“坡陡流急”礙航問題；②河床沖刷引起局部河勢調整對航道條件帶來不利影響，如分叉河段的主支叉格局變化，長直河段的深泓上下移動和左右擺動等；③汛后蓄水下泄流量大幅度減小，減弱了蘆家河、江口淺灘水流歸槽沖刷能力，不利于枯水航槽的形成；④部分河段河床組成為砂卵石，沖刷后形成抗沖保護層，上游河床沖刷帶來的河沙，在寬淺處淤積改變原有的灘槽形態，形成新的礙航問題，對航道維護和治理增加很大難度。根據《長江干線航道發展規劃》和“十二五”期長江航道黃金水道建設總體推進方案，到2020年，長江水運要實現現代化，航道部門通過系統治理，逐漸提高維護水深，而處于近壩航道的蘆家河水道、枝江～江口河段航道整治控導工程實施將有效改善中游近壩航道通航條件。鑒于三峽水庫至今蓄水歷時還不長，對蓄水影響及新的變化規律，尚需繼續進行觀測和深入研究，不斷總結經驗、提出對策。但考慮到隨著長江水運和沿江經濟的發展和需求，航道尺度將不斷提高，屆時還可能出現新的礙航或潛在礙航淺灘。
建議：①進一步加強本河段原型觀測和分析工作，同時盡快啟動宜昌至大埠街河段長河段系統整治前期工作；②增強與相關部門溝通協作，盡早對蘆家河水道毛家花屋～姚港段卵石層面進行開挖，減少流速，降低比降；③從近幾年測圖表明，枝江水道上淺區基建挖槽相對較穩定，但枯水期航道較窄，船舶碰撞航標較頻繁，其原因受挖槽周邊散亂石碓限制，應盡早對亂石堆清除，改善通航條件，提高航道維護水深，適應長江航運及沿岸經濟需要。
（作者單位：長江宜昌航道局）
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