三峡工程蓄水对尺八口水道航道条件影响探究

三峡工程蓄水对尺八口水道航道条件影响探究　　摘要：三峡工程蓄水后，尺八口水道河床变形剧烈，航道条件明显恶化，成为长江中游重点碍航水道。本文重点分析了三峡工程蓄水近10年尺八口水道滩槽变形特点及航道条件变化，揭示了三峡工程蓄水对其航道条件的影响，认为由于两槽争流的局面一时难以改变，尺八口水道仍存在出浅碍航的可能。关键词：荆江河段滩槽变形航道条件尺八口水道位于长江中游荆江河段的尾端，为弯道之间的过渡段，三峡工程蓄水后河床变形剧烈，航道出浅碍航。下面重点分析三峡工程蓄水近10年尺八口水道滩槽变形特点及航道条件变化，揭示了三峡工程蓄水对其航道条件的影响，为该河段航道维护、河道综合治理提供参考。河道及航道概况尺八口水道上起潘阳（航道里程262km）、下至袜子湾（航道里程248km），全长14km，由熊家洲弯曲段和过渡段组成，出口为七弓岭急弯段（图1）。图1荆江河段尾端河势图5 历史上尺八口水道及其上下游河段裁弯及撇弯频繁。随着河势控制工程及护岸工程的实施，上世纪80年代以来至三峡工程蓄水前，总体河势较稳定：主流出熊家洲弯道凹岸后，自左岸孙梁洲向右岸二洲子一带过渡，二洲子以下主流沿七弓岭弯道凹岸而下，左右两岸侧边滩发育。河床演变主要表现为过渡段主流上提、下挫，两侧边滩冲淤消长。三峡蓄水以来，七弓岭弯道主流切滩撇弯，尺八口水道河势调整，航道条件变差。尺八口水道现行航道等级为二级，航道维护类别全年按一类进行维护，年内航道水深实行分月维护方式，2009年以前，枯水期最小航道维护尺度为2.9m×80m×750m（航深×航宽×弯曲半径，下同）；2010年以来，枯水期最小航道维护水深提高到3.2m。根据《长江干线航道建设规划（2011～2015）》，“十二五”期末本水道所在的宜昌至城陵矶河段的航道尺度将提高至3.5m×150m×1000m。水沙、河床边界条件监利水文站位于尺八口水道上游50多公里，其间无分、入流，水沙条件变化可以监利站实测水文资料反映。5 三峡水库蓄水以来，监利站的来水量变化不大，三峡工程蓄水前（1950～2002年）的多年平均径流量为3576亿m3、蓄水后（2003～2012年）的多年平均径流量为3670亿m3；随着蓄水水位的抬高，来水过程有所改变，自2007年三峡水库进入“156m”及“175m”运行阶段以来，9、10月份流量明显减小，枯水期流量增加（见图2）；来沙量大幅减少，减小幅度达77%，三峡工程蓄水前的多年平均输沙量为3.58亿t、蓄水后的多年平均输沙量为0.938亿t；悬移质中值粒径粗化，由蓄水前的0.009mm、增大至蓄水后0.059mm。图2三峡工程蓄水前后监利站多年平均月均流量过程悬移质中粒径大于0.125mm的泥沙是长江中游河槽的主要组成部分。三峡工程蓄水后，由于上游河床冲刷泥沙的补给，2003～2009年粒径大于0.125mm的粗沙输移量与蓄水前相当；随着河床冲刷的下移，2010～2012年该部分粗沙仅为蓄水前的50%左右。尺八口水道右岸上部黏土层厚约30m，河岸已实施了护岸工程，侧向侵蚀受到限制；左岸由砂壤土及细沙组成，仅熊家洲弯道凹岸段已实施护岸，其它部位河岸抗冲性较小。近期滩槽变形特点三峡蓄水以来，尺八口水道左侧边滩冲低成槽、右侧深槽淤积，深泓左摆，过渡段河床宽浅变化的同时弯道段形成枯水双槽的局面。1、洲滩变化三峡工程蓄水以来尺八口水道0m（航行基准面，相当于黄海高程16.9m）滩5 体平面形态变化见图3。从图3可以看出：熊家洲凸岸边滩下段淤积，滩体左缘最大展宽375m、滩尾向下延伸1km左右；七弓岭凸岸边滩遭切割，边滩持续冲刷、后退，心滩头部冲刷后退、下段淤高及展宽。2004年～2012年，七弓岭凸岸边滩头部下移了约5.8km，目前仅在弯顶存在小范围的滩体；心滩滩顶高程由航行基面以上2.2m抬高至航行基面以上6.9m，滩体最大宽度由130m增加至1051m。图3三峡工程蓄水以来尺八口水道0m滩体平面形态变化2、深槽变化三峡工程蓄水以来尺八口水道3m（航行基准面以下，相当于黄海高程13.9m）深槽平面形态变化见图4。从图4可以看出：上深槽左摆，下深槽上段淤积，2010年与上深槽3m等深线断开；而七弓岭弯道凸岸侧河床冲深成槽，并不断左摆、上延，2010年与上深槽3m等深线贯通而形成左槽，此后左槽进一步冲深发展。从深泓的平面变化来看，2010年以来深泓已摆至左岸侧。图4三峡工程蓄水以来尺八口水道3m深槽平面形态变化浅滩演变特点5 该水道浅滩位于二洲子附近、两弯道凹岸深槽之间的过渡段。浅滩年内变化总体上遵循“涨淤落冲”的规律（见图5），且其冲淤特性与河床平面形态变化密切相关。三峡水库蓄水以前，河道两侧边滩能维持基本完整，汛后水流归槽冲刷能力较强；三峡水库蓄水以来，过渡段凸岸侧边滩基本冲失，河道展宽，加上凸岸侧河床冲深成槽引起水流分散，过渡段浅滩退水冲刷难度加大，汛后退水相对较快的年份出现多槽口争流、无明显主槽的局面。目前，虽然深泓已摆至凸岸侧，但是由于凹岸侧深槽仍较深，短时间内两槽争流的局面难以改变，浅滩仍存在出浅碍航的可能。图5尺八口水道浅滩水位、水深变化图航道条件变化根据2000年以来实测地形资料，对本河段枯水期航道条件进行核查，核查结果见表4-1。可以看出，2009年以前，各届枯水尺八口水道大部分时段内航道实际水深能够满足3.5m×150m的规划要求；2009-2010届枯水，由于主流初步撇弯切滩，凸岸侧左槽发育尚不完全，凹岸侧深槽仍吸流作用较强，水流分散，引起汛后退水时浅滩冲刷不及时，航道水深不足3.5m×150m的规划要求；2010年以来，随着左槽的不断冲深发展，航道条件逐渐改善。表1近期尺八口水道枯水期航道条件核查结语三峡蓄水以来，尺八口水道冲滩淤槽，深泓左摆，出现枯水双槽争流的局面，航道条件恶化。由于河道内两槽争流的局面一时难以改变，浅滩仍存在出浅碍航的可能。（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。）5