三峡工程蓄水对尺八口水道航道条件的影响研究

    江凌

    

    

    

    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

    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。

    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

    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。）