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長江中游界牌河段已建航道整治工程效果分析

2013-08-29 07:30劉萬利李旺生朱玉德張明進(jìn)余新明
水道港口 2013年3期
關(guān)鍵詞:界牌丁壩河段

劉萬利,李旺生,朱玉德,張明進(jìn),余新明,陸 英

(1. 清華大學(xué) 水利水電工程系水沙科學(xué)與水利水電工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100084;2.交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所 工程泥沙交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,天津300456;3. 長江航道局,武漢430010)

長江中游界牌河段航道整治工程于1994 年冬季正式施工,于2000 年枯季完工,該工程包括固灘導(dǎo)流、航道疏浚及丁壩工程。工程實(shí)施后,右岸邊灘淤高、完整,過渡段縮窄,水流得以集中,使得枯水航深增加;左汊(新堤夾)分流比增加,河槽刷深。

需要指出的是,工程實(shí)施后,螺山邊灘的下延趨勢仍未停止,并導(dǎo)致過渡段水流小范圍擺動(dòng)。同時(shí)新淤洲頭部魚嘴工程由于臨近主流而常年處于沖刷狀態(tài),其穩(wěn)定狀況令人擔(dān)憂。此外,新堤夾分流比的增加,減少了右汊主航道的分流量,從而可能帶來新的航道問題[1-6]。作為長江“黃金水道”上的第一個(gè)航道整治工程,其工程效果的分析和總結(jié)對(duì)于今后其他河段的整治具有十分重要的指導(dǎo)意義。

1 河段概況

1.1 研究河段基本概況

界牌河段位于武漢上游180 km,上起楊林山,下止石碼頭,全長38 km(圖1),左岸為湖北省洪湖市,右岸為湖南省臨湘市。該河段整治前為長江中游重點(diǎn)礙航淺灘之一,以河勢不穩(wěn)定著稱,河段內(nèi)還存在較大范圍的堤防險(xiǎn)工段、港口淤塞等方面問題。

本河段為順直展寬分汊型河段,以谷花洲為界,上段順直單一,下段分汊。進(jìn)口為楊林山、龍頭山節(jié)點(diǎn)控制,河寬僅1 100 m,以下逐步放寬至新堤一帶,最大河寬達(dá)3 400 m,出口處河寬又縮窄為1 670 m。其中楊林山至螺山段呈藕節(jié)狀,河段內(nèi)兩岸交替發(fā)育邊灘,螺山附近主流擺動(dòng),多數(shù)年份居左。螺山至復(fù)糧洲河寬沿程變化不大,平均寬約2 200 m,通常沿左岸為深槽,右岸為邊灘,即右邊灘。下復(fù)糧洲以下河道逐漸展寬并出現(xiàn)江心洲(新淤洲、南門洲)分汊。一般情況下左汊(新堤夾)為支汊,右汊為主汊,兩汊在石碼頭處匯合。在右邊灘尾與新淤洲洲頭之間,主流自左岸向右岸的過渡,稱為過渡段。

1.2 工程簡介

由于本河段順直段過長,整治前界牌河段河勢極不穩(wěn)定,存在的主要問題是:在順直段內(nèi)產(chǎn)生犬牙交錯(cuò)邊灘,受邊灘下移的影響,過渡段主流易大幅度的下移上提,導(dǎo)致洲、灘極不穩(wěn)定,航道容易出淺,維護(hù)困難;此外還存在因主流常年擺動(dòng),頂沖點(diǎn)不斷變化,兩岸堤防出現(xiàn)較長范圍的險(xiǎn)工段,防洪壓力巨大,新堤夾內(nèi)常年淤塞,洪湖港作業(yè)條件差等問題。因此,首先由交通部門提出的航道整治工程后來發(fā)展為交通、水利部門聯(lián)合進(jìn)行的綜合治理工程。

界牌河段航道整治工程的研究起自1973 年,1989 年完成工可研報(bào)告,1993 年工可批復(fù),1994 年完成初步設(shè)計(jì)并得以批復(fù),1994 年冬季開工,2000 年正式通過了交通部的驗(yàn)收。實(shí)施完成了新淤洲洲頭的一座魚嘴、新淤洲和南門洲之間的一座鎖壩、右岸邊灘上的14 道丁壩、洪湖港進(jìn)港航道疏浚工程等4 個(gè)工程區(qū)(圖1)。

2 水文、泥沙特征

2.1 三峽水庫蓄水運(yùn)用前來水來沙

螺山水文站位于本河段內(nèi),根據(jù)螺山站1950~2002 年的資料統(tǒng)計(jì),本河段多年平均流量為20 300 m3/s,歷年最大流量為78 800 m3/s(1954 年8 月7 日),歷年最小流量為4 060 m3/s(1963 年2 月5 日);多年平均輸沙量為4.13 億t,最大輸沙量為6.15 億t(1981 年),最小輸沙量為2.48 億t(1994 年);多年平均含沙量0.65 kg/ m3,最大含沙量5.66 kg/m3(1975 年8 月12 日),最小含沙量0.048 kg/ m3(1954 年2 月1 日)。

本河段來水來沙年內(nèi)變化較大,汛期(5~10 月)水量占全年的73%~74%,輸沙量占全年的85%~87%。最大流量及最大沙量均發(fā)生在7~8 月,最小流量、最小沙量則發(fā)生在1~2 月。年徑流量主要集中在主汛期7~9月,約占全年的43.2%,而枯水期12~3 月則只占全年的13.6%;與徑流量相比,輸沙量更加集中,主汛期7~9月輸沙量占全年的59.1%,而枯水期12~3 月則僅占全年的6.5%。

根據(jù)螺山站1998~2002 年資料統(tǒng)計(jì),懸移質(zhì)平均中值粒徑為0.015 mm,在懸移質(zhì)泥沙總量中,粒徑d>0.10 mm 的沙重占19%,粒徑d>0.07 mm 的沙重占27%左右。

2.2 三峽水庫蓄水運(yùn)用后來水來沙

據(jù)螺山站2003~2009 年資料統(tǒng)計(jì),三峽水庫蓄水運(yùn)用以來,螺山站一直出現(xiàn)中小水沙年份,年均來水量較蓄水前減少約9%,來沙量減少75%,特別是2006 年來水量減少最多,達(dá)27%,來沙量減少86%。

三峽水庫蓄水運(yùn)用后,螺山站懸移質(zhì)級(jí)配d50和粒徑d<0.016 mm 部分變化不大,但粒徑d>0.016 mm 的沙重分量增大,其中粒徑d>0.10 mm 的沙重占32%,粒徑d>0.07 mm 的沙量約占總沙重的38%。

由于三峽水庫的蓄水運(yùn)用,使下泄沙量銳減,雖然下游河段沿程含沙量有所恢復(fù),但至螺山站總的來沙量僅是建庫前的33.9%,粒徑大于0.1 mm 的沙量僅為建庫前的57.1%,粒徑大于0.07 mm 的沙量約為建庫前的47.9%,也就是說,床沙質(zhì)僅為建庫前的一半,遠(yuǎn)未恢復(fù)到建庫前的水平。

2.3 泥沙級(jí)配

根據(jù)長江航道測量中心在2000 年1 月、7 月和10 月,2004 年9 月和12 月,2007 年2 月,2009 年2 月、11 月及2010 年1 月對(duì)本河段實(shí)測的懸移質(zhì)和床沙級(jí)配資料分析,在三峽水庫蓄水運(yùn)用之前,實(shí)測懸移質(zhì)最大粒徑0.5 mm 以上,但粒徑大于0.5 mm 的沙量甚微。各測流斷面實(shí)測懸移質(zhì)中值粒徑在0.016~0.080 mm之間,河床質(zhì)中值粒徑大都在0.16~0.22 mm。懸移質(zhì)和河床質(zhì)d50均表現(xiàn)出汛期較細(xì)、非汛期略粗。

在三峽水庫蓄水運(yùn)用后,懸移質(zhì)逐年變粗,至2010 年1 月,斷面懸移質(zhì)中值粒徑出現(xiàn)大于0.18 mm 的情況,相應(yīng)河床質(zhì)也略有變粗,不少斷面河床質(zhì)中值粒徑超過0.2 mm,說明三峽水庫蓄水運(yùn)用后,本河段發(fā)生了沖刷變化。

3 工程實(shí)施后灘性變化規(guī)律的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)

3.1 工程實(shí)施前的演變特點(diǎn)

3.1.1 洲灘變化

界牌河段的順直外形自20 世紀(jì)30 年代開始就保持不變,但河道內(nèi)洲、灘變化頻繁。其演變遵循順直型河段的演變規(guī)律,主要以交錯(cuò)邊灘平行下移為主要演變特征。

界牌河段的演變具有明顯的周期性,對(duì)該河段多年的研究中,習(xí)慣上以河道左側(cè)的螺山邊灘為參照物,來界定演變的周期,每個(gè)周期可劃分為3 個(gè)演變過程:螺山邊灘開始下移—螺山邊灘消亡—螺山邊灘再度形成。從1960~1994 年界牌河段在這段時(shí)間內(nèi)經(jīng)歷了2 個(gè)周期的演變。2 個(gè)周期的起止時(shí)間分別為1961~1974年、1974~1994 年。

3.1.2 汊道變化

工程實(shí)施前,界牌河段只在南門洲段具有穩(wěn)定的分汊河型,多數(shù)年份右汊占優(yōu),航槽主要走右汊,左汊偶有發(fā)展(如1982 年1 月5 710 m3/s 對(duì)應(yīng)左汊分流比達(dá)53.8%);此后過渡段上提,左汊分流比迅速減小,1983年11 月7 540 m3/s 對(duì)應(yīng)左汊分流比僅12%。遇特殊年份,1971 年枯季左汊還曾斷流。

歸納2 個(gè)周期的演變特點(diǎn),除了周期時(shí)間長短以及洲灘變形速率的差異,界牌河段在這2 個(gè)周期內(nèi)的演變情況相似度較高,演變過程中洲灘變化以及航道條件具有以下幾個(gè)共同的特點(diǎn):

(1)周期內(nèi)呈現(xiàn)出典型的交錯(cuò)邊灘平行下移的演變特點(diǎn)。

(2)從歷年的河勢變化情況來看,深泓、主流也隨著邊灘的運(yùn)移而大幅擺動(dòng),縱向擺動(dòng)范圍上起皇堤宮,下至南門洲頭,幅度達(dá)13 km。

(3)當(dāng)螺山附近主流位于左岸,過渡段位于上復(fù)糧洲至谷花洲一帶時(shí),各洲灘完整高大,過渡槽口單一,水流相對(duì)集中,航行條件較好,20 世紀(jì)80 年代末、90 年代初,過渡段深泓在這一位置維持了相對(duì)穩(wěn)定。

3.2 工程實(shí)施后的演變特點(diǎn)

工程實(shí)施以后,雖然下段分汊的格局得到維持,過渡段的擺動(dòng)范圍得到一定的限制,但是,界牌河段新淤洲頭部魚嘴以上的順直段特性沒有改變,演變的主要特點(diǎn)仍表現(xiàn)為交錯(cuò)邊灘平行下移,以及過渡段的頻繁擺動(dòng)。目前的演變處于從1994 年開始的第3 個(gè)演變周期之中。

3.2.1 洲灘格局變化

(1)螺山邊灘。

1994 年螺山邊灘在螺山以上生成以后,逐年下移,灘體規(guī)模逐年增加,灘面緩慢淤高,到2004 年邊灘灘尾抵達(dá)新堤夾口門后,灘體中部受到水流切割形成竄溝,目前處于逐步發(fā)展之中。竄溝分螺山邊灘為心灘與過渡段低灘,心灘近年來向右擠壓,左槽沖刷發(fā)展,右槽處于萎縮之勢,過渡段低灘頭沖尾淤。

(2)右邊灘。

伴隨著螺山邊灘的逐年下移,右邊灘上沖下淤,這特點(diǎn)一直持續(xù)到2000 年汛后,此時(shí)右邊灘灘尾寬度達(dá)到最大;隨著螺山邊灘的進(jìn)一步下移,從2001 年開始,右邊灘持續(xù)萎縮,至今過渡段區(qū)域的已建丁壩前沿已無灘。不過,隨著儒溪邊灘的逐年淤高長大,灘尾逐年下延,右槽進(jìn)口又開始形成新的灘體。

由此可見,治理工程實(shí)施以后,魚嘴以上河道內(nèi)洲灘仍未得到有效控制,河段內(nèi)的主流與深泓也隨著交錯(cuò)邊灘的平行下移,而頻繁擺動(dòng)。沿程的斷面變化也反映了工程實(shí)施后,交錯(cuò)邊灘下移的過程,邊灘經(jīng)過時(shí),引起了相應(yīng)一側(cè)河槽的大沖大淤,灘槽格局仍不穩(wěn)定。尤其是魚嘴前沿,先是隨著右邊灘的尾部淤寬,主流走新堤夾,過渡段水深惡化,航路棄走過渡槽;隨后螺山邊灘下移堵塞新堤夾口門,右邊灘尾部沖失,主流與深泓回到過渡段,其水深也逐漸好轉(zhuǎn)。

3.2.2 汊道變化

新淤洲、南門洲將谷花洲以下河道分左右兩汊。兩汊的變化與上段邊灘的下移以及進(jìn)口主流的相應(yīng)擺動(dòng)關(guān)系密切,右邊灘尾部淤寬造成了新堤夾的發(fā)展,而螺山邊灘的下移又逐漸堵塞新堤夾進(jìn)口,導(dǎo)致其近幾年逐漸萎縮。

3.2.3 沖淤平面分布

從沖淤的平面分布來看,單一段的沖淤分布較好地反映了螺山邊灘的下移過程,2004~2007 年,河道左側(cè)的淤積部位主要集中在伍家墩至孫家墩,孫家墩以下明顯沖刷,這與這一階段新堤夾進(jìn)口航槽寬深是對(duì)應(yīng)的。2007~2009 年,螺山邊灘下移至新堤夾口門后,連續(xù)2 a 淤積,但是2009~2010 年,灘面中下部不同程度的沖刷,尤其是貼過渡段的右緣,沖蝕明顯。蓄水后,右邊灘灘尾的沖刷主要集中在2004~2007 年之間,其后沖淤交替。

3.2.4 已建工程區(qū)域的變化

界牌河段航道整治工程自2000 年竣工以來,由于洲灘并未得到有效控制,灘槽格局不斷調(diào)整,主流的頻繁擺動(dòng),引起了已建整治工程建筑物不同程度的損壞,尤其是魚嘴工程頭部以及丁壩頭部,2008 年以來長江航道局對(duì)部分整治建筑物局部進(jìn)行了維修施工,才基本確保了已建建筑物的安全,維持了已建工程所取得的守護(hù)效果,總體整治功能的發(fā)揮目前并未受到影響。

考慮到鎖壩已完成其整治功能,這里主要就新淤洲魚嘴與右岸丁壩群破壞情況敘述如下:

(1)新淤洲魚嘴。在界牌河段新堤夾沖刷發(fā)展及主流由左向右轉(zhuǎn)化過程中,新淤洲魚嘴工程區(qū)附近灘面受不良流態(tài)的作用淘刷嚴(yán)重,形成了大型水凼,嚴(yán)重威脅到洲頭魚嘴的安全,同時(shí)魚嘴部分功能發(fā)生了轉(zhuǎn)化,由防守型變?yōu)榫哂幸欢ㄌ袅髯饔玫恼谓ㄖ铮~嘴工程頭部流態(tài)紊亂,流速較大。經(jīng)過近年來陸續(xù)實(shí)施的維修工程,目前中灘魚嘴水凼內(nèi)已護(hù)岸坡相對(duì)穩(wěn)定,水凼面積擴(kuò)大速度有所放緩。

(2)右岸丁壩群。界牌河段右岸側(cè)共建有14 道丁壩(#2~#15),在右邊灘沖刷下移的過程中,丁壩壩頭的依次受損,個(gè)別壩體損壞較為嚴(yán)重。目前,大部分丁壩受到不同程度的破壞,具體表現(xiàn)為:#2~#5 丁壩受儒溪邊灘下移掩護(hù)的影響,破壞情況相對(duì)較輕;而#6~#12 丁壩受心灘右移擠壓和水流沖刷影響,丁壩壩頭及壩身高灘(為護(hù)灘帶結(jié)構(gòu))沖毀塌陷比較嚴(yán)重,如#8 丁壩;#13、#14、#15 丁壩受水流淘刷強(qiáng)烈,破壞也比較嚴(yán)重,竄溝段壩體均形成較大缺口,不過經(jīng)過近年來的局部維修,壩體無明顯破壞。

4 演變影響因素分析

(1)河道邊界條件及平面形態(tài)決定了河段的總體演變特點(diǎn)。

河道兩岸天然磯頭、人工護(hù)岸的共同作用下,多年保持長順直河型。在順直外形下,交錯(cuò)邊灘周期性的平行下移是本河段最為顯著的演變特征。邊灘的平行下移造成了主流、深泓發(fā)生相應(yīng)的頻繁擺動(dòng)。流路的不穩(wěn)定反過來又作用于洲灘,使得洲灘灘形多變,且易被水流切割,與河道內(nèi)的其他灘體重新組合。

(2)來水來沙對(duì)本水道的演變影響較大。

從年際變化上看,幾十年來界牌河段經(jīng)歷了不同水文年,河道交錯(cuò)邊灘平行下移的周期變化規(guī)律一直保持不變,可見,河道平面形態(tài)是決定河道總體演變規(guī)律的根本因素,不同水文年水沙條件差異對(duì)其影響是促進(jìn)或延緩該演變的主要因素,主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面:①大洪水有利于新堤夾的分流條件,在一定灘槽條件下將促進(jìn)河道的演變進(jìn)程。②來沙減少對(duì)本河段的影響較為明顯。20 世紀(jì)80 年代以前,長江來沙量較大,河床變化劇烈、沖淤變幅較大,周期演變進(jìn)程較快,2003 年三峽水庫蓄水運(yùn)用進(jìn)一步減少了本河段的上游來沙,來沙的減少在一定程度上也起到了延緩演變周期的作用。③順直河道洲灘演變與水流運(yùn)動(dòng)規(guī)律關(guān)系密切。從總體上看,歷來界牌河段存在交錯(cuò)邊灘平行下移的周期演變規(guī)律,相應(yīng)地順直河道內(nèi)主流、深泓也頻繁擺動(dòng),過渡段呈現(xiàn)一次或多次彎曲的過渡形式。④蓄水后不同水沙年份對(duì)洲灘演變的影響也存在差異。水量相對(duì)較大的年份,有利于促進(jìn)心灘左槽的發(fā)展,也將加速心灘灘頭沖刷、右槽的淤積,且將加大過渡段低灘的沖刷下移。水量相對(duì)較小年份,右槽進(jìn)口又略有沖刷,左槽及過渡段低灘灘頭仍在沖刷發(fā)展,但發(fā)展速度相對(duì)減緩。

(3)上游河勢對(duì)本水道的演變影響較小。

界牌河段上游為道人磯至楊林巖河段,該段順直分汊,楊林山以上段多年來主流靠右下行,走南陽洲右汊。該河段在下荊江裁彎至20 世紀(jì)80 年代初期,由于裁彎引起下荊江河道泥沙沖刷下移以及江湖水沙分配變化,其來沙量加大,造成該段發(fā)生淤積,其后上游來沙逐漸減少,又開始沖刷。近幾十年來,雖然上游來水來沙對(duì)河道演變影響較大,但總體上河勢格局是穩(wěn)定的,僅局部洲灘有所變化。由于受楊林山、龍頭山兩側(cè)磯頭的節(jié)點(diǎn)控制作用,上游兩汊分流小幅變化的情況下,節(jié)點(diǎn)以下主流變化不大,且經(jīng)過龍頭山至儒溪段的調(diào)整,進(jìn)入下段水流條件基本沒有變化。因此,上游河勢對(duì)本河段的影響是有限的,且近期上游總體河勢的穩(wěn)定有利于本河段進(jìn)口入流的穩(wěn)定。

5 工程效果分析

5.1 工程效果

長江中游界牌河段航道整治工程對(duì)于航道的整治目標(biāo)是:采用整治建筑物固定邊灘和洲頭,限制過渡段航槽的擺動(dòng)范圍,適當(dāng)束窄過渡航槽,使枯季水流集中歸槽,以利通航。要求設(shè)計(jì)水位下的航道尺度達(dá)到3.7 m×80 m×1 000 m。

工程從1994 年冬開工,1998 年竣工,至今已十多年,其間經(jīng)歷了1995、1996、1998、1999 年幾次特大洪水的考驗(yàn),整治建筑物總體上維持了穩(wěn)定,對(duì)于界牌的航道建設(shè)來說,主要取得了以下幾個(gè)方面的成效。

(1)中、洪水河勢得到了初步控制。

界牌河段整治前,河勢動(dòng)蕩,過渡段周期性上提下移,由此產(chǎn)生淺灘嚴(yán)重礙航,兩岸大范圍崩岸。20 世紀(jì)60 年代以來,界牌河段過渡段已出現(xiàn)3 個(gè)擺動(dòng)周期。1961~1968 年為第一周期,下移位置在復(fù)糧洲,上提位置在皇堤宮至新洲腦一帶,上下擺幅達(dá)8 km;1968~1982 年為第二周期,下移極限在南門洲頭,上提極限與第一周期相同,擺幅達(dá)13 km。第三周期始于1982 年,1988 年以前,過渡段在新洲腦與谷花洲之間徘徊,以后恢復(fù)下移,到整治工程實(shí)施前的1994 年,過渡段已下移3 km,至下復(fù)糧洲附近,已接近第一周期的下限位置,按界牌河段的演變規(guī)律,整治前的河勢已具備了突發(fā)性上提的條件,當(dāng)時(shí)新淤洲頭全線崩退,上游邊灘中、上段出現(xiàn)多處竄溝,并有發(fā)展趨勢,航道條件惡化,出現(xiàn)多個(gè)槽口,水流分散。

整治工程實(shí)施后,及時(shí)阻止了中、洪水河勢的惡化趨勢,表現(xiàn)為:

①魚咀工程制止了新淤洲洲頭的崩退,維持了谷花洲以下分汊格局的同時(shí),阻止了過渡段繼續(xù)下移;

②右岸丁壩工程守護(hù)了右邊灘的一部分,一定程度上縮窄了谷花洲以上河道,主流橫向擺動(dòng)的空間得到一定的限制,防止了右邊灘的切割,河道內(nèi)低矮灘體密布的情形不再出現(xiàn),復(fù)式、散亂等惡劣淺灘形態(tài)的出現(xiàn)也得到了遏制;

③護(hù)岸工程守護(hù)了受水流頂沖部位的岸壁,河道不再崩塌展寬,河道的兩岸邊界得以穩(wěn)定。

因此,整治工程通過固灘護(hù)岸,基本控制了原先動(dòng)蕩的河勢,堤岸、江心洲趨于穩(wěn)定,保持了上段單一,下段分汊的基本河道格局。

(2)航道條件明顯改善,航道尺度基本達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

整治前界牌河段素以航道條件惡劣,航槽多變而著稱,每年需花費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力進(jìn)行維護(hù)。除采用常規(guī)調(diào)標(biāo)、清障手段外,自20 世紀(jì)70 年代以來,每年需挖泥守槽。

由于左、右兩岸均有堤防險(xiǎn)工段,淺灘疏浚往往與當(dāng)?shù)氐谭啦块T發(fā)生糾紛,甚至挖泥船被迫停止施工,航道無法正常維護(hù)。

整治工程實(shí)施后,界牌淺灘航道條件得到了明顯改善,僅2002 年航槽中心水深與設(shè)計(jì)水深差0.2 m 外,其余年份均達(dá)到了3.7 m×80 m×1 000 m(水深×航寬×彎曲半徑)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),與整治前相比,航道尺度得到了很大提高。

從航道的流速流態(tài)來看,2000 年1 月27 日,長江航道局組織了實(shí)船試驗(yàn),數(shù)據(jù)表明,界牌河段整治后,航道尺度及流速、流態(tài)達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。枯水季節(jié)航道能靠自然水深維護(hù),結(jié)束了年年要疏浚、爆破的局面。從治理后近年的維護(hù)情況看,相對(duì)治理前其航道尺度和流速、流態(tài)都得到了較大改善。

5.2 存在的問題

工程方案經(jīng)歷了較長的研究過程,于1989 年完成工可報(bào)告,報(bào)告推薦“枯水雙槽方案”:以丁壩群固定右邊灘,新淤洲頭建魚嘴守護(hù),維持枯水分汊。然而隨后到1994 年,界牌河段又發(fā)生了一些不利的調(diào)整,主要表現(xiàn)為過渡段下移,新淤洲頭后退,原有低灘完全沖失,相應(yīng)的過渡段也下移3 km,正好位于放寬的喇叭口?!肮た伞狈桨杆劳械臑┎鄹窬忠呀?jīng)發(fā)生調(diào)整,最佳時(shí)機(jī)已然喪失,因此治理工程開工之時(shí),工程方案也只能進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整,并且已不是對(duì)界牌河段進(jìn)行整治的最佳方案,使得界牌河段仍存在灘槽沒有得到有效控制的問題。存在的問題表現(xiàn)以下兩個(gè)方面:

一是由于過渡段位置偏下,河道內(nèi)主流及洲灘未得到有效控制,航槽位置很不穩(wěn)定,頻繁在新堤夾與過渡段之間轉(zhuǎn)換。工程實(shí)施后,谷花洲以上交錯(cuò)邊灘平行下移的規(guī)律沒有改變,主流與深泓仍有大幅擺動(dòng),尤其是由于過渡段位置偏下,魚嘴前沿主流仍有較大擺動(dòng)空間,1994 年到1998 年汛后,過渡段主流下移緊貼魚嘴,隨后新堤夾加速發(fā)展,主流大幅左擺進(jìn)入新堤夾,2007 年以后,主流又回到過渡段。主流大幅擺動(dòng)過程中,過渡段很不穩(wěn)定,航槽頻繁擺動(dòng),在過渡槽、北槽、橫槽間轉(zhuǎn)換,當(dāng)前的左槽和右槽的過渡槽口也很不穩(wěn)定,淺灘處于惡化之勢。另外,螺山下邊灘有可能切灘,主流奪左汊。

二是主流的頻繁擺動(dòng),洲灘的不斷調(diào)整,引起了已有整治建筑物不同程度的損壞,嚴(yán)重威脅到中灘魚嘴的安全,同時(shí)魚嘴部分功能發(fā)生了轉(zhuǎn)化,由防守型變?yōu)榫哂幸欢ㄌ袅髯饔玫恼谓ㄖ?。任其發(fā)展,將削弱已取得的工程效果,界牌河段將再度產(chǎn)生新的礙航問題。一方面,在界牌河段新堤夾沖刷發(fā)展及主流由左向右轉(zhuǎn)化過程中,新淤洲魚嘴中灘灘面受不良流態(tài)的作用淘刷嚴(yán)重,形成了大型水凼,嚴(yán)重威脅到中灘魚嘴的安全。另一方面,在右邊灘沖刷下移的過程中,丁壩壩頭的依次受損,個(gè)別壩體損壞較為嚴(yán)重。2008 年以來長江航道局對(duì)部分整治建筑物局部進(jìn)行了維修施工,才基本確保了已建建筑物的安全,暫時(shí)維持了已建工程所取得的守護(hù)效果。然而,任其發(fā)展,過渡段一旦下移,主流大幅擺動(dòng)過程中將引起建筑物的損毀,削弱已建工程對(duì)洲灘的控制效果,界牌河段將可能再次出現(xiàn)設(shè)計(jì)尺度無法滿足的不利局面。

6 結(jié)論

(1)界牌河段航道整治工程實(shí)施后,航道條件明顯改善,如河段中、洪水河勢得到了初步控制,航道尺度和流速、流態(tài)基本達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),工程實(shí)施后河段航道條件基本達(dá)到了治理目標(biāo)。

(2)由于多方面的原因,整治工程實(shí)施時(shí)機(jī)偏晚,過渡段位置偏下,導(dǎo)致河道內(nèi)主流及洲灘未得到有效控制,目前界牌河段航道仍存在兩方面的不足:一是河道內(nèi)螺山邊灘未得到有效控制,在螺山邊灘下移過程中,魚嘴工程受強(qiáng)烈頂沖,其穩(wěn)定受到威脅,同時(shí)魚嘴部分功能發(fā)生了轉(zhuǎn)化,由防守型變?yōu)榫哂幸欢ㄌ袅髯饔玫恼谓ㄖ?;二是過渡段位置偏下、河道過寬,主流在魚嘴前沿?cái)[動(dòng)空間較大,過渡段航槽不穩(wěn)定,主支汊易位。在兩汊轉(zhuǎn)化的過程中,過渡段進(jìn)口易出淺,給航道維護(hù)帶來一定的困難。鑒于界牌河段航道仍存在的問題,有必要開展后續(xù)治理工程研究,從而實(shí)現(xiàn)長治久安的目的。

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