曾慶云　何碧　呂品　李榮彬

摘 要：本文通過深入分析該水道近期不利變化的特點及原因，結(jié)合河道現(xiàn)狀及外部條件，提出了相應(yīng)的治理思路及方案，對類似河段的航道治理具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：碾子灣 航道整治 崩岸 三峽蓄水

三峽蓄水以來，雖然下荊江蜿蜒河型大的格局仍保持不變，但局部灘槽已存在一些趨勢性變化，如一些通常被認為是優(yōu)良航道的彎曲段或微彎段正逐漸出現(xiàn)不利變化，主要表現(xiàn)為凸岸邊灘沖刷下切、岸線崩退。彎頂段因而存在河道展寬、竄溝發(fā)展、甚至形成雙槽的不利變化態(tài)勢。使得原優(yōu)良河段因分流而有所淤淺，影響航道條件的穩(wěn)定。長江中游荊江河段碾子灣水道上段就屬于比較典型的微彎段，近期也出現(xiàn)了不利航道條件的變化。下面從航道治理角度出發(fā)提出了相應(yīng)的治理思路及初步的方案。

河道概況

碾子灣水道位于長江中游下荊江上段，地處湖北省石首市境內(nèi)，介于石首、金魚溝兩彎道之間，水道上起魚尾洲，下止畢家臺，全長約17km（航道里程381～364km），河道上段微彎，下段順直，自上而下存在北門口-魚尾洲、柴碼頭-寡婦夾兩處過渡，有魚尾洲、上邊灘（南碾子灣邊灘）、下邊灘（柴碼頭護岸以下邊灘）三個主要灘體，河道形勢見圖1。

碾子灣水道在上游石首彎道切灘前為一過于長直的順直段，出淺礙航部位主要位于主流從左岸柴碼頭向右岸寡婦夾（南堤拐）一帶的過渡段內(nèi)。1994年，石首彎道切灘后，進口段主流頂沖點不斷下移，上段趨彎；同時，大量泥沙下泄，航道條件急劇惡化。為了遏制下過渡段航道條件向不利方向轉(zhuǎn)化，航道部門于2000～2003年實施了碾子灣水道航道整治工程（見前圖1）。工程實施以來，航道條件得到了明顯改善，下過渡段基本保持穩(wěn)定。

近期航道不利變化

碾子灣水道航道整治工程實施后，緊接著迎來了三峽工程蓄水運用，在新的水沙條件下碾子灣水道大的河勢保持穩(wěn)定，不過，局部地形已發(fā)生了一些不利于航道條件維持的變化，主要表現(xiàn)為：

碾子灣水道上段彎頂段河道不斷展寬，左側(cè)深槽變窄，而右側(cè)灘體沖刷幅度加大，過流能力增強，凸岸側(cè)竄溝發(fā)展明顯，航行基面下3m線接近貫通，可以看出，南碾子灣凸岸邊灘已存在切灘趨勢，并有形成雙槽分流而導(dǎo)致上過渡段出淺的可能性。

此外，隨著凸岸邊灘切灘形勢的發(fā)展，北碾子灣一帶主流頂沖點下移，柴碼頭一帶深槽下竄發(fā)展，下過渡段有從目前的正常淺灘向交錯淺灘轉(zhuǎn)化的趨勢。

變化原因分析

經(jīng)分析，認為造成上述航道條件發(fā)生不利變化的原因主要有以下幾點：

1、南碾子灣邊灘上段高灘的大幅崩退

碾子灣水道在土——沙二元結(jié)構(gòu)的河岸邊界條件下，河岸抗沖穩(wěn)定性不強，河道有迂回曲折擺動的余地。而且，本段床沙主要由粉細砂組成，河道內(nèi)洲灘穩(wěn)定性較差。

碾子灣水道凸岸邊灘（亦稱為上邊灘）上段高灘岸線不斷崩退（見圖2），自2001年8月至2003年7月，凸岸邊灘上段高灘岸線崩退幅度一般100m左右；2003年7月至2012年3月，最大后退幅度近400m。而北碾子灣一帶后隨著護岸工程的實施，深泓相對穩(wěn)定，但凸岸側(cè)邊灘存在明顯下切，寬達700m左右的邊灘平均沖刷幅度近4m，即從航行基面上2m沖刷至航行基面下2m左右，彎頂處河道枯水過流斷面大幅展寬。

由上可以看出，隨著北碾子灣一帶護岸工程的實施，左岸邊界相對穩(wěn)定，但由于凸岸邊灘上段高灘岸線的持續(xù)崩退，主流右擺，凸岸側(cè)邊灘沖淤變化幅度加大，不穩(wěn)定性增加。

2、三峽蓄水后來沙減少、中低水位持續(xù)時間延長的影響

三峽水庫運行以前，葛洲壩水利樞紐建成、90年代來沙量減少均引起荊江河段沖刷。

三峽水庫運行以來，由于水庫攔蓄了全部的推移質(zhì)泥沙和懸移質(zhì)中的大部分粗顆粒泥沙，來沙大幅減少。根據(jù)長江監(jiān)利站實測水文資料統(tǒng)計，三峽水庫蓄水以來，監(jiān)利站的來水量變化不大，來沙量大幅減少，1950-2012年多年平均輸沙量為3.58×108t，2003-2012年多年平均為0.8463.58×108t，減小幅度達75%以上。由于荊江河段河床主要由中細砂組成，且沙層較厚，因此，在來沙較小的情況下，本河段將以沖刷為主。從目前的實測資料看，荊江河段沖刷明顯，2002年10月至2009年10月，荊江河段平灘河槽沖刷量為4.46億m3，而且總體表現(xiàn)為“灘槽均沖”，洲灘普遍沖刷縮小。而且，三峽水庫雖然并不改變荊江河段的年徑流量大小，但水庫的調(diào)蓄作用使10、11月份下泄流量大幅度減少，12月至次年6月份下泄流量增加，使得流量過程的改變也對河床演變產(chǎn)生影響，由于中低水持續(xù)時間延長，水流漫灘（指漫過高灘）時間縮短，對低灘沖刷能力增強。因此，來沙減少、中低水位持續(xù)時間延長亦導(dǎo)致上邊灘中段存在切灘趨勢。

3、上下游聯(lián)動影響

由于本河段河床的可動性較強，對水沙條件變化較敏感，上下游河道之間的相互關(guān)系也是影響河道演變的主要因素之一，從而下荊江在歷史上具有“一彎變、彎彎變”的演變特點，如1994年上游石首彎道切灘撇彎引起柴碼頭-寡婦磯過渡段超常淤積，導(dǎo)致嚴重礙航。

近年來，隨著上游河道護岸工程的逐步完善，總體河勢比較穩(wěn)定，但局部岸灘仍在發(fā)生變化，長期作用會對下游河道產(chǎn)生比較大的影響，如上游藕池口右岸側(cè)高灘崩退，有可能引起下游碾子灣水道進口過渡段再度上提；而碾子灣水道自身也存在上邊灘不斷崩退，柴碼頭-寡婦夾過渡段深泓左擺；甚至還會導(dǎo)致金魚鉤彎道頂沖點下移，進一步影響到調(diào)關(guān)彎道段深泓的變化。

由此可見，本河段岸灘的變化相互關(guān)聯(lián)性較強，本河段上游及自身局部岸段的累積性崩退變化將會導(dǎo)致下游河道發(fā)生一系列變化。

治理思路及初步方案

碾子灣水道受上游藕池口水道變化及三峽工程的影響，南碾子灣凸岸灘體上段沖刷后退的形勢嚴峻。目前，北門口以下張城垸一帶有水利部門的擬建工程，但其下游彎頂進口段卻沒有護岸工程的建設(shè)計劃，從近期岸線變化圖可以看出，此段灘體目前也在不斷后退，后退幅度也很大，右岸側(cè)已形成不斷下切的沿岸竄溝，從2012年3月測圖看，彎頂段已呈切灘態(tài)勢，3m線深槽接近貫通，一旦形成雙槽分流，不僅惡化上過渡段航道條件，還將引起主流擺動，威脅已建碾子灣河段整治工程的穩(wěn)定，甚至威脅下游河勢的穩(wěn)定。

因此，針對上述不利變化，碾子灣水道近期航道治理的思路為：通過工程措施穩(wěn)定彎道進口段岸灘，抑制竄溝進口段的發(fā)展，以達到維持上過渡段較好航道條件的目的，防止出現(xiàn)凸岸邊灘切灘撇彎，進而造成主流擺動，頂沖點下移的不利局面。

依前述情況，守護的范圍為南碾子灣上段，其中，守護工程的上段與水利部門河勢控制工程的無縫銜接，尾端則位于右岸側(cè)竄溝上段，守護長度約為2.3km。見圖3。而根據(jù)本水道地形、水位、土質(zhì)土層和河岸動力作用特點，本護岸工程宜采用平順式護岸結(jié)構(gòu)型式。同時，針對右岸側(cè)竄溝發(fā)展趨勢已十分明顯，為加強其抑制效果，更好的引導(dǎo)水流，在平面上擴大了守護工程下段水下護底范圍（外邊線按拐點護底外側(cè)與下游側(cè)心灘軸線的連線進行布置）。

結(jié)論

碾子灣水道位于長江中游下荊江上段，河道上段微彎，下段順直，分上、下兩個過渡段，其中下過渡段于2001-2003年進行了航道整治，航道條件得以改善。上過渡段航道條件目前雖較好，但已存在明顯的不利變化，彎頂段有向雙槽發(fā)展的趨勢，并有可能影響到下過渡段已建航道整治工程的穩(wěn)定。

分析認為，南碾子灣邊灘上段高灘的大幅崩退，主流線右擺，使得彎頂段凸岸邊灘切灘的可能性增大，而三峽蓄水運用后，清水下泄、中水位持續(xù)時間延長，則導(dǎo)致水流漫灘（指漫過高灘）時間縮短，高灘線內(nèi)水流持續(xù)沖刷時間增長，加劇了凸岸邊灘泥沙的沖刷、下移。

針對碾子灣水道河道變化特點及上過渡段的不利變化趨勢，初步提出了治理思路，即在水利部門計劃守護的基礎(chǔ)上，提出重點守護彎頂進口段高灘岸線的實施方案，并在結(jié)構(gòu)上采取了守護段下段加大護底寬度的方法，研究認為，此方案可以達到防止南碾子灣邊灘上段高灘岸線的進一步崩退，抑制竄溝上段的發(fā)展，有利于維持河段內(nèi)目前較好的灘槽格局的目的（注：本項研究由 “長江中游荊江河段航道整治工程”科技專項資助。）