馬 一,呂永興

(1.長(zhǎng)江航道局，湖北 武漢 430010；2.中交廣州航道局有限公司，廣東 廣州 510221)

東流水道位于長(zhǎng)江下游九江市—安慶市之間，地處安徽省境內(nèi)，左岸為望江縣、右岸為東至縣[1]。水道內(nèi)汊道眾多，灘槽變化劇烈，主支汊轉(zhuǎn)換較為頻繁，一直以來(lái)是長(zhǎng)江下游重點(diǎn)淺險(xiǎn)水道之一。

為更好地服務(wù)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)，加快構(gòu)建沿江綜合立體交通走廊，打破長(zhǎng)江中下游有機(jī)銜接的關(guān)鍵卡口，適應(yīng)船舶大型化發(fā)展趨勢(shì)，經(jīng)過(guò)開展長(zhǎng)江干線武漢—安慶段航道水深進(jìn)一步提高的可能性論證工作，認(rèn)為武漢—安慶通航標(biāo)準(zhǔn)為6.0 m×200 m×1 050 m(水深×寬×轉(zhuǎn)彎半徑)，可以作為一個(gè)時(shí)期的航道規(guī)劃發(fā)展目標(biāo)[2]。

長(zhǎng)江下游東流水道6 m水深工程(簡(jiǎn)稱“本期工程”)是實(shí)現(xiàn)上述航道規(guī)劃目標(biāo)的重要組成部分，工程實(shí)施意義重大。筆者分析東流水道航道條件、河床演變及礙航特性，結(jié)合東流水道本期工程思路，提出6.0 m水深建設(shè)方案，并采用模型研究工程方案效果，可為后續(xù)研究提供更為科學(xué)全面的技術(shù)支撐。

1 水道概況

1.1 水道特征

東流水道上起華陽(yáng)河口，下迄吉陽(yáng)磯，全長(zhǎng)31 km，屬順直多分汊河型[3](圖1)，按平面形態(tài)可分為3段：進(jìn)口段、分汊段和出口段。進(jìn)口段華陽(yáng)河口—老虎崗，長(zhǎng)約5 km，進(jìn)口處河寬1.6 km左右，河道單一、順直且略有放寬，河床相對(duì)穩(wěn)定；分汊段老虎崗—狹陽(yáng)湖，長(zhǎng)約18 km，河道順直寬闊，江面最寬處約4.5 km，河道中存在由老虎灘、天沙洲、玉帶洲、棉花洲及大片低灘組成的帶狀灘群，將東流水道分為四汊，從左到右依次為蓮花洲港、天玉串溝、西港和東港；出口段狹陽(yáng)湖—吉陽(yáng)磯長(zhǎng)約8 km，河道單一，微彎窄深，河岸較為穩(wěn)定[4]。

整治前，東流水道西港和蓮花洲港交替作為主航道，均存在枯水期水深或航寬不足的狀況[5]，且時(shí)有海損事故發(fā)生，嚴(yán)重影響枯水期船舶的正常營(yíng)運(yùn)及航行安全。為改善東流水道航道條件，2004—2017年該水道先后實(shí)施整治工程，守護(hù)了部分關(guān)鍵洲灘，初步穩(wěn)定了航道邊界，遏制了東港快速發(fā)展的不利變化趨勢(shì)，改善了西港的航道條件，工程達(dá)到4.5 m×200 m×1 050 m 及保證率98%的航道建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)[6]。

圖1 東流水道河勢(shì)

1.2 水道維護(hù)情況

2017年11月1日起，試運(yùn)行提高長(zhǎng)江干線黃石上巢湖—安慶吉陽(yáng)磯河段航道計(jì)劃維護(hù)尺度。2017年11月—2018年4月，枯水期航道維護(hù)尺度由4.5 m×200 m×1 050 m提升至5.0 m×200 m×1 050 m，2019年3月10日轉(zhuǎn)為正式運(yùn)行。目前，東流水道航道等級(jí)為Ⅰ級(jí)，全年實(shí)行一類航標(biāo)配布、一類航標(biāo)維護(hù)。東流水道航道分月維護(hù)尺度情況見(jiàn)表1。

表1 東流水道航道分月維護(hù)尺度

注：航寬均為200 m，彎曲半徑1 050 m。

2 河道演變及礙航特性

從歷史演變看，東流水道一直保持著順直多分汊河型，河床演變特征主要表現(xiàn)為：隨著河段內(nèi)洲灘群的不斷沖淤歸并與切割分離，各汊道出現(xiàn)往復(fù)興衰現(xiàn)象，使主航道位置隨之在東港、西港和蓮花洲港之間不斷調(diào)整變化[7]，河道自身的邊界條件決定了東流水道發(fā)展為不穩(wěn)定的多分汊河型。

2.1 汊道分流比變化

東流水道汊道分流格局近期處于較為劇烈的調(diào)整過(guò)程中(圖2)。自2002年11月以來(lái)，東港分流比持續(xù)增加，至2014年2月東港分流比達(dá)到最大值51.6%，此后逐步回調(diào)，2016年3月減小為37%；西港分流比由2014年2月11.2%增加至2016年3月29.8%。2018年4月東港分流比進(jìn)一步減小至34.5%，西港分流比增加至38.8%。

圖2 東流水道各汊道近期分流比變化

2.2 河床沖淤變化

2016年3月以來(lái)，東港、蓮花洲港河槽總體小幅淤積，老虎灘左槽左岸邊灘沖刷明顯，老虎灘左槽下段及西港過(guò)渡段沖刷劇烈，玉帶洲右汊沖淤變化較大，中上段呈現(xiàn)左淤右沖、中下段左沖右淤的態(tài)勢(shì)。

老虎灘頭部以上順直段沖淤交替，總體以淤積為主，幅度在0.5～1.0 m；老虎灘左槽左岸雷港口邊灘雷港口以上由沖轉(zhuǎn)淤，淤積幅度在1～2 m，沖刷區(qū)域下移至雷港口至3#丁壩一帶，沖刷幅度在1 m左右，3#丁壩下游仍為淤積，幅度在2 m以上。老虎灘左槽上段小幅淤積，幅度在0.5 m以內(nèi)；老虎灘左槽下段至西港過(guò)渡段一帶仍繼續(xù)沖刷，幅度在1 m以內(nèi)。天玉串溝繼續(xù)淤積，幅度在1～3 m；玉帶洲右汊上段右側(cè)七里湖一帶仍有小幅沖刷，左側(cè)繼續(xù)淤積，幅度在2～3 m；玉帶洲右汊中下段玉帶洲右緣仍有小幅沖刷，左側(cè)東流鎮(zhèn)以下深槽淤積，幅度在2～3 m。東港總體略有淤積，幅度不大，蓮花洲港進(jìn)口段淤積明顯，中段略有沖刷。

2.3 灘槽變化

東流水道灘槽格局總體穩(wěn)定，但局部洲灘沖淤變化仍較為明顯，老虎灘左緣仍有小幅沖刷，西港過(guò)渡段延續(xù)沖刷發(fā)展態(tài)勢(shì)，天玉串溝大幅淤積，玉帶洲右緣崩退，老虎灘左槽左側(cè)雷港口邊灘沖刷。

深槽變化主要發(fā)生在老虎灘左汊—西港—玉帶洲右汊一線，老虎灘左汊5 m深槽槽頭下延，西港5 m等深線由2016年3月斷開約1 600 m發(fā)展至貫通，最小寬度達(dá)230 m。玉帶洲右汊左側(cè)深槽沖刷，右側(cè)河槽淤積，河心水下心灘進(jìn)一步淤長(zhǎng)，3 m等深線淤積下延約1 180 m，5 m等深線淤積下延約380 m。

2.4 主要礙航特性

1)東流水道汊道分流格局變化劇烈，西港分流比較小且難以保持穩(wěn)定，導(dǎo)致西港過(guò)渡段大幅淤淺，航槽內(nèi)水深不足。西港淺灘位于西港進(jìn)口，西港平面走向與汛期主流夾角較大，在汛期淤積嚴(yán)重，多數(shù)年份屬交錯(cuò)淺灘。西港處于成熟期時(shí)，淺灘灘脊一般較低；西港處于發(fā)展初期或衰退期時(shí)，灘脊一般較高。由于西港衰退，西港進(jìn)口淺灘持續(xù)淤積。同時(shí)，老虎灘尾部淤積下延擠壓西港航寬，航道寬度逐年減小。2010年以來(lái)，4.5 m等深線已難以貫通，二期工程實(shí)施后，6.0 m等深線斷開距離有所減小，但斷開幅度仍較大。由于西港過(guò)渡段水流分散，西港分流較少，加上老虎灘尾變化不定，使得西港航槽難以穩(wěn)定。

2)2002年11月—2014年2月，東港水道分流比呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，且出口水流受稠林磯挑流影響，主流左偏，玉帶洲右汊上深槽左擺，玉帶洲中下段右緣低灘沖刷，中下段河床將趨于寬淺，不利于航槽穩(wěn)定。一期航道整治工程實(shí)施初期，由于西港分流比較大，過(guò)渡段水流集中頂沖七里湖，導(dǎo)致七里湖外灘地沖刷顯著，灘面降低幅度達(dá)5.5 m左右，岸線最大崩退幅度約50 m；2009年之后由于西港分流比減小，七里湖岸線崩退幅度有所減緩。七里湖岸線的崩退導(dǎo)致玉帶洲右汊河道向右展寬，緊貼七里湖岸線的下深槽相應(yīng)右擺，而與過(guò)渡段的上深槽之間逐漸交錯(cuò)。2002年11月—2014年2月，隨著東港出流的增大，上段深槽左偏明顯，由此深槽交錯(cuò)形態(tài)越來(lái)越明顯。在航道線路變得更加彎曲的同時(shí)，航道水深也有所減小，到2014年2月，該處6 m線中斷，二期工程實(shí)施后，2014—2016年，該處深槽交錯(cuò)狀態(tài)仍然持續(xù)，6.0 m線不通，2016年汛后，上深槽進(jìn)一步下探，6 m線貫通，最小寬度260 m。

3 治理思路與原則

3.1 治理思路

為進(jìn)一步提高航道水深、改善西港的航道條件，采用整治與疏浚相結(jié)合的措施，進(jìn)一步穩(wěn)定洲灘格局，先期實(shí)現(xiàn)西港6.0 m×110 m×1 050 m通航，并促進(jìn)西港發(fā)展及航道條件改善，為全面建成西港6.0 m×200 m×1 050 m航道尺度奠定基礎(chǔ)。

3.2 治理原則

1)生態(tài)優(yōu)先，統(tǒng)籌兼顧。在實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)目標(biāo)的前提下，處理好航道工程與防洪、環(huán)保等外部環(huán)境影響的關(guān)系。

2)因勢(shì)利導(dǎo)，整疏結(jié)合。本期工程采取關(guān)鍵性整治建筑物與基建性疏浚相結(jié)合的措施進(jìn)行治理。

3)加強(qiáng)觀測(cè)，動(dòng)態(tài)調(diào)整。加強(qiáng)東流水道地形及水文觀測(cè)，根據(jù)河道發(fā)展變化動(dòng)態(tài)調(diào)整和完善治理方案，確保整治建筑物的穩(wěn)定和整治效果的有效發(fā)揮。

3.3 汊道選擇

從汊道航道現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)、航道整治思路的一致性及實(shí)施總體工程可能產(chǎn)生的外部影響等方面，對(duì)東流水道各汊道情況進(jìn)行綜合分析(表2)。

1)蓮花洲港已不具備成為主通航汊道的條件。一期工程穩(wěn)定了蓮花洲港進(jìn)口段上游的雷港口邊灘后，限制了蓮花洲港進(jìn)一步發(fā)展成為主汊的可能；且蓮花洲港現(xiàn)狀航道條件很差，進(jìn)口及中段多處5 m等深線斷開，航道條件不能滿足建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的河段占蓮花洲港的36%，治理和維護(hù)難度大。

2)東港現(xiàn)狀航道條件相對(duì)較好，但從歷史演變規(guī)律、近期演變態(tài)勢(shì)看，東港航道條件難以保持長(zhǎng)期穩(wěn)定。二期工程實(shí)施后，老虎灘頭部位置大幅上延，東港進(jìn)流受到限制，不利于東港航道條件的保持；且東港中下段存在磯頭，岸線凸凹不平，局部流態(tài)紊亂，航行條件較差。

3)西港作為主航道順應(yīng)了河勢(shì)發(fā)展規(guī)律，與已建工程整治思路一致，具有良好的實(shí)施基礎(chǔ)。近年來(lái)，老虎灘左槽、西港進(jìn)口段沖刷發(fā)展勢(shì)態(tài)明顯，分流比有增加的趨勢(shì)，航道條件逐步改善；若航道布置在西港，則本期航道整治與已建工程治理思路保持一致，可充分利用已建工程奠定的基礎(chǔ)。

表2 東港、西港汊道航線比選

4 整治方案及效果

4.1 建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

本期工程航道建設(shè)等級(jí)為Ⅰ級(jí)航道，設(shè)計(jì)航道尺度6.0 m×110 m×1 050 m，通航保證率為98%；主要通航代表船型為：1.3萬(wàn)噸級(jí)內(nèi)河貨船、780 TEU集裝箱船、1萬(wàn)噸級(jí)江海船雙向通航、2 700 kW+4×5 000 t頂推船隊(duì)。

4.2 建設(shè)方案

工程建設(shè)方案主要包括5個(gè)部分(圖3)：

1)老虎灘護(hù)灘帶加固工程：對(duì)老虎灘左緣已建護(hù)灘工程外緣及未守護(hù)的空擋區(qū)進(jìn)行加固守護(hù)，加固工程總長(zhǎng)4 150 m，穩(wěn)定航道邊界條件。

圖3 工程平面布置

2)天玉串溝控制工程：在天玉串溝內(nèi)2道已建護(hù)底帶軸線位置布置2道護(hù)底帶，護(hù)底帶長(zhǎng)分別為277 m和271 m，守護(hù)天玉串溝近期淤高的河床免受沖刷，穩(wěn)定西港目前較優(yōu)的主流流路。

3)稠林磯以下高灘守護(hù)工程：對(duì)右岸稠林磯以下長(zhǎng)1 635 m的高灘岸線進(jìn)行守護(hù)，守護(hù)工程與下游已建高灘守護(hù)工程銜接，穩(wěn)定稠林磯岸線。

4)玉帶洲右緣高灘守護(hù)工程：對(duì)玉帶洲右緣長(zhǎng)4 360 m高灘岸線進(jìn)行守護(hù)，守護(hù)工程與上游已建高灘守護(hù)工程銜接，穩(wěn)定玉帶洲右緣岸線。

5)西港挖槽工程：沿現(xiàn)有深槽走向布置挖槽，挖槽寬度300 m、進(jìn)口段放寬，底高程為設(shè)計(jì)最低通航水位下6.5 m(即1985國(guó)家高程基準(zhǔn)-2.73 m)。通過(guò)挖槽引流、促進(jìn)西港發(fā)展，平順航道軸線走向，與整治工程相結(jié)合實(shí)現(xiàn)航道建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 整治效果

為研究整治方案效果，采用物理模型在2018年4月地形基礎(chǔ)上開展定床和動(dòng)床物理模型對(duì)工程方案進(jìn)行研究。東流水道定床物理模型范圍上起華陽(yáng)河口，下至吉陽(yáng)磯，模型河段全長(zhǎng)約32 km；動(dòng)床物理模型范圍上起牌石磯(望東長(zhǎng)江大橋下游1.1 km)，下至棉花洲尾，模擬河段長(zhǎng)約20 km。模型平面比尺為1:400，垂直比尺為1:125。

研究結(jié)果表明，東流水道通過(guò)采用整疏結(jié)合的工程措施，對(duì)老虎灘、玉帶洲右緣及稠林磯一帶高灘岸線的守護(hù)，有效穩(wěn)定了局部河勢(shì)，遏制了航道不利變化趨勢(shì)，通過(guò)西港挖槽與天玉串溝控制，增強(qiáng)了西港航槽內(nèi)水流動(dòng)力，促進(jìn)西港發(fā)展及航道條件改善。工程實(shí)施后，本水道能夠達(dá)到航道尺度6.0 m×110 m×1 050 m、保證率為98%的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在不利水文年份須開展少量維護(hù)性疏浚；同時(shí)，隨著工程效果的發(fā)揮及河道的自然演變，西港航道條件將進(jìn)一步改善，為后續(xù)實(shí)現(xiàn)6.0 m×200 m×1 050 m航道尺度奠定了基礎(chǔ)。

5 結(jié)論

1)從東流水道汊道分流比、河床沖淤及灘槽沖淤變化3個(gè)方面，分析水道礙航原因，即，該水道內(nèi)汊道呈周期性興衰交替，灘槽變化劇烈，西港過(guò)渡段主流擺動(dòng)空間較大，難以形成穩(wěn)定航槽；玉帶洲右汊上深槽左擺，玉帶洲中下段右緣低灘沖刷，中下段河床趨于寬淺。

2)從東流水道汊道航道現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)、航道整治思路一致性及實(shí)施總體工程可能產(chǎn)生的外部影響等方面綜合分析。結(jié)果表明：選擇處于發(fā)展周期的西港作為遠(yuǎn)期主航道較為合理。

3)提出東流水道的本期工程治理方案，即：對(duì)老虎灘左緣進(jìn)行加固、對(duì)玉帶洲右緣及稠林磯岸線進(jìn)行守護(hù)，在天玉串溝實(shí)施控制工程，實(shí)施西港挖槽工程，促進(jìn)西港發(fā)展及航道條件改善。

4)采用模型研究工程效果。結(jié)果表明：工程實(shí)施后，能夠達(dá)到航道尺度6.0 m×110 m×1 050 m、保證率為98%的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在不利水文年份須開展少量維護(hù)性疏浚，同時(shí)隨著工程效果的發(fā)揮及河道的自然演變，西港航道條件將進(jìn)一步改善，為建成200 m航道寬度奠定了基礎(chǔ)。