沙紅良， 詹新煥， 葉愛(ài)玲

(1.長(zhǎng)江水利委員會(huì)水文局長(zhǎng)江下游水文水資源勘測(cè)局， 江蘇 南京 210011；2.南京水利科學(xué)研究院 水文水資源與水利工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 江蘇 南京 210029；3.深圳市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司， 廣東 深圳 518000)

三峽水庫(kù)工程建成后，長(zhǎng)江下游來(lái)水來(lái)沙條件發(fā)生了較大變化，長(zhǎng)江下游干流河道已經(jīng)或?qū)⒚媾R長(zhǎng)時(shí)期、長(zhǎng)距離、大幅度清水沖刷的嚴(yán)峻新形勢(shì)，在長(zhǎng)期清水沖刷的作用下，迎流頂沖段岸坡將可能變陡，會(huì)造成不同程度的崩岸險(xiǎn)情發(fā)生，危及江堤及沿岸居民的安全[1-6]。許多國(guó)內(nèi)學(xué)者針對(duì)長(zhǎng)江中下游崩岸險(xiǎn)情監(jiān)測(cè)預(yù)警方面的問(wèn)題展開了不少研究，李曉寧等[7]在分析長(zhǎng)江張家港段堤岸發(fā)生崩岸原因的基礎(chǔ)上，研究張家港在崩岸監(jiān)測(cè)工作中采用的技術(shù)和方法；陳飛等[8]分析比較了荊江河段的預(yù)測(cè)崩岸和實(shí)際崩岸的情況，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了解析和思考；李圣偉[9]探討建立荊江河段河道崩岸預(yù)警系統(tǒng)，為荊江河段的科學(xué)治理提供決策依據(jù)；洪建等[10]根據(jù)長(zhǎng)江馬鞍山河段現(xiàn)有河勢(shì)條件及近年崩岸險(xiǎn)情，分析指出本河段存在的主要問(wèn)題，并提出相應(yīng)的整治措施；朱明成等[11]在歸納總結(jié)長(zhǎng)江揚(yáng)中河段太平洲汊道河道灘槽系統(tǒng)調(diào)整規(guī)律的基礎(chǔ)上，分析了河段未來(lái)的演變趨勢(shì)，該研究結(jié)果可為徑潮流河段灘槽演變預(yù)測(cè)以及坍江災(zāi)害預(yù)警提供依據(jù)；羅龍洪等[12]針對(duì)長(zhǎng)江揚(yáng)中河段指南村岸段發(fā)生的窩崩險(xiǎn)情，運(yùn)用實(shí)測(cè)資料對(duì)所采取的治理效果進(jìn)行研究分析，可為類似窩崩的搶護(hù)治理提供指導(dǎo)；鄧宇等[13]系統(tǒng)總結(jié)長(zhǎng)江中下游崩岸的觀測(cè)及調(diào)查工作成果，對(duì)已有崩岸監(jiān)測(cè)實(shí)施情況、崩岸類型、特點(diǎn)和主要影響因素加以分析，為進(jìn)一步完善長(zhǎng)江中下游崩岸監(jiān)測(cè)體系和監(jiān)測(cè)手段提供了參考。揚(yáng)中地處江心洲四面環(huán)水，在長(zhǎng)江中下游崩岸治理中列為重點(diǎn)險(xiǎn)工險(xiǎn)段，為防止揚(yáng)中太平洲因局部河勢(shì)變化引發(fā)崩岸險(xiǎn)情，進(jìn)而影響到揚(yáng)中市的安全，開展揚(yáng)中環(huán)島險(xiǎn)工險(xiǎn)段監(jiān)測(cè)與崩岸預(yù)警研究工作具有十分重要的意義。

1 研究區(qū)概況

揚(yáng)中市地處東經(jīng)119°42′～119°58′，北緯32°00′～32°19′，位于鎮(zhèn)江市丹徒區(qū)圌山東側(cè)的揚(yáng)子江中。市境呈西北—東南走向，南北長(zhǎng)約40 km，東西平均寬約7 km，東北與泰興市、揚(yáng)州市江都區(qū)、揚(yáng)州市邗江區(qū)隔大江相望，西南與丹徒區(qū)、丹陽(yáng)市、常州市武進(jìn)區(qū)依夾江為鄰。全市由太平洲、中心沙、西沙島、雷公島4個(gè)江島組成，總面積331 km2，其中陸地面積243 km2，長(zhǎng)江沿線深水岸線62.7 km。

2 來(lái)水來(lái)沙情勢(shì)分析

據(jù)統(tǒng)計(jì)，長(zhǎng)江下游大通站以下干流區(qū)間入江流量約占大通站流量的3%左右，大通站的流量、泥沙特征基本代表長(zhǎng)江下游來(lái)水、來(lái)沙特征，其歷年水沙統(tǒng)計(jì)情況見表1。三峽蓄水前后，大通站多年年內(nèi)平均流量、平均輸沙率、平均含沙量變化情況見圖1～3。

表1 大通站水沙年特征值統(tǒng)計(jì)表

圖1 大通站多年平均流量及年內(nèi)分配對(duì)比

圖2 大通站多年平均輸沙率及年內(nèi)分配對(duì)比

圖3 大通站多年平均含沙量對(duì)比

由表1可看出，三峽蓄水后，多年平均流量、多年平均含沙量、多年平均輸沙量分別減少了1 500 m3/s、0.314 kg/m3和29 300萬(wàn)t。從圖1可看出，三峽蓄水前后1—7月份多年年內(nèi)平均流量、流量年內(nèi)分配占比都呈遞增趨勢(shì)，7月份達(dá)最大，7月份以后呈遞減趨勢(shì)，蓄水前后的水量總體變化不大，由107 853 億m3降至100 946 億m3。由圖2—3可看出，三峽蓄水前1—7月份各月間平均輸沙率、輸沙率年內(nèi)分配占比和含沙量總體呈遞增趨勢(shì)，尤其是6—7月份增幅最為明顯，蓄水后1—7月份各月間平均輸沙率、輸沙率年內(nèi)分配占比和含沙量也不斷增加，但增幅有所減小。

通過(guò)上述分析可知，大通站上游來(lái)水來(lái)沙主要集中在汛期5—10月份，主汛期6—8月份尤大，三峽蓄水后，大通站年內(nèi)水沙分配出現(xiàn)一定程度的調(diào)整和變化。沙量的大幅減少主要發(fā)生在汛期，尤其是主汛期，而水量變化幅度則相對(duì)較小，主汛期來(lái)水量減小幅度約10%，而沙量減小幅度接近70%，三峽蓄水對(duì)汛期輸沙量的調(diào)節(jié)明顯大于徑流量。來(lái)水來(lái)沙的變化，對(duì)長(zhǎng)江下游揚(yáng)中段河道的沖刷和淤積具有重要的影響，迎流頂沖且地質(zhì)條件較差的河段容易發(fā)生不同程度的崩岸險(xiǎn)情，部分老險(xiǎn)工險(xiǎn)段在遭受較大流量沖刷后也易出現(xiàn)新的險(xiǎn)情。因此，及時(shí)開展揚(yáng)中環(huán)島險(xiǎn)工段監(jiān)測(cè)與崩岸預(yù)警研究工作是十分必要的，確定了揚(yáng)中市省廳重點(diǎn)段36.6 km，市轄區(qū)段16.6 km，總長(zhǎng)53.2 km。本文針對(duì)其中的重點(diǎn)段——太平州左緣段，展開具體分析研究，該段自二墩港上游700 m至雙龍港上游全長(zhǎng)約19.4 km，其河段基本情況見圖4。

圖4 揚(yáng)中市太平州左緣段

3 河勢(shì)變化及崩岸預(yù)警分析

利用揚(yáng)中環(huán)島險(xiǎn)工段2018年汛后、2019年汛前和汛中地形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)河道平面變化、斷面變化以及河床沖淤變化3個(gè)方面綜合分析太平洲左緣段的河勢(shì)變化情況并設(shè)置相應(yīng)的崩岸預(yù)警等級(jí)。

3.1 平面變化

分段分析太平洲左緣段的平面變化情況如下:

(1)二墩港—泰州大橋段：2018年汛后，近岸等高線擺幅微小，局部-40 m以下深槽平面位置及尺度相對(duì)穩(wěn)定，窩塘內(nèi)等高線走勢(shì)由崩窩初期鋸齒型，轉(zhuǎn)為光滑平順，-10 m以下等高線淤積外移明顯，窩頂部位0 m線有所逼近岸邊，可能是近岸拋石沉降所致。2019年汛前，近岸各級(jí)等高線走勢(shì)變幅微小，崩窩外側(cè)-40 m深槽略有縮小。2019年汛中，崩窩內(nèi)-20 m以上等高線變化微小，-20 m以下等高線有所淤積外移，口門外深槽有小幅下切，基本在正常的沖淤調(diào)整范圍之內(nèi)。

(2)泰州大橋—東新港段：2018年汛后，近岸等高線走勢(shì)相對(duì)穩(wěn)定，外側(cè)深槽形態(tài)及最深點(diǎn)變化不大。2019年汛前及汛中，近岸河床各級(jí)等高線變化微小。

(3)東新港—團(tuán)結(jié)閘段：2018年汛后，各級(jí)等高線平面變化很小保持相對(duì)穩(wěn)定:0～-15 m線整體貼岸下行，-15 m線與岸邊最近距離約40 m左右，局部近岸存在-20 m小型深槽，但其面積最大不超過(guò)3 000 m2，與岸邊距離在100 m之外，且深槽越大離岸越遠(yuǎn)。2019年汛前及汛中，近岸河床各級(jí)等高線沖淤擺幅較小，外側(cè)深槽無(wú)大幅沖淤變化。

(4)團(tuán)結(jié)閘—雙龍港段：2018年汛后，各級(jí)等高線平面變化相對(duì)較小，左右移動(dòng)變幅一般在10 m范圍之內(nèi)，近岸等高線延續(xù)上段走勢(shì)，貼岸下行，但在團(tuán)結(jié)閘下游側(cè)，近岸出現(xiàn)-20 m深槽，尾部一直達(dá)到新韓通船舶公司水域，-20 m槽貼岸，距離岸邊最近距離約30 m，水流密集，陡坡高差較上游段有所增大。2019年汛前，近岸0 m線局部存在小幅的沖淤擺動(dòng)，幅度一般不超過(guò)5 m，變化范圍不超過(guò)100 m；0 m線以下近岸各級(jí)等高線變化微小，外側(cè)深槽最深點(diǎn)無(wú)大幅沖淤變化。2019年汛中，該段近岸部位各級(jí)等高線擺幅微小。

3.2 斷面變化

太平洲左緣段跨度大，沿岸河道、水流、水工設(shè)施情況不一，分段分析其斷面變化情況如下:

(1)二墩港上下游段：2018年汛后，近岸岸坡相對(duì)江心部位較陡，沿程看上段陡于下段，上游斷面a離近岸0～-10 m河床相對(duì)較陡，其余相對(duì)坡緩，但總體近岸坡陡，陡坡段高差一般不超過(guò)10 m。2019年汛前及汛中，各個(gè)斷面形態(tài)相對(duì)穩(wěn)定，變化幅度較小。

(2)崩窩上下游段：2018年汛后，上游斷面c處為沉船位置，近岸斷面地形呈鋸齒突兀于泥面之上約15 m，形成水下分流隔斷，近岸側(cè)夾槽坡陡，高差超過(guò)20 m。斷面d為崩窩中心斷面，崩窩近岸坡度處于適中狀態(tài)。2019年汛前及汛中，各斷面形態(tài)保持相對(duì)穩(wěn)定，近岸水下陡坡微淤為主，沉船部位鼓包總體變化微小。

(3)泰州大橋附近段：2018年汛后，該段總體特征為坡陡、高差大，以大橋所在斷面e最陡，其陡坡段高差高達(dá)30 m，其余位置雖然近岸坡陡，但是高差一般在10 m左右，崩岸險(xiǎn)情及危害程度相對(duì)于斷面e較輕。2019年汛前，橋上游段近岸陡坡部位有小幅淤高，0 m以上河槽及坡腳外側(cè)河床沖淤不明顯，橋下游段斷面形態(tài)基本無(wú)變化，2019年汛中，各個(gè)斷面基本重合，保持相對(duì)穩(wěn)定。

(4)東新港上下游段：2018年汛后，該段總體特征為坡陡、高差大，一般高差都有20 m，上游斷面f處尤大，坡高超過(guò)30 m，坡腳已沖刷呈槽。2019年汛前，河槽左緣向江心方向略有拓寬，寬度約55 m。2019年汛中，各斷面形態(tài)保持相對(duì)穩(wěn)定，坡頂及坡腳外側(cè)河床沖淤不明顯，坡腰有小幅淤積。

(5)團(tuán)結(jié)閘上下游段：2018年汛后，斷面h坡陡、高差大，斷面坡腰部位上部微淤、下部微沖。2019年汛前，各斷面形態(tài)保持相對(duì)穩(wěn)定，沖淤幅度較小。2019年汛中，斷面h坡腳處沖刷下切，使得汛前淤積消失的坡腳深坑再次沖刷出現(xiàn)，并且進(jìn)一步下切，坡腳最深處高程為-35.8 m，為本段最危險(xiǎn)斷面，有崩岸風(fēng)險(xiǎn)。

(6)新韓通船舶公司上下游段：2018年汛后，該段總體特征為坡陡、高差大，一般高差在20 m～30 m，上游斷面I處尤大，坡高35 m，坡腳外深槽最深點(diǎn)達(dá)到-45 m。2019年汛前，坡腳前沿有所回淤，淤高約2 m，雖略有好轉(zhuǎn)，但斷面I依然較陡，崩岸風(fēng)險(xiǎn)很大。2019年汛中，除原坡肩-2 m位置處沖刷下切約3.4 m外，其余斷面形態(tài)保持相對(duì)穩(wěn)定，沖淤幅度較小。

3.3 河床沖淤變化

(1)指南村崩窩上下游段：2018年汛后，該段整體淤積，平均淤積厚度為0.20 m，淤積主要在近岸部位，略一般長(zhǎng)度岸段近岸淤積厚度超過(guò)1.0 m，遠(yuǎn)洲部位沖淤交替，淤積為主。2019年汛前，該段河床整體沖淤平衡，其中崩窩口門內(nèi)持續(xù)微淤，幅度不超過(guò)1 m，口門外側(cè)近岸區(qū)域微淤積，坡腳部位微沖，崩窩下游河床沖刷幅度相對(duì)略大。2019年汛中，該段整體回淤，平均淤積厚度達(dá)到0.55 m，窩塘內(nèi)及外側(cè)近岸部位整體小幅回淤，局部零星的沖刷坑位于坡腳以外，距離水邊超過(guò)100 m，坡陡流急、深水貼岸。

(2)永勤排澇站段：2018年汛后，該段整體微沖，平均微沖0.10 m，近洲部位多為沖刷，局部最大沖刷接近3.0 m，遠(yuǎn)洲部位沖淤交替，上淤下沖。2019年汛前，近岸河床整體微沖，平均微沖厚度0.04 m，沿程看上段沖刷略大，橫向坡腳以上河床微淤，坡腳外河槽沖刷為主。2019年汛中，河床整體微淤，平均淤積厚度為0.31m，淤積主要在上游及近岸部位，下游外側(cè)區(qū)域呈微沖。

(3)東新港上下游段：2018年汛后，該段整體微沖，平均微沖0.26 m，近洲部位多為沖刷，局部最大沖刷接近3.0 m，遠(yuǎn)洲部位沖淤交替，沖刷占多。2019年汛前，該段整體轉(zhuǎn)為微淤，平均淤積厚度約0.06 m，沿程沖淤相對(duì)均衡，近岸部位淤積為主，坡腳外河床沖淤交替。2019年汛中，該段轉(zhuǎn)為微沖，平均沖刷厚度0.23 m，沿程看上游側(cè)沖刷略大，橫向坡腳外沖刷偏大。

(4)小決港上下游段：2018年汛后，該段整體微沖，平均微沖0.12 m，近洲部位多為沖刷，局部最大沖刷接近3.0 m，遠(yuǎn)洲部位沖淤交替，沖刷占多，沿程范圍上沖下淤，沖刷區(qū)長(zhǎng)度顯著大于淤積區(qū)。2019年汛前，該段河床普遍轉(zhuǎn)為淤積，從水邊至河床區(qū)域，整體呈淤積態(tài)勢(shì)，局部零星的沖刷坑都在坡腳外河床區(qū)域。2019年汛中，該段基本沖淤平衡，沿程小幅沖淤交替，局部沖淤幅度較大區(qū)域都在坡腳外側(cè)。

3.4 崩岸預(yù)警段定級(jí)

采用綜合評(píng)估法確定崩岸預(yù)警級(jí)別的劃分，主要從防洪安全、群眾生命財(cái)產(chǎn)安全、河勢(shì)穩(wěn)定、岸線利用、涉河建設(shè)項(xiàng)目運(yùn)行等方面，綜合分析崩岸發(fā)生的可能性及造成的危害，劃分不同級(jí)別的崩岸預(yù)警，崩岸預(yù)警可劃分為1、2、3三級(jí)[14-15]。綜合2018年汛后、2019年汛前和汛中對(duì)太平州左緣段河勢(shì)變化情況的分析結(jié)果，設(shè)置不同級(jí)別的崩岸預(yù)警段:1級(jí)預(yù)警段4段，長(zhǎng)度3 890 m；2級(jí)預(yù)警段5段，長(zhǎng)度21 078 m，具體見表2～3。

4 結(jié)論和建議

(1)三峽蓄水后，對(duì)大通水文站汛期輸沙量的調(diào)節(jié)作用明顯大于來(lái)水量，相較于蓄水前，蓄水后主汛期來(lái)水量減小幅度約10%，而沙量減小幅度接近70%，來(lái)水來(lái)沙的變化對(duì)揚(yáng)中段河道的沖刷和淤積具有重要的影響，易造成不同程度的崩岸險(xiǎn)情。

(2)通過(guò)河道平面變化、斷面變化以及河床沖淤變化綜合分析揚(yáng)中島太平洲左緣段2018年汛后、2019年汛前和汛中的河勢(shì)變化情況，結(jié)果表明：指南村崩窩、鐵匠港和新韓通船舶公司上下游的大部分區(qū)域應(yīng)設(shè)置為1級(jí)崩岸預(yù)警段；二墩港至團(tuán)結(jié)閘、太平洲洲尾左緣應(yīng)設(shè)置為2級(jí)崩岸預(yù)警段。

為有效防治崩岸險(xiǎn)情，減少洪災(zāi)損失，針對(duì)不同的崩岸預(yù)警級(jí)別，需采取相應(yīng)的解決措施，對(duì)于1級(jí)預(yù)警段，建議予以密切關(guān)注，必要時(shí)進(jìn)行適當(dāng)拋?zhàn)o(hù)加固，年度內(nèi)進(jìn)行3次監(jiān)測(cè)分析；對(duì)于2級(jí)預(yù)警段，建議年度內(nèi)汛前、汛后各監(jiān)測(cè)1次，視情況汛期加密監(jiān)測(cè)。此外，對(duì)確定的崩岸預(yù)警段需分別按不同程度做好預(yù)警區(qū)宣傳和警示工作，落實(shí)巡查制度，儲(chǔ)備搶險(xiǎn)物資以及需轉(zhuǎn)移受崩岸威脅居民的相關(guān)準(zhǔn)備工作。

表2 1級(jí)險(xiǎn)工段情況表

表3 2級(jí)險(xiǎn)工段情況表