長江中游沙市河段治理效果分析及后續治理思路探討

張俊鋒，柴華峰

（1.長江航道局，武漢430014；2.長江航道規劃設計研究院，武漢430011）

沙市河段地處長江中游上荊江，位于湖北省荊州市，河段上起陳家灣、下至玉和坪，長約20 km，屬人工護岸控制的順直、微彎分汊河道（圖1）。河段北岸有荊江大堤，堤外少灘，防洪形勢嚴峻，南岸為荊南長江干堤。本河段以楊林磯為界分為上下兩段：上段被太平口心灘分為南北兩槽，下段被三八灘分為南北兩汊。橫跨三八灘的荊州長江公路大橋于2002 年10 月建成使用，在靠近兩岸的北汊及南汊內均布設了通航橋孔，中間為非設計通航橋孔。該河段河道很不穩定，主流擺動幅度大，洲灘此消彼長變化頻繁，以致航槽位置多變，且頻繁出淺，航道維護任務十分艱巨。特別是1998 年特大洪水以后，原有的三八灘沖失，北汊淤積嚴重，枯季難以通航，荊州大橋南設計通航孔淤塞，船舶有時被迫改走非設計通航孔，通航與橋梁安全矛盾十分突出。目前，本河段枯水期航道維護尺度僅為2.9 m×80 m×750 m（水深×航寬×彎曲半徑，下同），通航保證率為95%。

根據《長江干線航道發展規劃總體剛要》，沙市河段2020 年的建設標準為3.5 m×150 m×1 000 m，通航保證率為98%［1］。長江航道局從2001 年開始組織對該河段的礙航問題進行系統研究，提出了“系統治理、分步實施”的治理原則。并從2009 年開始對本河段進行了系統治理，先后實施了三八灘固灘工程及臘林洲守護工程，取得了階段性的整治效果。本文結合已有研究成果和工程實施以來的資料，對工程前后的河道變化、航道條件等進行了對比分析，并結合總體治理思路及本河段存在的問題，提出了后續治理思路。

1 河床演變特征

近幾十年來，沙市河段兩岸岸線基本穩定，河道灘槽變化劇烈，大致分為4 個演變階段［2］。

第一階段：在20 世紀50～60 年代中期，臘林洲邊灘與三八灘連為一體，依附于河道右岸，灘體相對完整高大，多數年份河道呈單一形態。第二階段：在20 世紀60 年代后半期至70 年代，臘林洲邊灘被切割，三八灘成為一個獨立江心洲，沙市河段下段被分為南北兩汊，河道呈上段單一、下段分汊格局。第三階段：在20 世紀80 年代至1997 年，主流右擺使臘林洲邊灘灘頭沖刷后退，太平口附近河道展寬，泥沙淤積形成太平口心灘，將上段河道分成南北雙槽。河段上段雙槽，下段雙汊局面形成。第四階段：1998 年特大洪水以后，三八灘灘體逐步沖刷、解體，2001 年再度形成新的三八灘，河段再次出現“上段維持雙槽、下段維持雙汊”的基本格局。

2 系統治理思路

從2001 年開始，長江航道局組織有關科研和設計單位對沙市河段進行航道系統治理的研究。研究表明：無論是從船舶及橋梁的安全、沙市河段自身條件，還是從水運、地方經濟的長遠發展來看，河段上段走太平口心灘南槽、下段走三八灘北汊是最佳規劃航線［3-5］。在此基礎上，研究提出的總體治理思路是：上段維持兩槽一灘的格局，下段維持三八灘分汊，壓縮北汊進口楊林磯淤展空間；保持上段南槽分流占優局面，利用并強化臘林洲高灘岸線的導流作用，在穩定枯水期“南北”水流過渡流路的基礎上，提高北汊進口航槽內水流沖刷能力，從而改善北汊航道條件。

鑒于沙市河段復雜多變的河床，且工程的平面布置受到較強的外部制約，系統治理方案提出了“統籌兼顧、綜合治理；穩定洲灘、適當調整汊道分流比；分步實施、分期實現治理目標”的總體治理原則。

3 已建工程及治理效果

3.1 已建工程情況

沙市河段已建整治工程包括航道整治一期工程和臘林洲邊灘守護工程，其平面布置見圖1。

（1）一期工程。根據系統治理思路，沙市河段于2009 年1 月開始實施一期工程［6］。該工程主要是采用護底與固灘相結合的措施，對三八灘中上段灘體、灘脊進行加固守護，阻止灘頭后退，維持三八灘的整體穩定。該工程于2012 年5 月通過竣工驗收，工程的實施穩定了三八灘頭部中、枯水期的分流點，改善了北汊航道通航條件，保證了橋梁及船舶通航安全，維持了沙市河段下段分汊的基本河勢格局。

（2）臘林洲守護工程。為防止臘林洲邊灘的岸線持續崩退，影響北汊進口水流條件，沙市河段于2010 年10 月實施臘林洲守護工程［7］。該工程主要是在一期工程的基礎上，對臘林洲邊灘上段3 303 m 岸線進行守護，同時對左岸楊林磯一帶已護岸線的重點部位進行水下加固。該工程于2011 年7 月主體工程完工。工程的實施有效遏制了臘林洲邊灘岸線的持續崩退，維持了沙市河段較好的洲灘形態。

3.2 治理效果分析

目前，沙市河段先期實施的三八灘固灘及臘林洲守護工程已經完工。工程觀測及分析［8］表明，工程實施以后，沙市河段較為有利灘槽格局得到維持，為本河段的后續治理奠定了良好的基礎，基本實現了預期的整治目標（圖2）。

3.2.1 河道變化

NaNO33 g/l、MgSO4·7H2O 0.5 g/l、KCl 0.5 g/l、Fe-SO4·7H2O 0.01 g/l、K2HPO41 g/l，用3 mol/l鹽酸調成所需pH值。

（1）河道沖淤變化。從工程前后的沙市河段測圖對比來看：太平口心灘基本上保持穩定，總體呈淤積態勢；楊林磯邊灘向上游淤長，局部最大淤積幅度超過5 m；三八灘中上段略有淤積，下段有所沖退。上段北槽進口沖刷，中段淤積，出口段略有淤積；南槽中段深槽略有淤積、沿右岸側沖刷，南槽出口向北汊的過渡段明顯沖深，幅度一般在5 m 以上。

（2）深泓變化。從工程前后深泓線的平面變化來看（圖3），工程實施后，三八灘中上段保持穩定，過渡段深泓線位置基本保持穩定，分流點位于三八灘灘頭前沿，比工程前上提了600 m 左右。

（3）灘槽變化。灘體變化：從工程實施前后灘體平面變化來看（圖4），工程實施后，三八灘中上段灘體及臘林洲邊灘基本保持穩定，但三八灘未實施工程的下半段仍趨于沖刷狀態，灘體面積由2008 年4 月的0.65 km2縮小至2011 年12 月的0.17 km2，灘尾上提約1 050 m。隨著三八灘中上段灘體基本穩定，楊林磯灘體尾部上提左移，頭部淤積上延至筲箕子一帶，灘體面積至2011 年12 月面積增至1.21 km2。

航槽變化：從工程前后沙市河段航行基面下4 m 等深線年際變化來看（圖5），工程實施后，遏制了三八灘灘頭及臘林洲的沖刷后退，三八灘中上段基本保持穩定，北汊航槽進一步沖刷發展，4 m 等深線全線貫通。

（4）分流比變化。三八灘守護工程實施后，北汊的進流條件得到穩定，北汊枯水期分流比呈增加的趨勢（表1），由工程實施前的43%上升至工程實施后的59%。

表1 三八灘汊道枯水期分流比統計表Tab.1 Statistics of split ratio of Sanba Beach in dry season

3.2.2 航道條件變化

（1）航寬與航深。工程實施前，沙市河段航道維護尺度為2.9 m×80 m×750 m。工程實施后，從2009 年11月1 日起，宜昌—城陵磯段試運行3.0 m 水深，2010年11 月1 日起，試運行3.2 m 水深。

目前的航槽基本穩定走“南槽—北汊”航槽，至2011年12 月4 m 等深線（當地航行基準面，下同）航寬維持在400 m 以上，6 m 等深線貫通，寬度在250 m 以上，航寬及水深有較大幅度的提高。

（2）彎曲半徑。工程實施后，三八灘段航槽基本穩定走南—北航槽，深泓位置變化較小，目前，航道的彎曲半徑均在1 000 m 以上，滿足目前航道維護的要求。

4 后續治理思路

4.1 水道目前存在的問題

如前所述，一期工程及臘林洲守護工程作為沙市河段先期實施的工程，基本實現了預期的建設目標。但根據最新的觀測表明，已建的航道整治工程的整治效果仍是不夠的，灘槽格局仍存在一定的不確定性。存在的主要問題為：

（1）一期工程僅僅對三八灘中上段灘體進行守護，對位于荊州長江大橋以下的三八灘灘尾部位并沒有采取工程措施。工程實施過程中，三八灘灘尾呈逐年萎縮趨勢，目前0 m 等深線以上的灘體面積減小至工程實施前的三分之一。受此影響，北汊航道出口延寬變淺趨勢明顯，河段出口航道條件呈惡化趨勢。

（2）已實施的一期和臘林洲守護工程對調整南北兩汊低水分流比、改善北汊航道通航條件的作用有限。工程實施后的三八灘南汊流量依然較大，如遭遇不利的水文年，楊林磯邊灘下移增長趨勢仍存在，本河段的設計航路“南槽—北汊”的過渡形式無法得到根本保障。

4.2 后續治理思路

（1）整治原則。根據前述沙市河段系統治理的總體方案，后續工程治理目標是：在河段內已建和在建的航道整治工程的基礎上，通過及時控制不穩定洲灘的不利變化趨勢，穩定目前較好的航道格局，實現規劃的航道尺度。為此，本文結合目前河道形勢，提出的后續工程治理原則為：①因勢利導：充分利用河道有利條件，總體上順應河道演變規律，充分考慮上下游的關聯性、協調性，對關鍵部位進行處理；②統籌兼顧，守護為主：鑒于沙市河段河道自身演變及堤防、防洪等周邊環境復雜，后續工程措施仍以守護為主，配合已建工程，及時控制不利的變化趨勢；③協調統一：后續工程方案應保證與已實施的一期和臘林洲守護工程的相互配合、協調統一。

（2）整治方案。沙市河段后續治理應以已建的航道整治工程為依托，對目前較為有利的格局加以守護，維持臘林洲低灘和三八灘中下段的穩定，引導水流集中穩定沖槽，從而實現改善航道條件的目標。該河段應從“南槽—北汊”過渡段的右邊界入手穩定并適當強化這一過渡格局，同時兼顧三八灘中下段灘體的穩定及河段防洪需求。根據這一思路，本文提出的治理方案（圖6）如下。

在臘林洲邊灘中部（已實施的臘林洲守護工程尾部），或在三八灘頭部及南側布置整治建筑物控制過渡段水流。拋石筑壩是一種有效的整治措施，但對河勢影響較大，北部岸線的防洪壓力較大。可采用透水性較好的扭王字塊或透水框架護灘帶結構型式，以達到調整北汊進口水流、限制楊林磯邊灘發展的目的。

守護三八灘尾部灘體，改善河段出口水流條件。在一期工程的基礎上，應采用護底與固灘相結合的方式，對三八灘中下段灘體、灘脊進行守護。可采用傳統的系砼軟體排+拋石結構，并結合透水框架群促淤固灘，以集中北汊出口水流，改善北汊出口航道條件。

對左岸已護岸線重點部位進行護腳加固，利于防洪安全。臘林洲邊灘中部及三八灘上的整治建筑物的布置，勢必增強北部沿岸的流速，給北部荊江大堤防洪帶來壓力。為此，應在臘林洲守護工程的基礎上，對北部已護岸線的重點部位進行護腳加固。

5 結語

長江中游沙市河段采用“系統治理、分期實施”的治理原則，通過一期工程和臘林洲守護工程的實施，取得了階段性的整治效果，為后續工程的實施奠定了良好的基礎。

鑒于沙市河段河床演變劇烈，影響因素復雜，建議抓緊時機，按照沙市河段系統治理的思路，盡快實施后續工程，從根本上保障該河段“南槽—北汊”航路過渡形式，徹底解決沙市河段的礙航問題。

［1］交通運輸部.長江干線航道總體規劃綱要［R］.北京：交通運輸部，2008.

［2］黃成濤.長江中游沙市河段航道整治一期工程工程可行性研究報告［R］.武漢：長江航道規劃設計研究院，2008.

［3］黃成濤，張明.長江中游沙市河段臘林洲守護工程數學模型研究［R］.武漢：長江航道規劃設計研究院，2010.

［4］李文全.長江中游沙市河段航道整治一期工程初步設計動床模型試驗研究報告［R］. 武漢：長江航道規劃設計研究院，2008.

［5］李文全.長江中游沙市河段臘林洲守護工程初步設計河工模型試驗研究報告R］.武漢：長江航道規劃設計研究院，2010.

［6］黃成濤，柴華峰.長江中游沙市河段航道整治一期工程初步設計報告［R］.武漢：長江航道規劃設計研究院，2008.

［7］黃成濤，柴華峰.長江中游沙市河段航道治理臘林洲守護工程初步設計報告［R］.武漢：長江航道規劃設計研究院，2009.

［8］黃成濤，柴華峰.長江中游沙市河段航道整治一期工程效果分析報告［R］.武漢：長江航道規劃設計研究院，2011.