長江中游牯牛沙水道近期演變及6米水深航道條件分析

陳塵

摘 要：牯牛沙水道航道礙航主要是由于過渡段河道寬淺，近年來該河段已實施的一期、二期工程促進了牯牛沙邊灘的穩定，但由于牯牛沙邊灘高程相較優良時期偏低，過渡段淺區形態寬淺，河床沖淤變化較大，對于6m航道水深，過渡段航槽束水能力不足，且受到三峽工程蓄水后汛后退水加快的影響，淺灘航道尺度難以達到6.0m×200m。

關鍵詞：牯牛沙水道；礙航特性；影響因素

中圖分類號：U652 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2017）08-0043-02

1 河道概況

牯牛沙水道上起西塞山，下迄棋盤洲，全長約15.5km，兩岸自上而下分布有眾多的低山丘陵，受地質和邊界條件控制，整體河勢較穩定。河道平面形態以高家灣為界分為上、下兩段，上段為受節點控制的彎道，下段為順直段（見圖1）。按照“總體治理，分期實施”的思路，該河段先后實施了一期、二期工程，一期工程于2009～2010年實施，主要在牯牛沙右邊灘修建3道護灘帶工程。二期工程在一期工程已建的護灘帶基礎上修建三道壩體，工程平面布置見圖1。牯牛沙水道處于武漢至安慶段內，目前武漢至安慶段6米水深航道建設前期工作已經啟動，本文將針對本水道已建工程實施以來的河床演變特點，重點分析6m水深航道條件及礙航成因。

2 近期河床演變

2.1 工程實施前的河床演變特點

一期工程實施以前，牯牛沙水道整體河勢穩定，但彎曲放寬段內洲灘變化仍較為劇烈，總體上枯水河道向寬淺方向變化。

牯牛沙水道左岸分布有狹長的團林岸邊灘，右岸分布有較大的牯牛沙邊灘，一直延伸至[氵][韋]源河出口處。團林岸邊灘近幾十年來灘形一直較小，年際間平面上基本沒有變化。遇大水年淤積大，但大水年過后則會逐步恢復原狀，年內表現為洪淤枯沖的規律，其沖淤變化對航道條件影響較小。

牯牛沙邊灘自20世紀80年代中期以來，沖刷后退、高程降低，枯水河道向寬淺方向發展，致使牯牛沙邊灘對水流的控制作用減弱，航道條件變差，并且自2003年來，開始出現維護困難局面。三峽蓄水后攔蓄了大量泥沙，長江中下游來沙量大幅減少，牯牛沙邊灘繼續沖刷后退、高程降低，上下深槽交錯范圍增大，過渡段河床沖淤變化幅度大，這一階段牯牛沙水道已演變成為礙航淺灘，出現礙航。過渡段橫斷面呈“W”型或“U”型。

2.2 工程實施后的河床演變特點

針對牯牛沙邊灘持續沖刷后退，造成航道出淺礙航的情況，陸續實施了一期、二期工程，一期工程實施后，右岸三道護灘帶工程制止了牯牛沙邊灘的沖刷后退，抑制了枯水河寬的進一步展寬。一期工程實施以來牯牛沙邊灘先淤后沖，總體上淤積展寬，過渡段淺區上下深槽2010年呈現交錯型，過渡段斷面呈寬淺的“W”型，在過渡段淤積出淺，最淺點水深約為航行基準面下2.54m；2012年，5m深槽貫通，斷面呈“U”型，航道條件良好；2014年，5m深槽貫通，但在過渡段存在較多的淺包，斷面呈“W”型。

2014年二期工程實施后，牯牛沙邊灘已建工程守護區域呈現淤積，牯牛沙邊灘中上段進一步淤高展寬，過渡段深槽下切，航道條件有所改善，不過，牯牛沙邊灘整體形態較為低矮，過渡段淺區斷面形態仍較為寬淺，河床年際、年內間沖淤較大，深泓擺動頻繁。

3 航道條件及礙航特性分析

3.1 航道條件核查

統計2002年以來牯牛沙水道的航道水深情況（見表1），在一期工程實施前，牯牛沙水道內牯牛沙邊灘受80年代中期以來來沙量減少和三峽蓄水運用后河道來水來沙條件發生變化影響，牯牛沙邊灘持續沖刷后退，致使河道展寬，上深槽右擺，在過渡段內出現淺埂，航道水深不足，6.0m深槽多數年份斷開。

一期工程實施之后，工程效果初步顯現，但自然條件下難以長期維持，例如2012年來水來沙較2011年稍有增大，但6m深槽大幅縮窄，甚至不足200m。

二期工程實施以來，受有利水文年及工程的共同作用，枯水期航道條件進一步好轉，2016年3月6m航槽最窄寬度460m，但8月洪水期測圖顯示，6m航槽較去年同期出現了變差的態勢，斷開約200m，斷面橫向沖淤幅度較大，因此，總的來說，對于6m×200m航道尺度來說，已有工程力度仍有限，遇不利水文年，在汛期淤積的泥沙，汛后沖刷不及時，仍有出淺的可能。

3.2 航道存在的問題

目前牯牛沙水道的淺區主要位于茅山港一帶放寬段，年內呈洪淤枯沖的變化規律，淺區航道條件的好壞與河道邊界和水沙條件密不可分，當河道邊界較為完整時，由于水流集中，水沙條件對于枯水期淺區水深的敏感性較低，當河道邊界出現不利變化時，淺區水深與水沙條件關系更為密切：

在右岸牯牛沙邊灘較為高大完整時，在茅山港一帶洪水期淤積的泥沙，汛后均能得到較好的沖刷，汛末及枯水期均能維持較好的航道條件。隨著牯牛沙邊灘的沖刷后退，邊灘規模逐漸縮小，過渡段一帶逐漸放寬，水流分散，流速減小，泥沙輸移能力減弱，遇大水大沙不利水文年，洪期往往在茅山港一帶淤積大量的泥沙，隨著三峽工程蓄水后，汛末退水加快，沖刷不足，泥沙難以順利向下游輸移，淺區航道條件較差。

已建工程完工后，牯牛沙邊灘沖刷后退的趨勢得到抑制，灘面高程有一定程度的恢復，航道條件得到改善。但是，二期工程實施時間尚短，目前牯牛沙邊灘的高程相較優良時期，仍偏低1～3m，對于過渡段淺區束水能力仍舊較差，近期枯水期淺區水深受來水來沙條件影響是較大，對于6m×200m尺度來說，如遇洪期高水位持續時間較長（流量大于40000m3/s天數超過40天），且汛末退水較快的不利年份，則會使得泥沙滯留，淺區航寬大大縮窄。當年汛末的航道條件取決于前一年度枯水期的淺區航道寬度，若上一年航寬富裕較少，則經過不利年后，航寬將不足200m。

4 結語

在兩岸邊界基本穩定的前提下，牯牛沙水道總體河勢格局將保持穩定，但由于牯牛沙邊灘高程相較優良時期偏低，過渡段淺區形態寬淺，河床沖淤變化較大，對于6m航道水深，過渡段航槽束水能力不足，受到三峽工程蓄水后，汛后退水加快的影響，淺灘沖刷時間大大縮短，遇不利年份，將導致牯牛沙水道內淺區汛期淤積的泥沙汛末枯水期沖刷不及時而出淺礙航，航道尺度難以達到6.0m×200m，需要適時進行一定的疏浚維護。

參考文獻：

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[4]閆軍. 長江中游牯牛沙水道河床演變及治理措施[J]. 武漢：長江航道規劃設計研究院，2012年