長江上游東溪口河段河床及灘險演變特性分析

李洪奇，林 雙，鐘志強，王 明

(長江瀘州航道局，瀘州 646000)

長江上游東溪口河段屬大型山區天然河流，集淺、險、彎、窄、急等多種礙航特征于一體，且部分位于雙控制河段第一控制河段內(上游斗笠子灘為第二控制河段、下游白臉石灘為第一控制河段)，是長江上游瀘渝段航道的灘險，灘險、灘勢十分復雜[1]，且近年來受采砂影響[2]，河床及灘險有了明顯變化，分析其變化特性，探尋其演變原因，對于今后逐步消除礙航瓶頸、建設生態航道有著重要意義。

1 河道概況

圖1 東溪口河段航道示意圖

長江上游東溪口河段位于上游里程807.5～809.5 km，該河段目前航道等級為Ⅲ級，航道維護尺度為2.9 m×50 m×560 m(航道水深×航寬×彎曲半徑，下同)。東溪口河段朱沱稱桿磧將河道分為南北兩槽，枯水期北槽不通航，南槽主航道則具有淺、險、彎、窄、急等特征，航道通航條件復雜[3]，下行船舶操縱難度大；該河段上游約2 km的斗笠子為川江典型枯水急流灘，最大流速可達4.2 m/s。二者構成灘群和通航雙控制河段(如圖1所示)。

目前，在當地5 m水位以下時東溪口維護右槽。而右槽左側稱桿磧磧翅伸展較開，右側有橫梁子突嘴束窄航槽，導致航道彎曲、掃彎水強烈，進口流速大、流態壞，下行船舶操作不當易觸碰橫梁子突嘴或在稱桿磧觸淺。當地水位5 m以上時維護左汊，左汊水道較為順直、寬闊，通航條件較好。

2 河床演變分析

2.1 歷史演變情況分析

東溪口河段河道走向迂回曲折，河床寬窄相間。該河段屬于川南丘陵地帶，地勢相對較緩，河床較為開闊。岸邊石嘴、石梁眾多，地形十分復雜。一般河寬500～700 m，最寬處可達1 500 m，寬闊段常形成江心洲，中枯水時形成分汊河段[4]。河床大多由基巖、卵石或卵石夾沙組成。對于大部分卵石河床灘險，年內沖淤變化較大，年際沖淤基本平衡。在寬谷河段，江心洲及邊灘較發育，汛期泥沙大量淤積，在河床形成較厚的砂卵石覆蓋層，但退水沖刷期基本能將汛期淤積泥沙沖走，呈“洪淤枯沖”，但少部分寬谷河段枯期泥沙不能完全沖走發生累積性淤積，淺灘容易出現在這類河段。在窄深河段，兩岸及河床一般為基巖形態，中枯水期流速相對較小，寬谷河段沖刷的泥沙一般淤積在該河段；洪水期流速較大，把枯水期淤積的泥沙沖走，呈“洪沖枯淤”。

2.2 近年河床整體變化

本文結合2015年、2017年、2019年東溪口水道的測圖資料進行近期演變分析[5]。

2015年，東溪口河段受采砂活動影響，地形地貌變化較大，其中雞心磧完全消失，稱桿磧及左汊中段以下呈現下切態勢，一般深度為4～10 m，部分區域達15 m以上，在稱桿磧上形成長條形深坑；東溪口右汊的稱桿磧磧翅則保留設計水位以上2 m左右的沙埂，最窄處僅約10 m，最寬處約30 m；右汊河槽較穩定，沖淤變化幅度一般在2 m內，如圖2-a所示。

2017年，人工采砂活動停止以后，東溪口河段沖淤變化幅度相對減弱，左汊中上段主河槽總體呈沖刷態勢，沖刷深度均在1～2 m以內；中后段亦有普遍沖刷現象，深度均在2 m以內；右汊則總體較為穩定，局部區域有輕微淤積，普遍在1.5 m以下，最大3 m左右，如圖2-b所示。

2019年，河床總體穩定。左汊主河槽進口區域基本穩定，中后段略有淤積，厚度基本在1 m以內；采砂坑邊緣向下游移動，坑內呈現出淤積態勢。稱桿磧灘面則進一步沖刷，其中左側磧翅中部地形下切深度最大約5 m。東溪口右槽中上段沖淤變化幅度較小，河床保持穩定；后段深槽部分整體呈現輕微淤積，淤積厚度普遍為0.5～1.0 m，如圖2-c所示。

總體來看，近年來東溪口左汊大幅拓寬、拓深，除人工采砂影響外，左汊進口段發生沖刷，航槽拓寬、拓深，設計最低通航水位時，3 m等深線僅約240 m未貫通，且寬度可達60 m以上；航槽區域內沖淤基本平衡。而右汊中上段沖淤變化幅度較小，除后段深槽有所淤積外，河床整體保持穩定。稱桿磧形態變化較大，灘面高程降低，磧頂最高點高程由2015年的204.0 m降低至2019年的201.8 m，磧尾部向中心形成了長約650 m的深坑。

2-a 2015年2-b 2017年2-c 2019年

2.3 深泓線變化分析

東溪口河段深泓線平面變化見圖3。左槽進口段南側深泓線平面位置整體較為穩定，若考慮采砂影響，左槽進口段北側深泓線在2015年以后整體向左岸偏移約150 m；左槽中段深泓線變化不大；后段由于稱桿磧尾部人工采砂(2017～2018年)以及磧尾回流淘刷影響[6]，相比2015年，2017、2019兩年的深泓線向磧尾方向偏移約180 m。右槽深泓線近年來整體變化不大。

圖3 東溪口河段深泓線平面變化圖

圖5 東溪口河段典型橫斷面位置分布圖

圖4統計了東溪口河段左右槽近年深泓線縱斷面變化圖。由圖可見，受人為采砂影響，2017年較2015年左槽后半段深泓線大幅下切，可達10 m以上；左槽進口段深泓線明顯降低，多數降低約2 m；2017～2019年間深泓線縱向變化較小，2019年較2017年進口段深槽有所沖刷，中部與尾部深泓呈現微淤，深泓有所抬高。

右槽除了局部地區，2015～2019年深泓縱斷面高程無明顯變化，說明枯水主河槽基本穩定。但航道里程808.6～808.8 km段2019年相較于2017年有部分淤積，厚度最高約5 m，說明在橫梁子以下深槽區域發生了明顯淤積。

2.4 橫斷面地形變化分析

東溪口河段典型斷面布置見圖5，各斷面年際變化對比如圖6所示。總體來說，2015～2019年東溪口左槽變化明顯，右槽則相對穩定。左槽左岸雞心磧、小雞翅膀、小稱桿磧大幅下切，深度最大超過10 m；左槽主河槽在稱桿磧中部以下也因采砂呈現斷面大幅下切，6#斷面最大下切近15 m；進口段1#、2#斷面主河槽呈現沖刷趨勢，最大沖刷深度約3 m。

右槽中前部1#、2#、3#斷面沖淤變化不大，河床地形相對平穩；中后部的4#、5#、6#號斷面深槽則發生明顯的沖淤演變，最大變化幅度約5 m。

6-a L1沖淤變化6-b L2沖淤變化

3 航道灘險演變分析

圖7 東溪口河段0 m水深線變化圖

3.1 設計水位下0 m等深線變化

由圖7可見，2015～2019年稱桿磧磧尾逐年向上游侵蝕，到2019年已經形成深入磧中心的深槽，0 m等水深線向上游推進約700 m，稱桿磧左側沖刷較為明顯，0 m等水深線向上游推進約255 m。

總體來說，左槽0 m等深線向右側展寬，右槽岸線則基本穩定。

3.2 設計水位下3 m等深線的變化

如圖8所示，2015年東溪口左汊僅入口段350 m長度的3 m等深線貫通[7]，且寬度在20～40 m。

2017年，進口段3 m等深線向下延伸120～470 m，寬度拓寬至35～90 m；下段3 m等深線向上延伸220 m；僅余中段200 m未貫通。

2018年，左汊入口段3 m等深線有所拓寬，進口寬度由35 m擴寬至80 m，整體寬帶保持在60～90 m，并向下游拓展約25 m；下段3 m等深線則向下移動約10 m，表明上游輸移泥沙在采砂坑邊緣發生堆積；中段約190 m未貫通。

2019年，進口段3 m等深線平面形態基本保持一致，但后部略有淤積，導致等深線上移約30 m，回到2017年偏上位置；下段3 m等深線則繼續向下并有展寬，表明上游輸移泥沙進一步在采砂坑邊緣發生堆積[8]；中段約215 m未貫通。

東溪口右汊3 m等深線比較平穩，2015～2019年基本穩定，橫梁子處右岸2018～2019年有少量淤積。

圖8 東溪口河段3 m水深線變化圖

3.3 設計水位下5 m等深線的變化

如圖9所示，從5 m等深線的變化對比可知，2015～2019年左汊5 m等水深線逐年向上游發展，到2019年左槽上游雞心磧基本不存在，左槽5 m等深線向上游推移約403 m。

2015～2017年東溪口右槽變化較大，右槽入口與橫梁子處明顯沖刷，整個右槽5 m等深線上下貫通；2017～2019年，東溪口右槽入口與橫梁子河段淤積，5 m等深線又恢復成2015年的形態。

4 演變原因

(1)自然演變。該河段航道彎曲，洪、枯水面寬相差懸殊，流向不一，枯水期河寬250 m，而洪水期則寬達1 500 m。高水時水流直取左槽而下，右槽為緩流區，槽尾有斜流。由于右槽灘口處于急彎轉折點上，受稱桿磧腦橫流及單向緩流等因素的影響，部分卵石沉積于灘口，形成磧腦邊灘，伸向航槽，阻擋水流而形成掃彎水，直沖橫梁子，形成枯水期右槽淺、險、彎、窄、急，而左槽槽口和槽尾總體沖刷的灘勢格局[9]。

(2)采砂活動的影響。測圖和日常水文觀測表明，采砂活動是東溪口河段河床及灘險明顯變化的主要原因。采砂直接導致左槽左岸過年石至大雞翅膀零上部分基本消失，大、小雞翅膀、雞心磧相對高程由零上變為了零下；左槽右岸(右槽左岸)整個朱沱稱桿磧自下而上縮小了2/3以上，尾部高程降低了7 m以上，左槽大幅拓寬、拓深，分流比增加，但在設計水位至設計水位下3 m時，東溪口左槽中上段流速較大，同時受河道地形影響，形成斜流與向雞心磧的滑梁水，上、下行船舶通航困難[10]；右槽右岸主要為礁石、石梁，邊界堅硬，基本無變化。

(3)上游水利樞紐蓄水的影響。上游溪洛渡、向家壩蓄水[11]后，泥沙被攔蓄在庫內，朱沱站來沙量驟然下降。由于缺乏來沙補給，研究河段基本無淤積，因此東溪口河段朱沱稱桿磧尾在禁止采砂后槽口和槽尾仍然呈沖刷態勢。

5 結論

(1)天然情況下，東溪口河段河勢及河床基本保持穩定，河床沖淤主要表現在年內變化上，年際間變化較小。但近年來受采砂影響，稱桿磧已消失大半，河床演變受人為因素影響明顯。

(2)2015年后東溪口河段受采砂活動影響，稱桿磧形態發生較大變化，灘面減小，高程降低。左汊后半段大幅下切，進口發生沖刷，航槽下3 m水深寬度增加，水深增大。

(3)東溪口河段左槽通航條件有所改善，河床演變規律受上游樞紐影響不明顯。溪洛渡、向家壩蓄水后，該河段上游來沙大幅減小，河段內局部沖刷，產生淤積的可能性較小。

(4)右槽河床總體保持穩定，沖淤基本保持平衡，僅局部區域深槽略有淤積。總體來看，人工采砂與自然演變影響下，左槽具備通過維護性疏浚降低開槽水位、提高通航質效的條件。