叶志伟，李彪，刘玉娟，柴华锋

（1.长江航道局，武汉430010；2.长江航道规划设计研究院，武汉430010）

长江中游湖广—罗湖洲水道河床演变与航道整治思路研究

叶志伟1，李彪2，刘玉娟1，柴华锋2

（1.长江航道局，武汉430010；2.长江航道规划设计研究院，武汉430010）

摘要：文章根据长江中游湖广—罗湖洲水道近年来实测资料，分析了该河段航道存在的主要问题、河床演变特点和碍航特性，结合模型研究成果，对该段河道及航道演变趋势进行了预测。在此基础上，根据该段浅滩碍航特征和航道整治目标，提出航道整治思路和治理方案。

关键词：河床演变；碍航特性；航道整治

长江中游湖广—罗湖洲水道位于武汉下游约48 km，上起白浒镇、下至三江口，全长约29 km；左岸属武汉市阳逻经济开发区、黄冈市团风县、黄洲区，右岸属鄂洲市华容区，由湖广、罗湖洲2个水道组成。该水道示意图见图1。

湖广水道长约11 km，为两反向弯道之间的过渡段，主流贴牧鹅洲弯道凹岸下行经猴子矶挑流进入本水道，河床演变主要受上游牧鹅洲弯道河床变形及水沙条件变化影响。河道形态两头窄、中间宽，进口河宽1500m左右，往下河道逐渐展宽，至肖家渡一带河宽约2200m，出口泥矶附近河宽约1300m。深泓沿程存在两次过渡：进口深泓居中，至汪家铺与下叶家洲一带逐渐向左岸过渡，在肖家渡以下逐渐向右岸过渡，至泥矶一带深泓偏靠右岸。由于汪家铺过渡段河道展宽，流速相对较小，泥沙落淤形成浅滩。右岸侧赵家矶边滩呈纺锤形，在肖家渡附近滩宽可占河宽的一半以上；边滩上部低矮，中水流量即可漫滩；下部地势较高，但与右岸长期存在倒套［1］。

罗湖洲水道属典型的鹅头型分汊河道，自然条件下主流周期性取直、走弯，汊道兴衰交替［2-3］。自碛矶港发展为全年通航主汊道以来，老港基本淤废，园港分流比在5%以下。水道进口主流偏靠泥矶一侧，往下主流逐渐向东槽洲右缘侧过渡进入碛矶港，而后主流贴东槽洲右缘、左岸西河铺一带下行，至三江口以下再向右岸过渡；由于分汊口门河道放宽、水流分散，加上东槽洲洲头的阻水作用，在碛矶港进口主流过渡段形成浅滩；碛矶港凸岸侧发育有人民洲边滩，东槽洲洲头前沿发育有低滩，人民洲边滩和洲头低滩不太稳定，对碛矶港航道条件产生影响。东槽洲右缘、左岸西河铺一带岸坡较陡，主流不断坐弯发展。2005～2006年实施的罗湖洲水道航道整治工程，维持了碛矶港中上段航道左边界的基本稳定［4-6］。然而，本水道复杂的水流特性决定了航道边界不利因素仍然存在，如泥矶挑流作用的增强，造成进口左侧的冲刷以及顶冲点下移等。

图1　长江中游湖广-罗湖洲水道河势图Fig.1 Sketch of Huguang⁃Luohuzhou Channel at the middle reaches of the Yangtze River

1　河床演变分析

1.1历史演变

湖广水道，20世纪中期以前主流左右摆动，滩槽易位。1858～1931年，湖广水道主流有所右摆，致使河道向右展宽；1931～1959年，主流右摆受到右岸侧连续分布矶头的限制，河道放宽外形基本稳定，但主流左摆，右岸侧边滩发育。

罗湖洲水道呈“右汊新生—新汊弯曲发展成为主汊主汊鹅头化衰亡—新的右汊再生”的周期性变化。1935年以前，右汊新生到衰亡的演变周期超过75 a；经过1931年、1933年特大洪水后，右汊冲刷发展，1935～1970年，河道再次经历了一个完整的演变周期，历时35 a；1970年后，主流再次切割右岸边滩形成新右汊，这一演变周期延续至罗湖洲水道航道整治工程实施前。

1.2近期演变

1.2.1湖广水道

三峡水库蓄水以前，滩槽格局较稳定，一般年份赵家矶边滩宽大、完整，中枯水期5.0 m深槽贯通；经历1998年大水大沙年，赵家矶边滩冲刷后退，河槽大幅淤积。河床变形主要表现为：赵家矶边滩小幅变形，滩体中下部存在倒套，遇特大水年边滩冲刷剧烈；汪家铺过渡段深泓存在一定幅度摆动；2000～2003年肖家湾以上深泓普遍有所淤积、肖家湾以下深泓冲淤交替［5］。

三峡水库蓄水以来，赵家矶边滩不甚稳定，滩体右侧倒套发展，来水量较大或退水较快的水文年汛后5 m槽散乱；放宽段深泓摆动频繁，且深泓高程总体上较蓄水前有所抬高，一般高于航行基面以下4.5 m，特别是2005年汛后最浅点深泓抬高明显；汪家铺过渡段淤积与赵家矶边滩冲刷密切相关（图2）。

1.2.2罗湖洲水道

该水道一期整治工程实施以前，罗湖洲水道演变经历了汊道主支交替的调整时期、碛矶港为主汊的相对稳定时期、滩槽出现不利变化时期3个阶段。洲滩变化特点主要表现为东槽洲洲头、洲体右缘及洲尾逐年崩退，左缘淤积，滩体左移；洲头心滩形成以来，滩体面积呈增大之势，但年际间心滩形态变化不定；洲头窜沟自1997年形成以来，冲深发展，并随着东槽洲洲头的崩退而展宽、下移；人民洲边滩不甚稳定，其变化与碛矶港主流的弯曲发展密切相关。针对滩槽出现的不利变化，2005年实施了罗湖洲水道航道整治一期工程，工程实施后，罗湖洲水道河势总体稳定，碛矶港处于绝对主汊地位，河床演变主要表现为局部岸、滩冲淤变化以及碛矶港纵向冲淤调整［6-7］（图3）。

图2　湖广水道近期演变Fig.2Recent evolution of Huguang Channel

图3　罗湖洲水道近期演变Fig.3Recent evolution of Luohuzhou Channel

已建航道整治工程维持了东槽洲洲头心滩的总体稳定，心滩淤高的同时向左岸侧淤长，改善了碛矶港进口水流分散的局面，碛矶港河槽以冲刷为主。但人民洲边滩呈现头冲尾淤，边滩整体萎缩，研究分析表明，边滩自形成规模以来，多数年份面积大于4.5 km2，2007年后滩体面积一般小于4.5 km2。人民洲边滩的冲刷萎缩，引起碛矶港进口河道展宽，进口河槽局部淤积；同时边滩尾部向河心淤长，挤压碛矶港出口航槽，造成主流贴岸，碛矶港下段深槽进一步下切、岸坡变陡，西河铺一带崩岸剧烈。根据多年测图资料分析表明，2003～2012年最大崩退幅度为210 m。从罗湖洲水道周期性演变规律来看，西河铺岸线的崩退不利于碛矶港河势的稳定，随着凹岸的持续崩塌，主流摆动，改变下游河段入流条件，对下游河段的河势稳定将带来不利影响。

1.2.3河段内演变的关联性

在长江中下游，右岸单侧节点的挑流作用是鹅头型汊道形成及演变的主要影响因素之一，湖广水道演变通过改变泥矶挑流作用而对罗湖洲水道产生一定影响。

（1）历史时期湖广水道主流左右摆动，改变罗湖洲水道进口矶头挑流作用，影响主汊位置的稳定。

19世纪50年代至1935年，湖广水道主流偏靠河道右岸侧且主流呈右摆之势，泥矶挑流作用增强，罗湖洲水道进口主流左摆，主流位于中汊且弯曲发展，鹅头位于大埠街附近；1935～1970年，湖广水道主流左摆，泥矶挑流作用减弱，进入罗湖洲水道的水流顶冲河道左岸的动力减弱，深泓左摆幅度减小，鹅头位于团风附近，加速了新右汊的发展，新右汊生成的演变历时较上一轮缩短，1957年中汊分流比还有80%以上，至1970年中汊基本衰亡、新的右汊（即现在的碛矶港）形成，历时不到15 a。随着湖广水道主流位于河道左侧、右岸侧边滩发育的滩槽格局的稳定，1970年至今，主汊位置较上一轮演变偏靠河道凸岸侧，即位于右汊，且至罗湖洲水道航道整治工程实施以前，稳定期超过20 a。

由此可见，湖广水道主流偏靠右岸侧，罗湖洲水道进口矶头挑流作用较强，有利于中汊发展为主汊；湖广水道主流偏靠左岸侧，矶头挑流作用较弱，有利于右汊的发展。

（2）近期赵家矶边滩总体冲刷，湖广水道水流向右岸侧扩散，泥矶挑流作用时间延长，引起罗湖洲水道进口左侧河床冲刷；人民洲边滩由于上游来沙大幅减小，边滩呈现头冲尾淤。

三峡工程蓄水以来，湖广水道赵家矶边滩冲刷主要始于2005年较大水年，表现为边滩上段冲刷以及右侧倒套发育。特别是2007～2009年赵家矶边滩几乎冲刷解体，2009～2011年赵家矶边滩有所回淤。而罗湖洲水道2007～2009年东槽洲头心滩淤高、展宽，但由于泥矶挑流作用随赵家矶边滩的大幅冲刷而增强，进口左侧（挖口至向家地一带）河床发生明显冲刷、右侧主航槽则发生淤积；2009～2011年来水量较大而来沙量较小，洲头心滩滩面有所刷低，但由于赵家矶边滩回淤使泥矶挑流作用有所减弱，罗湖洲水道进口左侧河床发生明显淤积。

因此，不难看出，泥矶矶头挑流作用的调整正是近期罗湖洲水道东槽洲洲头心滩头部冲淤消长的主要原因。模型研究表明，赵家矶边滩淤高后，中洪水期泥矶挑流作用减弱，主流沿泥矶深槽进入右汊，东槽洲头心滩流速有所下降，洪水流量下各测点处最大减幅0.18 m/s；赵家矶边滩冲低后，中洪水期泥矶挑流作用增强，进入罗湖洲水道的主流有所左摆，洲头心滩流速有所增加，洪水流量下各测点处最大增幅0.2 m/s；赵家矶边滩冲低后，湖广水道主流位于右岸侧，中枯水期泥矶也具有挑流作用。可见，赵家矶边滩冲刷，矶头挑流作用时间延长，引起罗湖洲水道进口左淤右冲；由于赵家矶边滩冲刷幅度尚小，泥矶挑流对罗湖洲水道的影响范围主要集中在向家地以上段。一旦边滩冲刷持续，至一定程度，将影响罗湖洲水道滩槽格局的稳定。

虽然泥矶挑流作用在一定程度上对罗湖洲水道人民洲边滩稳定有利，但人民洲边滩受上游来沙减少的影响更大，人民洲边滩仍呈现头冲尾淤。

1.3航道条件分析

1.3.1碍航特性

湖广水道的赵家矶边滩上段不甚稳定、滩体右侧倒套冲刷发展，致使汪家铺一带过渡段水流分散，遇较大水年或退水较快的年份汛后5.0 m槽散乱，航道条件向不利方向发展。三峡蓄水后，上游来沙减小，边滩冲刷后难以完全恢复，将呈冲刷、解体之势，本水道航道条件将恶化，遇高水持续时间长、退水较快的年份可能出浅碍航。

罗湖洲水道的人民洲边滩头冲尾淤，引起碛矶港下段航道变窄的同时，促进碛矶港进口主流右摆、主流顶冲点下移。加上三峡水库蓄水后中小水历时延长，碛矶港下段凹岸深槽冲深，沿线岸坡近乎垂直，影响东槽洲右缘下段已护岸线的稳定，并引起西河铺一带岸线大幅崩退。任其发展，碛矶港下段航路将进一步弯曲、变窄，较好的航道条件难以长期稳定。而且，赵家矶边滩冲刷会引起泥矶挑流作用增强，改变罗湖洲水道进口水流特性，影响滩槽格局及已建锁坝工程的稳定。

1.3.2演变趋势预测

本河段两岸关键部位的岸线已守护，并且上、下游河势总体比较稳定，加上河段内高滩易崩退岸线已实施了护岸工程，在自然条件下本河段的总体河势不会发生大的改变，即目前湖广水道主流居左、罗湖洲水道主流居右的河势不变。

赵家矶边滩以上段冲刷、倒套发育为主，并存在切滩的可能，汪家铺过渡段一定水沙条件下可能出浅碍航。三峡水库蓄水后，细沙减少，滩体冲刷幅度增大、回淤速度减缓，边滩以冲刷为主，加上尾部倒套的发展使得滩体存在切割的可能；粗沙恢复，浅滩汛期仍有较大幅度的淤积，而边滩冲刷、汛后束水作用减弱，遇高水持续时间长、退水较快的年份，水道可能出浅碍航。

人民洲边滩滩头冲退、下段向河心淤长，致使碛矶港下段航槽变窄，加速碛矶港主流下挫，东槽洲右缘下段不稳定、西河铺一带高滩继续崩塌，不利于较好航道条件的维持，对碛矶港主流的稳定带来不利影响。随着三峡蓄水的持续运行，上游来沙减小，人民洲边滩头部将继续冲退，导致进口主流右摆、顶冲点下移；同时由于三峡蓄水后中水持续时间加长，受碛矶港主流顶冲的东槽洲右缘下段及西河铺一带高滩崩塌将继续。人民洲边滩头部冲刷泥沙下移、高滩崩塌泥沙横向输移均为人民洲边滩下段的淤积提供了泥沙来源，一定时期内边滩下段仍将以淤积为主，加上高滩岸线的崩退会加速碛矶港主流的左摆，碛矶港下段航槽将趋于弯窄，航道条件变差；而边滩下段淤积至一定幅度，还存在切滩可能，航道条件将进一步恶化。

罗湖洲水道航道整治工程实施后至今，洲头心滩淤高、东槽洲右缘岸线基本稳定。随着赵家矶边滩冲刷的持续发展，泥矶挑流作用不断增强，罗湖洲水道入流左摆，威胁洲头已建工程整治建筑物的稳定，影响工程的整治效果。

2　治理措施

2.1治理思路

本河段当前航道条件尚好，但各水道均存在不利变化趋势，而且湖广水道滩槽变化还会对罗湖洲水道航道条件、甚至河势的稳定产生一定的不利影响。因此，本河段航道整治思路为：稳定滩槽形态，抑制不利变化发展，巩固已实施工程效果、确保已建工程的稳定。守护赵家矶边滩，抑制倒套发展，稳定湖广水道滩槽形态，防止航道条件向不利方向发展；在罗湖洲水道现有工程布局的基础上，加大守护范围，进一步控制左右边界，稳定主流流路，维持良好的航道条件；上、下段整体考虑，通过对湖广水道整治，稳定罗湖洲水道的进流条件，以有利于罗湖洲水道航道整治工程的稳定和效果的发挥，实现整体治理目标。

2.2整治工程方案研究

2.2.1工程总体方案

为了实现本工程的治理目标，在定床模型试验及推荐方案的基础上，提出了2组试验方案：方案1在赵家矶边滩布置4道护滩带，守护中上段，稳定并恢复赵家矶边滩，在人民洲边滩布置2道护滩带，守护边滩中上段；方案2在赵家矶边滩布置4道护滩带，守护中下段，人民洲治理方案同方案一。以2011年11月为初始地形，对两方案分别进行了典型年及系列年方案研究［8］。研究结果表明：方案1和方案2均起到了抑制边滩冲刷、稳定航道条件的效果，能够达到工程治理目标。工程实施后，赵家矶边滩持续淤积，边滩冲刷后退以及倒套发展的趋势被抑制，滩体趋于完整高大，浅区4.5 m航槽有所拓宽，航槽内略有冲刷；人民洲头部淤积、尾部有一定幅度的冲刷，致使西河铺一带航槽宽度略有展宽，虽然西河铺一带深槽仍有冲深，但冲刷幅度减弱。而且，系列年试验表明，随着时间的推移，两方案在稳定赵家矶边滩和人民洲边滩上段，保持两汊分流比等方面效果也基本相当。但方案2在塑造边滩以及对拓宽汪家铺过渡浅区航槽方面优于方案1。同时分析工程稳定性以及工程规模等因素，综合考虑，确定方案2作为工程的推荐方案。

3　结语

通过实测资料分析表明，湖广水道由于赵家矶边滩上段不甚稳定、滩体右侧倒套冲刷发展，致使汪家铺一带过渡段水流分散，遇较大水年或退水较快的年份汛后4.5 m槽散乱，航道条件向不利方向发展的特点；罗湖洲水道的人民洲边滩头冲尾淤，引起碛矶港下段航道变窄，碛矶港进口主流右摆、主流顶冲点下移；同时三峡水库蓄水后中小水历时延长，碛矶港下段凹岸深槽冲深，沿线岸坡近乎垂直，影响东槽洲右缘下段已护岸线的稳定，导致西河铺一带岸线大幅崩退。通过对长江中游湖广—罗湖洲水道河床演变特点的分析，提出了守护赵家矶和人民洲边滩，稳定洲滩，抑制河道不利变化、加大罗湖洲水道守护范围的工程措施，巩固已实施工程效果，维持较好航道条件，实现规划目标。

参考文献：

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［8］长江航道规划设计研究院.长江中游湖广—罗湖洲河段航道整治工程动床河工模型试验研究报告［R］.武汉：长江航道规划设计研究院，2012.

Biography：YE Zhi⁃wei（1981-），male，senior engineer.

中图分类号：U 617

文献标识码：A

文章编号：1005-8443（2014）05-0522-05

收稿日期：2013-10-08；修回日期：2013-12-10

作者简介：叶志伟（1981-），男，湖北省孝感人，高级工程师，主要从事长江航道工程的技术研究、管理工作。

Study on river bed evolution and channel improvement idea of Huguang⁃Luohuzhou waterway in the middle Yangtze River

YE Zhi⁃wei1,LI biao2,LIU Yu⁃juan1,CHAI Hua⁃feng2
（1.Changjiang Waterway Bureau,Wuhan 430010,China;2.Changjiang Waterway Institute of Planning,Design& Research,Wuhan 430010,China）

Abstract:Based on the data measured from Huguang⁃Luohuzhou waterway,the main problems of this river section,the recent river bed evolution and navigation⁃obstructing characteristics were analyzed in this paper.Com⁃bining with the research results,the channel evolution trend of this section was predicted.Finally,the channel regu⁃lation idea and scheme of Huguang⁃Luohuzhou waterway were presented.

Key words:river bed evolution;navigation⁃obstructing characteristics;channel improvement