魏林云 李强 谢静红

摘要：监利乌龟洲汊道位于长江中游下荆江河段中部，属于典型的弯曲分汊型河道。重点分析了2010～2018年长江中游下荆江河段乌龟洲汊道分流分沙及断面演变特征。结果表明：该河段断面形态基本稳定，受三峡水库清水下泄、洞庭湖洪水顶托相互影响，断面年际间变化冲淤互现;分流分沙较稳定，右汊为主汊。从上游河势变化、汊道分流分沙变化及人类活动影响等角度探讨了汊道变化的原因。研究结果可为长江中下游河道的防洪安全、河道综合整治、险工护岸和水利工程建设等提供参考。

关键词：汊道演变;分流分沙;断面特性;下荆江河段

1研究背景

汊道分流分沙变化规律的研究是河道演变及冲淤变化规律研究的基础，其研究结果可为长江中下游河道的防洪安全、河道综合整治、险工护岸和水利工程建设等提供参考。监利乌龟洲汊道位于长江中游下荆江河段中部，属于典型的弯曲分汊型河道。20世纪90年代以前，监利乌龟洲汊道的左汊为主汊;90年代以后右汊逐渐扩展，1993～1996年主流线过渡到右汊，右汊成为主汊。许多学者对荆江河段的汊道及洲滩演变规律进行了研究，段光磊等[1]对荆江河段关洲、三八滩、乌龟洲3个典型洲滩演变机理和演变趋势进行了研究，认为上游河势变化、水沙变化和人类活动等对荆江河段典型洲滩的演变起着重要作用。彭玉明等[2]重点研究了荆江汊道分流分沙变化及特性，并分析了汊道形成以及变化的原因，指出汊道的变化主要受上游河势变化和汊道自身的分流分沙比等因素的影响，采用简易法计算分流分沙比。黄莉等[3]对监利河段河床演变规律进行了研究，认为乌龟洲左右汊的兴衰交替随着左右汊分流分沙比的变化而变化。本文研究了近期乌龟洲汊道分流分沙变化及演变特性，对监利河段的河势变化有一定指导意义。

2 河段概况及数据来源

2.1 河段基本情况

监利河段位于荆江河段下段，属于典型的蜿蜒型河道，自塔市驿（荆136）至洞庭湖湖口城陵矶（荆185），长约91 km[4-6]。受长江上游来水及洞庭湖洪水顶托的相互影响，监利河段演变剧烈复杂。1999年以来，该河段实施了护岸加固工程，总体河势较稳定，但局部河段河势调整加剧。该河段内主要分汊河段为乌龟洲汊道，将水流分为左、右两汊，见图1。

2.2 数据来源

本文采用2010～2018年乌龟洲分流分沙实测资料。共布设3个测验断面对乌龟洲重点汊道分流分沙进行观测，即在进口、左汊、右汊各布设1个断面，进口断面即为监利（二）站水文测验断面，左右汊断面布设在荆144（左、右）。断面测量岸上部分由全站仪或RTK测量，水下采用RTK与测深仪配合Hypack导航软件施测;流量测验采用流速仪或ADCP施测;悬移质泥沙测验采用横式采样器取样，泥沙颗粒采用激光粒度仪分析。

3 乌龟洲断面特性分析

3.1断面形态变化

根据2010～2018年7月或8月同期施测的大断面资料进行分析。

（1）监利站断面。监利站断面为进口的控制断面，断面形态基本稳定，呈偏“V”形，主泓偏右，受三峡水库蓄水及清水下泄影响，主槽略有冲刷，左岸冲淤变化較频繁，右岸受加固护岸控制较稳定，其中，2012年深槽冲刷较严重，最大冲深约2.2 m，见图2。

（2）荆144（左）断面。荆144（左）断面为乌龟洲左汊断面，断面总体呈“U”形，其中2014～2015年该断面呈“W” 形，2010～2015年呈逐年冲刷，2016～2018年断面略有回淤变化，2018年断面恢复到2013年水平，见图3。

（3） 荆144（右）断面。荆144（右）断面为乌龟洲右汊断面，断面形态基本稳定，低水部分断面呈“V”形，高水部分断面为复式断面，呈“V+U”形，左槽冲淤变化交替，2014～2015年不断下切，右槽冲淤变化较小，河床总体上基本稳定，见图4。

3.2 断面面积变化

（1）监利站断面。监利站2018年断面面积与2010年断面面积相比的变化见表1、图5。当监利站水位为25 m时，2010年断面面积为7 856 m2，2018年断面面积变为9 500 m2，增加了20.9%。当水位由25 m增到31 m时，2018年与2010年相比，断面面积增加幅度由20.9%降至11.7%，表明随着水位升高，清水下泄使监利断面年际间变化冲淤互现。

（2）荆144（左）断面。结合荆144（左）断面2010～2018年实测大断面资料，不同年份断面面积变化见表2、图6。2010～2018年期间，水位为25 m以下面积由1 229 m2增至到1 621 m2，增加幅度为31.9%。水位为30 m以下面积由2 841 m2增至3 424 m2，增加幅度为20.5%。综上所述，2010～2015年大断面呈逐年冲刷，2015年冲刷强度较剧烈，但2016～2018年大断面略有回淤变化，2018年断面面积与2013年的面积相当。

（3）荆144（右）断面。根据荆144（右）断面的断面资料分析（见表3、图7），断面变化主要表现为冲淤互现，一般发生在左侧主槽。2018年较2010年断面冲淤变化有逐步增大趋势，其中，2018年较2017年主泓深槽部分出现冲刷。

3.3 断面深泓变化

3.3.1 监利站断面

2010～2018年监利站断面深泓变化见图8。除个别年份深泓位置稍向左移动外，其他年份基本稳定在起点距1 000～1 200 m之间;2010～2014年深泓高程总体呈上升趋势，2012年深泓高程最低，为8.64 m。2014～2018年深泓高程呈减小趋势，2014年深泓高程最高，为12.44 m，深泓高程极大值与极小值相差3.8 m。综上所述，该段年际间深泓变幅较大，断面主槽冲淤变化交替。

3.3.2 荆144（左）断面

荆144（左）断面深泓变化见图9。由图9可知：2010～2015年深泓位置变动较大，除2013年深泓位置在起点距160 m附近外，其余年份在100～130 m之间摆动。2016～2018年深泓位置逐年左移，变化幅度不大;2010～2015年深泓高程总体呈下降态势;2015～2018年呈上升趋势。2015年深泓高程最低为11.44 m，深泓高程极大值与极小值相差6.9 m，表明2010～2015年大断面主槽呈逐年冲刷，2015年冲刷强度较大，但2016～2018年主槽略有回淤变化。

3.3.3 荆144（右）断面

荆144（右）断面深泓变化见图10。2010～2018年深泓位置变动不大，基本在起点距2 050～2 100 m之间摆动。2010～2015年深泓高程总体呈下降态势，2015～2018年呈上升趋势，2014～2015年深泓高程较低，深泓高程极大值与极小值相差9.1 m。因此，断面左槽冲淤变化交替，2014～2015年下切最深，2016～2017年主槽略有回淤变化，2018年较2017年主槽下切1.6 m。

4 乌龟洲分流分沙变化分析

4.1 汊道形态及特性

自1960年起，乌龟洲作为凸岸边滩得到进一步的扩展;乌龟洲下游约12 km上车湾弯道狭颈于1969年6月进行人工裁弯，缩短流程27.7 km，致使水面比降突增，监利河弯的主泓线由北泓改走南泓，主流切滩撇弯，南泓遭到强烈冲刷，并随着上车湾引河分流比的增大而冲刷扩大。1972～1975年是乌龟洲继续水流切割和南泓发展的时期，在此期间，由于未采取措施控制河势，任其自由发展，使水流不断北移。1980年汛期北泓恢复为主航道，原依附于左岸的老乌龟洲逐渐被冲掉，代之而起的新乌龟洲（1个大洲与3个小洲）又在江心形成，1990年以后右汊逐渐扩展，1993～1996年主泓线过渡到右汊，乌龟洲右汊成为主汊[7]。截至目前，主汊稳定在右汊。

左汊为主汊时，乌龟洲滩体左侧冲刷，右侧淤积，滩体右移。右汊为主汊时，右汊主流线冲刷滩体右边，左侧部分淤积，滩体左移。左汊左岸为荆江大堤，右汊右岸为岳阳长江干堤，两岸均有护岸工程，乌龟洲汊道总体河势较稳定。

4.2 汊道分流分沙变化及特点

（1）分流分沙比变化。乌龟洲汊道分流分沙比见图11，12。根据2010～2018年汛期实测的流量资料进行分析，乌龟洲汊道分流较稳定，右汊分流比在85%～90%之间，左汊分流比在10%～15%之间;根据2010～2018年汛期实测泥沙资料，乌龟洲汊道分沙比较稳定，右汊分沙比在88%～93%之间，左汊分沙比在7%～12%之间。这表明乌龟洲汊道分流比沿时程变化不大，分沙比也相应变化较小，分流分沙比均处于相对稳定状态。

1970～1980年，乌龟洲分流分沙比变化较大，表明这一时段主、支汊易位，该河段处于不稳定状态。20世纪80年代，左汊为主泓，左汊的分流分沙比也相应变大; 90年代，汊道分流分沙比较变幅较小，但左右汊的分流分沙比相差不大，表明左汊逐渐淤积，右汊相应冲刷[2]。21世纪以来，左右汊的分流分沙比较稳定，右汊的分流分沙比大，右汊为主汊，其中，2003～2009年右汊的分流比在85%上下波动。

（2）垂线流速横向分布。监利站、左汊、右汊3个断面的2010～2018年汛期垂线流速横向分布见图13～15，监利站断面流速大致呈抛物线分布，主流在800～1 200 m之间，主泓流速较大，符合水流条件一般规律。荆144（左）断面为乌龟洲左汊，平均河宽为300 m左右，来水较小，所以流速也较小，靠两岸流速就更小。荆144（右）断面汛期来水较大，属漫滩水位，流速分布也较均匀，主流在2 050～2 100 m之间，主泓流速较大。

（3）含沙量横向分布。监利、左、右汊3个断面的2010～2018年汛期垂线含沙量横向分布见图16～18。

2011～2017年含沙量变化基本一致，2010年受上游来水和洞庭湖顶托影响，2018年受上游来水影响，全断面各垂线的含沙量也随之增大。监利站含沙量横向变化基本和流速变化同步。荆144（左）断面为乌龟洲左汊，含沙量与流速成正比，流速较小，含沙量就小，反之亦然。荆144（右）断面为乌龟洲右汊，含沙量与水流的挟沙能力有关，但也与上游来沙有关，符合自然规律。由以上分析可以得出：2010～2018年3個断面含沙的横向分布变化基本一致，水流较大，含沙量也较大。

（4）悬移质泥沙颗粒变化。以断面平均泥沙粒径数和小于某粒径沙重百分数作对数图。从图19～21分析可知，监利站、荆144（左）、荆144（右）3个断面2010～2018年颗粒级配线型基本一致，上游来水流速大，挟沙能力大，反映出泥沙主要来源于上游，泥沙粒径在0.1～1.0 mm间的占比较大，说明泥沙主要由洲滩冲刷形成，粒径较粗，符合荆江河道的泥沙颗粒级配规律。

监利站、荆144（左）、荆144（右）3个断面2010～2018年汛期悬移质颗粒级配特征值统计见表4。监利站最大中数粒径为0.164 mm，最大平均粒径为0.167 mm，最大粒径为0.794 mm。荆144（左）最大中数粒径为0.054 mm，最大平均粒径为0.088 mm，最大粒径为0.708 mm。荆144（右）最大中数粒径为0.149 mm，最大平均粒径为0.153 mm，最大粒径为0.722 mm。监利站与荆144（右）断面实测的中数粒径、平均粒径、最大粒径相差不大，与荆144（左）断面相差较大。

4.3 汊道变化原因分析

乌龟洲汊道变化主要受到上游河势变化、汊道分流分沙变化以及人类活动等3个因素影响。上游河势的变化及主流线的摆动导致汊道的一汊迎流冲刷而发育，另一汊则避流淤积而萎缩。稳定的水沙关系形成稳定的汊道，水沙关系不稳定，变幅大，则主流摆动频繁，主支汊易位现象交替出现。由于受三峡水库蓄水及清水下泄影响，荆江河段出现了长时间的冲刷现象，支汊可能会缓慢萎缩，而汊道两岸的堤防工程在一定程度上又限制了河床的摆动。

5 结 论

本文根据2010～2018年乌龟洲汊断面和分流分沙资料，分析了乌龟洲的断面特性以及分流分沙变化。

（1）监利站、左汊、右汊3个断面形态较稳定，呈“U”形或“V”形;断面冲淤变化频繁交替，断面面积年际间变化较大，总体断面面积变化不大。断面深泓位置基本保持不变，年际间深泓高程变幅较大，后期需加强关注断面变化情况。

（2）乌龟洲附近断面含沙量与流速成正比。悬移质泥沙主要由洲滩冲刷形成，粒径较粗，符合荆江河道的泥沙颗粒级配规律。乌龟洲左右汊分流分沙基本稳定，右汊为主汊，汊道则处于相对稳定状态。

应密切关注上游河势变化、分流分沙比变化以及人类活动等影响，其分析结果对于预测汊道的变化具有重要的指导意义。

参考文献：

[1]段光磊， 彭严波， 肖虎程，等. 长江荆江河段典型洲滩演变机理初探[J]. 水利水运工程学报， 2008（2）：10-15.

[2] 彭玉明， 阳立群， 杨晓刚. 荆江汊道分流分沙变化及特性分析[J]. 人民长江， 2008， 39（14）：62-64.

[3] 黄莉. 监利河段水沙变化及其对该河段河床横断面形态影响机理研究[D]. 武汉：长江科学院， 2008.

[4] 彭玉明， 高志斌. 长江监利河段近期河道演变分析[J]. 人民长江， 2006， 37（12）：78-81.

[5] 石建华， 李宁波， 袁虎，等. 三峡水库蓄水后下荆江险工段近岸河床演变分析[J]. 人民长江， 2013， 44（1）：18-21.

[6] 周美蓉， 夏军强， 邓珊珊. 荆江石首河段近50年河床演变分析[J]. 泥沙研究， 2017， 42（1）：40-46.

[7] 付中敏， 闫军， 刘怀汉. 下荆江监利河段河床演变与航道整治思路浅析[J]. 泥沙研究， 2011（5）：30-38.

（编辑：李 慧）