朱玉德，刘鹏飞，李晓星

（交通运输部天津水运工程科学研究所工程泥沙交通行业重点实验室，天津300456）

三峡蓄水后鲤鱼山水道演变对航道的影响与对策研究

朱玉德，刘鹏飞，李晓星

（交通运输部天津水运工程科学研究所工程泥沙交通行业重点实验室，天津300456）

三峡蓄水后改变了长江中游许多放宽河段原有冲淤规律，导致航道条件出现不利变化。通过对三峡蓄水后鲤鱼山水道洲滩演变的分析，研究了洲滩间的关系，揭示了河段洲滩演变与航道变化之间的关系，明确了近期河段航道不利变化是三峡蓄水影响下黄莲洲频繁冲淤、南槽冲刷发育、厍家湾边滩低滩周期性冲淤变化综合作用的结果，并据此提出稳定北槽边界，增强主航道枯水水动力条件的治理对策。

三峡蓄水；演变；航道；影响；对策

三峡蓄水后长江下游来水来沙发生了明显变化，洪峰推迟、中水时长增加、汛末退水时间较短、来沙量大幅减少等导致很多原来稳定的放宽河段洲滩发生冲滩淤槽的变化，河槽向宽浅化发展趋势明显，逐渐成为一种不稳定的河型［1-2］。但受三峡运行影响长江中下游因水沙条件变化特别是悬移质含沙量减小产生的河床调整变化尚在发展中，在有限年份资料中河段演变与航道条件之间变化规律变得模糊，因此，研究三峡蓄水运行后放宽段洲滩演变对航道条件影响成为解决航道不利变化的首要问题。

1 河段概况

鲤鱼山水道位于长江中游的末端，上接搁排矶水道，下迄武穴水道，全长13.5 km（图1）。水道长期保持两头窄中间宽的微弯放宽形态，水道右岸进、出口分布有半壁山和尖山节点，冯家山往下河宽增大、河床抬高，水道放宽段左岸盘家港至龚龙湾存在厍家湾边滩；放宽段河心偏右存在黄莲洲心滩。1998年大洪水前黄莲洲滩体长期以边滩形式存在于放宽段凹岸侧，期间水道航道情况较好；1998年以来受大洪水、三峡蓄水影响，黄莲洲逐渐向心滩发展，放宽段呈两槽争流态势，航道条件不稳定。黄莲洲形成稳定双槽格局至今水道浅区主要位于黄莲洲心滩北槽进、出口附近。河段航道维护尺度为4.0 m×100 m× 1 050 m（水深×航宽×弯曲半径，下同），保证率98%，河段2020年规划航道标准为4.5 m×200 m。

图1鲤鱼山水道河势图Fig.1Sketch of the Liyushan reach

2 三峡蓄水后鲤鱼山水道洲滩与航道的关系分析［3 -6 ］

（1）鲤鱼山水道河势稳定，其微弯、放宽的平面形态是河段内洲滩发育的基本条件。

鲤鱼山水道右侧进、出口受矶头控制，两岸分布众多山体、建有众多港口，矶头、山体和港口护岸工程有效地控制了河道横向发展，河势基本稳定。

半壁山以下水道河宽逐渐由700 m放宽至2 800 m，水流流速减小，泥沙落淤，放宽的形态是河段厍家湾边滩和黄莲洲心滩存在的根本原因。同时鲤鱼山水道平面为一“钝角”形微弯河段，进、出口较为顺直，中段放宽弯曲河段较短，较大曲率导致洪水期弯道环流作用较弱，富池口以下弯顶易形成缓流区，造成泥沙淤积，易形成滩体。

（2）近期鲤鱼山水道南槽冲刷、分流增加，北槽枯水冲刷能力降低。

鲤鱼山水道进口半壁山节点不同水期对水流作用不一致，随着流量增加水道进口半边山附近主流逐渐左摆。98洪水以前半边山节点以下河段深泓一直居河中偏左，98洪水后半边山节点下游深泓移至右岸（图2），三峡蓄水以来深泓横向位置一直稳定于河段右侧，但纵向有不断冲深的趋势，据统计三峡蓄水后半边山至富池口深泓最大冲深幅度5～7 m。

98大洪水后半壁山至富池口段深泓横向右移、纵向不断冲深是下游黄莲洲由边滩发展为心滩、南槽不断发育、黄莲洲心滩头部冲蚀的主要原因，2008年黄莲洲心滩形成一定规模以来，不断冲刷发展的南槽分流在2012年11月达30%以上，南槽分流减小引起北槽过流能力减小，北槽枯水冲刷能力降低，导致枯水期在北槽进出口出浅。

图2鲤鱼山水道深泓变化图Fig.2Thalweg changes of the Liyushan reach

（3）三峡蓄水以来厍家湾边滩低滩周期性冲淤特征明显。

受98大洪水、三峡蓄水影响2003年以来黄莲洲心滩形成，并于2008年初发育为一定稳定规模，期间厍家湾边滩盘家港附近0 m等深线以上高滩部分冲淤幅度不大，但0 m等深线以下河床冲淤幅度较大，图3显示：2007年10月厍家湾边滩盘家港附近边滩发育，最浅水深仅约0 m，至2008年4月则大幅冲刷，最大冲刷幅度达7 m，至2009年9月最大冲刷幅度更高达10 m；至2012年11月，该处又逆转发生大规模的淤积，最浅处水深约为2.5 m；至2013年4月，边滩再次冲刷成槽，最大冲刷幅度再次达6 m。

图3河段横断面冲淤图Fig.3Topographic cross⁃section diagram

以上变化表明黄莲洲心滩形成后厍家湾边滩上段低滩冲淤幅度较大，盘家港一带汛期泥沙易落淤成滩，枯水期则易冲滩成槽，周期性变化特征明显。盘家港附近低滩周期性变化对北槽航道条件影响较大，由于该区域易在汛期落淤成滩、枯水期冲滩成槽，厍家湾边滩频繁冲淤，泥沙局部搬运，冲刷泥沙落于主航槽影响航道畅通。由表1可知：2008年4月，厍家湾边滩大幅冲刷，最大冲深幅度达7 m，此时北槽进口存在浅包，导致4.5 m等深线宽度不足200 m；2012年11月边滩大幅淤积，经过2012年11月～2013年4月枯水水沙过程后，2013年4月边滩再次冲刷成槽，最大冲刷幅度达6 m，由于厍家湾边滩冲滩成槽、淤槽成滩，北槽进口过渡段4.5 m等深线贯通，但北槽中下段出现约2 000 m纵向沙梗纵在黄莲洲尾部与厍家湾边滩相连，北槽张树柏附近4.5 m等深线宽度不足200 m，航宽较为狭窄。

由此可知，近期厍家湾边滩每个冲淤变化周期内均伴随北槽的航道条件好坏转变过程，盘家港附近边滩在汛期形成，枯水期向下游冲刷移动，移动过程中冲刷不及时导致航道出浅。

（4）河段航道条件与黄莲洲冲淤频繁密切相关，一定规模的黄莲洲是河段稳定航道条件的保证。

近期由于河段进口水动力条件的变化，河段弯道凹岸侧的黄莲洲由边滩发展为心滩，2008年4月以前黄莲洲心滩以向上、下延伸以及向右展宽的方式持续淤长，据统计滩顶最大高程淤高至航行基面以上2.2 m；较小的黄莲洲在淤长过程中，南槽冲深发展迅速，北槽宽浅，航道条件多变；2008年以来，南槽发展趋缓，黄莲洲心滩冲淤交替，经历了冲刷、淤积、冲刷的演变过程，2008年4月～2010年1月，而在黄莲洲心滩发育成一定规模以后，南槽发育减缓，北槽航道条件明显好转，这一过程中黄莲洲虽出现一定冲刷，但0 m线范围仍远大于淤积周期的2005～2008年；2010年来水量相对较大，至2011年2月，心滩发生淤积，面积增大、滩顶淤高。近两年来，黄莲洲心滩再次处于冲刷状态，南槽发育，枯水期心滩面积持续减小，2012年3月北槽出口出现浅包，最小水深小于4.5 m；至2014年3月，心滩发生趋势性冲刷，滩体面积有所减小，但滩顶高程变化不大。

同时由图4可知：2008年前南槽冲深发展，黄莲洲处于形成发育阶段，北槽航道大多较宽浅，南槽发育、枯水吸流作用加强，北槽分流减少、航道条件不佳，4.5 m航宽多小于200 m宽；2008年以来河段航道条件总体较好，但当大水年黄莲洲心滩冲刷萎缩时北槽进、出口易出现浅包，影响航道条件。因此，较小的黄莲洲心滩存在时北槽航道大多较宽浅，航道条件较差；黄莲洲发育时航道条件一般较好，但同时较大黄莲洲易挤压北槽主流左偏，从而导致厍家湾边滩的滩缘低滩冲刷，泥沙冲刷下移过程中由于冲刷能力不足会淤积在北槽进、出口附近，给航道带来不利变化，因此，一定规模的黄莲洲心滩是河段稳定航道条件的保证。

表1鲤鱼山水道航道宽度变化表Tab.1Channel condition changes

图4黄莲洲心滩与河段航宽关系图Fig.4Relationship between Huanglianzhou channel bar and waterway width

3 黄莲洲滩体和厍家湾边滩关系探讨［3 ］

3.1 三峡蓄水前黄莲洲和厍家湾边滩关系

三峡工程蓄水以前当黄莲洲滩体冲刷萎缩时，主流动力偏右，厍家湾边滩滩缘处水动力趋弱，边滩滩缘的低滩则充分发育。当黄莲洲心滩发育时，水流主流动力轴线偏左，泥沙在黄莲洲心滩水域落淤，黄莲洲洲体规模扩大，贴靠黄莲洲洲体的深槽一定程度偏离主流动力，深槽难以得到充分冲刷；与此同时，厍家湾边滩滩缘低滩冲刷后退。由此，三峡蓄水前厍家湾边滩与右岸黄莲洲存在较明显的此消彼长的对应关系（图5）。

3.2 三峡蓄水后黄莲洲和厍家湾边滩关系

（1）三峡蓄水对河段洲滩影响。

三峡蓄水后水道上游汉口站2003～2011年来沙减小幅度达93%～74%，鲤鱼山河段水体泥沙不饱和度显著增加，导致漫滩水流在凸岸厍家湾边滩低滩面发生面蚀；同时洪峰削减、中水持续时间增长，枯水期流量加大，凸岸中上缘横向来沙减少，导致滩地发育不良。

（2）三峡蓄水后黄莲洲和厍家湾边滩关系。

三峡工程蓄水以来资料显示：2008年4月～2010年1月，黄莲洲心滩、厍家湾边滩上段均有不同程度的冲刷，而厍家湾边滩下段发生淤积；2010年1月～2011年2月黄莲洲心滩、厍家湾边滩上段均有不同程度的淤积，而厍家湾边滩下段发生冲刷；2011年2月～2012年2月黄莲洲心滩有所冲刷，厍家湾边滩上段略有冲刷，厍家湾边滩下段有所淤积；2012年2月～2014年3月黄莲洲心滩进一步冲刷缩小，厍家湾边滩上段有所淤积、下段冲刷，北槽出口形成浅埂，故三峡蓄水后，厍家湾边滩与黄莲洲心滩此消彼长的对应关系变得不明显（图5）。

同时厍家湾边滩上段盘家港一带低矮边滩发育于汛期，表明汛期放宽段的水流动力轴线是明显偏向河心，伴随的可能是黄莲洲心滩萎缩；在枯水期盘家港一带低矮边滩冲刷下移，此时因黄莲洲心滩规模小，航道条件则趋差；若盘家港一带低矮边滩不发育，则表明水流动力轴线明显偏向北槽，此时，黄莲洲心滩或发育壮大或萎缩，航道条件趋好。上述变化一定程度上呈周期性，一般而言，清水下泄的长期变化边滩冲刷、心滩萎缩，这种变化是持续性的、渐进发展的，和上述的周期性变化相交织。

图5近期洲滩变化图（0 m等深线）Fig.5Changes of 0 m isobath of the Liyushan reach

4 三峡蓄水后航道整治对策措施分析［3 ，7 -9 ］

综合分析表明：鲤鱼山水道航道条件受制于三峡蓄水后河段内滩槽格局的调整变化，自水道内右边滩离岸成为黄莲洲心滩以来，黄莲洲心滩、厍家湾边滩的稳定性和南槽的分流量是航道条件好坏的反映。三峡工程蓄水运用以来，随着水沙条件的变化，鲤鱼山水道航道条件总体稳定，但由于清水下泄，北槽两侧滩体不稳，南槽缓慢发育，导致北槽航道条件出现不利变化趋势，滩地的冲刷萎缩并难以恢复也是航道条件不稳定和向不利方向发展的隐患。基于此提出通过工程适当守护左边滩，籍以稳定航道的左边界，适当增强北槽的中枯水水流动力，冲刷淤积泥沙，改善航道条件的治理对策。其中增强北槽水流动力可通过在黄莲洲心滩滩脊设置工程措施促使黄莲州心滩高大、限制并适当减小黄莲州南槽的中枯水分流量等方式实现。

5 结论

（1）三峡蓄水后长江中游鲤鱼山水道在中水时长增加、上游来沙量减少的情况下，洲体发生冲刷、还滩能力大幅降低，河段洲滩原有冲淤规律发生变化，航道出现不利变化趋势。

（2）鲤鱼山水道河势稳定，其微弯、放宽的平面形态是河段内洲滩发育的基本条件；近期水道南槽冲刷、分流增加，北槽枯水冲刷能力降低，成为河段航道条件变化的直接原因。

（3）研究表明：三峡蓄后鲤鱼山水道洲滩演变规律发生的改变导致了近期航道条件出现的新变化，目前的航道问题是左岸厍家湾边滩低滩周期性冲淤变化、右侧黄莲洲频繁冲淤、南槽冲刷发展三者综合作用的结果。

（4）针对河段航道近期出现的问题，提出了保持北槽为主航道，稳定航道边界，增强北槽中枯水水流动力的对策，为河段治理提供参考。

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Effect and countermeasure research of Liyushan waterway fluvial process influenced on navigation channel after operation of the Three Gorges Reservoir

ZHU Yu⁃de,LIU Peng⁃fei,LI Xiao⁃xing
（Tianjin Research Institute for Water Transport Engineering,Key Laboratory of Engineering Sediment,Ministry of Transport,Tianjin 300456,China）

The balance state of silting and scouring of wider reaches in Middle and Lower Yangtze River were broken after the operation of the Three Gorges Reservoir.These caused the channel condition appearing adverse trends.In this paper,the relation between sandbar changes and point bar changes was studied based on Liyushan waterway fluvial process.On this basis,the relation between beach evolution and navigation channel variation in the waterway was uncovered.It is put forward that the adverse variation of Liyushan navigation channel is caused by Huanglianzhou scouring and silting frequently,south channel scouring development and Shejiawan beach scouring and silting periodically.Ultimately,it came up with countermeasures to stabilize the river on both sides of the bor⁃der of north groove and enhance hydrodynamic force of low flow in the main channel.

the Three Gorges Reservoir impounding;evolution;waterway;influence;countermeasure

U 617；TV 135

A

1005-8443（2015）06-0537-05

北江航道扩能升级工程全线开工

2015-07-29；

2015-10-21

朱玉德（1979-），男，江苏省灌云人，副研究员，主要从事水力学及河流动力学的研究。Biography：ZHU Yu⁃de（1979-），male，associate professor.

本刊从广东省交通运输厅获悉，2015年10月28日，北江航道扩能升级项目全线开工仪式在清远市飞来峡镇举行。该项目总投资约70亿元，分两个阶段推进：第一阶段为北江（乌石至三水河口）航道扩能升级先行工程，于2014年12月17日开工，里程约145 km，目前已进入尾声；第二阶段为北江濛里、白石窑、飞来峡、清远四处枢纽的新建与重建工程，已于10月28日全面开工，计划2017年底前完工。（殷缶，梅深）