朱巧云，刘传杰，刘桂平，乔红杰

(长江水利委员会，水文局长江口水文水资源勘测局，上海 200136)

通州沙西水道是张家港市境内长江河道的重要组成部分。为了维护通州沙汊道的河势稳定，保障张家港市防洪安全，根据《长江流域综合规划》《长江中下游干流河道治理规划报告》以及《长江澄通河段河道综合整治规划》确定的治理思路，综合河道现状、演变规律以及以往类似工程的经验[1]，2011—2016年对通州沙西水道开展了河道整治工程。由于整治工程规模大、涉及内容多、施工周期长，所以国内许多学者开展了大量研究：徐华等[2]利用2012年之前的实测资料研究分析通州沙沙体演变特性和变化成因；谭伦武等[3]采用二维数学模型研究通州沙水道洲滩关键控制工程的方案，并预测工程后的演变规律；吴道文等[4]利用潮流泥沙模型给出西水道整治优化工程推荐方案，并采用动床模型试验研究通州沙航道的回淤情况；陈前海等[5]利用数学模型和物理模型试验提出规划治理目标与规划总体方案，并分析总体方案及已实施规划方案的治理效果与相关影响等。这些研究成果为通州沙河段河道整治工程提供了相关技术参考。本文利用2011—2016年工程从施工至完工期间跟踪监测的水文、地形资料，分析河道演变出现的新变化以及整治工程效果，为后续工程的实施和运行维护提供科学依据。

1 河势概况

通州沙河段位于长江口澄通河段下段，上起十三圩，下至徐六泾，全长约39 km。通州沙河段为暗沙型分汊河道，江中通州沙、狼山沙、新开沙以及铁黄沙等沙洲发育，营船港以上为通州沙东水道上段、通州沙西水道上段两汊分流的格局，以下为新开沙夹槽、东水道下段、西水道下段及福山水道四汊分流的格局，四股水流汇合后，偏靠南岸进入长江口河段。长期以来，通州沙滩面串沟纵横，从而导致西水道上段水流分散，落潮时进入西水道的部分水流通过通州沙上段串沟分流至东水道或滩面，致使西水道中段落潮量减少。涨潮时涨潮流沿西水道主槽上溯，其中一部分扩散到通州沙滩面，另外一部分贴南岸上溯，致使西水道上、中段主槽水流分散，加上涨落潮流路不一致，四干河—六干河区域形成浅区，-5 m槽不能贯通。同时，六干河近岸区域形成1个长条形冲刷坑，该冲刷坑自形成后一直在不断刷深和扩大。为了改善西水道水域条件，2011—2016年间在不影响总体河势稳定、防洪(潮)安全以及两岸国民经济设施运行的前提下，对西水道河道进行了综合整治。

2 整治工程布置及预期

2.1 工程布置

通州沙西水道整治工程于2011年12月开工建设，2016年1月完工。整治工程主要包括西水道南岸边滩整治工程、通州沙右缘及头部潜堤工程、中上段采砂疏浚工程(图1)。考虑到工程建设投资规模较大、施工复杂，本工程分3期实施：一期工程于2011年12月开工，对西水道浅区进行疏浚，疏浚采砂后河床底高程为-8 m，并利用疏浚弃土实施南岸边滩围区Ⅴ岸线调整工程，2012年9月完工；2012年4—7月实施通州沙右缘潜堤工程。二期工程于2012年12月开工，继续对西水道浅区进行疏浚，疏浚后河床底高程达-12～-10 m，并利用疏浚弃土实施完成南岸边滩Ⅲ、Ⅳ围区，2013年12月完工。三期工程于2013年12月开工，继续疏浚西水道浅区每年回淤的泥沙，保持-12 m的维护河槽底高程，视南岸边滩变化趋势以及开发利用需求，利用清淤弃土逐步实施完成南岸边滩Ⅰ、Ⅱ、Ⅵ、Ⅶ围区，2016年1月完工。

图1 通州沙西水道整治工程布置

2.2 工程预期

西水道的整治方案研究是在兼顾澄通河段总体治理要求的前提下，围绕提高通州沙西水道中段主槽涨落潮流量、增大通州沙西水道浅区段主槽流速，使涨落潮流路归一，从而达到刷深河槽、改善西水道水域条件的思路展开的。主要工程预期如下：1)西水道南岸边滩整治工程以达到束水归槽、增加涨落潮水流动力、刷深河槽为目的。2)通州沙右缘上段潜堤工程目的之一是堵塞洲体上段的分流串沟，将水流归顺到西水道主河槽内；目的之二是配合南岸岸线调整工程，缩窄西水道河宽，增加涨落潮水流动力，刷深河槽。3)西水道上中段疏浚工程以贯通并维护西水道-12 m深槽为目的。

3 整治工程实施后效果

3.1 分流比变化

通州沙进口段东、西水道落潮分流比统计见表1。工程实施前，2010—2011年，西水道落潮期分流比平均为8.4%；随着工程的实施，2012—2015年工程施工期，无论洪、枯季落潮西水道分流比基本维持在10.0%以下；2016年工程完工后，西水道分流比则基本维持在10.0%左右，分流比平均为10.8%，较工程前增加2.4%。2018年7月实测资料计算结果显示：目前，通州沙东水道进口段落潮分流比为89.3%，西水道分流比为10.7%。可见，西水道整治工程后，西水道分流比增加较小，对东水道的分流形势及整体动力格局未造成明显影响。

表1 通州沙进口段东、西水道落潮分流比统计(大潮)

3.2 近期河道演变

3.2.1通州沙沙体演变

历史上随着长江主流周期性变动于通州沙东、西水道之间，通州沙沙体变化较大。自1948年，通州沙东水道再次成为主水道以来，分流比增加，进口主流动力轴线不断北移、弯曲，使得凹岸崩岸，处于凸岸的通州沙北侧边滩向北淤长。由于青天礁的存在，通州沙头部一直稳定在西界港和四干河口之间。

通州沙沙体-5 m等高线变化见图2和表2。由图2和表2可见：20世纪70年代末至80年代初，通州沙沙体面积增大了近24%；其后仍以较快的速度增长，1993年沙体面积发育最大至81.8 km2；之后变化速度放慢，2001年后总体趋于稳定，沙洲面积、长度、宽度均略有减小。2001—2016年，除主沙体左侧上游的小沙体下移较快外，通州沙沙体总体变化不大。通州沙沙体近期的发展表明，在通州沙及通州沙西水道整治工程共同作用下，沙体固滩护岸效果良好，同时确保了通州沙东西水道河势相对稳定。

表2 通州沙沙体(-5 m)特征值

图2 1977—2016年通州沙沙体-5 m等高线变化

3.2.2河道冲淤变化

1)通州沙西水道河床冲淤变化计算范围自四干河至南农闸对岸，左边以通州沙沙脊线为界，计算结果见表3。由表3可知，1977—1993年，通州沙西水道河道处于大强度淤积状态，淤积量达6 000万m3。这和上游如皋中汊快速发展有很大关系，同时期如皋中汊河道冲刷量高达6 570万m3，其冲刷下的泥沙有很大一部分进入西水道并淤积下来。1993—2011年，河道处于微冲状态，累计冲刷近1 170万m3(含西水道下段右岸码头区及航道维护性疏浚)，河道冲淤变化总体较为平稳，表明上游来水来沙变化对其影响作用趋于缓和。2011年以后，为改善西水道浅区水流条件使西水道涨落潮流路一致，对西水道浅区进行疏浚，使得西水道河槽容积大幅度增加，至2016年11月，0 m以下河槽容积增加6 200万m3。

2)通州沙东水道河床冲淤变化计算范围自通吕运河至南农闸，右边以通州沙沙脊线为界，计算结果见表4。由表4可见，自1977年以来，通州沙东水道河床以冲刷为主，河床冲刷量远大于淤积量，至2016年，河床累计净冲刷达1.45亿m3，冲刷主要出现在-20～-10 m深度区间内，除1998—2001年出现小幅淤积外，其余时间河床均处于冲刷状态，表明通州沙东水道的主汊地位一直在加强。2011—2016年西水道整治期间，东水道除-5～0 m和-25 m以下区间呈现出小幅淤积外，主深槽仍处于持续冲刷状态，进一步表明西水道整治对东水道整体动力格局没有造成明显影响，而东水道的持续冲刷可能与三峡工程运行后上游干流来沙量大幅减少有关系。

表3 通州沙西水道河床冲淤量

表4 通州沙东水道河床冲淤量

续表4

年份冲淤量∕万m3-5～0m-10～-5m-15～-10m-20～-15m-25～-20m-25m以下合计1998—2001422.2369.4-152.6-89.6257.9-356.1451.22001—2006-792.9-1495.0224.8654.7433.5-254.5-1229.02006—2011-153.2535.0-2257.0-1590.0-181.1853.3-2793.02011—2016538.4-674.1-2747.0-1054.0-363.8642.1-3658.0合计-1225.01109.0-7476.0-3611.0-1704.0-1638.0-14550.0

3.3.3河道尺度变化

通州沙西水道河道整治工程是近年来澄通河段规模最大的河道整治工程，工程建成后，西水道河道形态及尺度得到了明显改善。

1)西水道整治工程前后河道纵剖面变化见图3。整治工程实施后，通过疏浚采砂西水道中上段河床普遍下切增深，其中工程前的浅段(五干河—农场水闸)河床增深最为明显，最大增深幅度超过10 m。同时，河床通过调整变化，原先位于长沙河水闸上游、最深点高程近-20 m的冲刷深槽消失。

图3 通州沙西水道河道纵剖面变化

由图3可见，2014年以后，五干河—六干河段河床出现回淤，河床底部抬高，最大抬高幅度超过5 m。其回淤原因主要是该区段原本处于落潮流和涨潮流动力交汇处的浅段，大强度疏浚后河床出现回淤是正常情况，须辅以经常性的维护性疏浚，来保持航槽的常年贯通，这与预期是一致的。

2)西水道河道整治工程实施后，中上段河道尺度明显增加，右岸边滩圈围后，岸线平顺。西水道整治工程前后西水道-5、-10 m主槽断面面积沿程变化见图4。由图4可见，西水道整治工程实施后，西水道中上段(潜堤工程范围)-5、-10 m主河槽断面面积明显增加，其中五干河—农场水闸段增加幅度最大，-5 m主河槽断面面积最大增加近6 000 m2(位于原-5 m槽中断处)，-10 m主河槽断面面积最大增加2 500 m2,西水道进口附近-5 m主河槽断面面积也明显增加，最大增加近1 000 m2。自通州沙右缘潜堤末端至新福山闸段，-5 m主河槽断面面积变化不大，七干河至新福山闸之间-10 m主河槽断面面积明显增加。2014年以后，由于泥沙回淤，在五干河—六干河之间，-5 m主河槽断面面积减小，最大减小幅度近3 000 m2,-10 m主河槽断面面积更是大幅减少，其中五干河下游约1 km范围内，-10 m河槽再次中断，表现在五干河—六干河之间(工程前浅段)其水流动力相对较弱，可能是今后西水道航道及码头等运行维护的重点。六干河以下河段-5、-10 m主河槽断面面积呈增强趋势，主要是因为整治工程归顺了西水道涨、落潮流路，潮流动力增强。

图4 通州沙西水道主槽断面面积沿程变化

3)西水道整治工程前后西水道-5、-10 m主槽槽宽沿程变化见图5。由图5可见，西水道整治工程实施后，五干河—农场水闸之间-5、-10 m主河槽河宽大幅增加，其中五干河—六干河之间增幅最大，-5 m槽宽最大增加近900 m，-10 m槽宽最大增加800 m左右。而通州沙右缘潜堤末端以下区段，-5、-10 m主槽槽宽总体变化不大。2014年以后，由于泥沙回淤，五干河下游1 km范围内，-10 m主河槽中断。

图5 通州沙西水道主槽槽宽沿程变化

4 结论

1)整治工程后，西水道分流比增加了2.4%，增加幅度较小，对东水道的分流形势及整体动力格局未造成明显影响。

2)工程的实施消除了长沙河水闸上游的近岸深槽，在原主江堤外侧又形成了一条新的防洪屏障，保障了其后主江堤的安全，使水上的堤防工程与滩面防护工程或促淤工程形成一个完整的防洪工程体系，对防洪保安具有明显的作用。

3)20世纪70年代末至90年代初，通州沙沙体快速增大，之后变化放慢，近年来总体变化不大。近期的发展表明，通州沙西水道整治工程达到了良好的固滩护岸效果，确保了通州沙汊道河势的稳定。

4)多年来西水道总体呈淤积态势，-5 m河槽不通。西水道工程实施后，-5 m河槽全线贯通，四干河以下-10 m河槽基本贯通，但2014年后五干河下游1 km范围内出现了一定程度的回淤，-10 m主河槽中断。因此,为了保持航槽的常年贯通，今后还需要辅以经常性的维护性疏浚，从而更好地发挥规划方案的整治效果。

5)整治工程基本达到了预期的效果。建议继续加强现场监测分析与研究，实现动态治理，从而更好地发挥整治工程的作用，减小负面影响。