祁仰旭 王义坤 杨 樾

(南京市长江河道管理处,江苏 南京 210011)

长江南京河段为江苏段的门户,是长江中下游干流14个重点治理河段之一,全长97km,距离入海口398km,上起安徽马鞍山,下接镇扬河段,护岸长约113km,堤防长约269km。河段内洲滩发育,宽窄相间,为藕节状分汊河型河段[1]。按河流节点自上而下分为新济洲汊道、梅子洲汊道、八卦洲汊道、栖龙弯道河段,具体分布见图1。

图1 长江南京河段分布

新中国成立以来,长江南京河段先后进行了9次较大规模河道整治工程,整治工程的实施,逐步使水流顶冲岸段的岸线得到有效保护,急剧变化的河势趋于稳定,防洪形势得到明显改善[2]。然而近些年来,长江南京河段受上游河势调整、来水来沙条件变化、涉水设施建设等因素影响[3],局部河势仍在调整,特别是迎流顶冲、地质条件较差的河段崩岸时有发生,部分老险工段由于长时间水流冲刷也出现新的险情,不仅危及河势稳定、堤防安全,还直接影响沿岸经济发展和人民生命财产安全。为维护河势稳定,消除防洪安全隐患,南京河段于2018—2019年实施了国家172项节水供水重大水利工程之一的长江干流江苏段崩岸应急治理工程南京市境内工程。

1 崩岸情况

长江南京河段近几十年来崩岸频繁发生。据记载,从20世纪初开始,南京河段江岸不断崩塌,江面变窄。1954年发生历史性特大洪水,下关、浦口岸段出现严重岸坡崩塌,直接导致下关岸段深泓线贴岸,轮渡、栈桥等无法运行[4-6]。21世纪以来,龙潭友庄圩、浦口联合圩、南京化工一厂等岸段出现崩窝现象。长江南京河段崩岸主要集中在七坝、九袱洲至浦口、西坝头、铜井、大胜关、三汊河至下关、燕子矶、新生圩、龙潭至三江口等岸段[7]。崩岸长度65.2km,最大崩岸宽1335m,崩岸治理与应急抢险一直是长江南京河段的防洪重点。

2 工程概况

为贯彻落实长江经济带发展战略,加强崩岸治理、维护河势稳定、消除防洪安全隐患,2017年8月,国家发展改革委和江苏省发展改革委先后批复长江干流江苏段崩岸应急治理工程可行性研究报告,12月江苏省水利厅批复该工程初步设计报告及概算。

工程主要在以往河势控制工程、正在实施的整治工程和航道整治工程及正在开展前期工作的河道整治工程基础上,针对崩岸、冲刷幅度剧烈区段建设护岸加固工程,维护河势稳定。主要建设内容包括七坝小年圩段、浦口段、大胜关段、下关段、新生圩段、西坝头段、栖龙段等7个岸段。南京市境内工程为水下护脚加固40.83km,水下抛石149.46万m3,赛克格宾40.66万m3,具体工程信息见表1。工程于2018年5月开工,2019年12月完工,2020年12月通过了工程竣工验收。

3 工程效果分析评价

崩岸应急治理工程完工后,组织人员在汛前、汛中、汛后进行现场实地查看,及时了解工程岸坡变化。在施工前、施工后和竣工后实施了水下地形测量与抛石体检测,了解岸坡稳定性与抛石赋存及分布状况,全面客观地评价工程实施效果。

3.1 工程区河岸实地查勘

工程施工前后组织人员现场实地查勘工程施工情况,初步判断工程对崩岸治理的影响。在汛前、汛中和汛后通过无人机、测距仪等设备对崩岸工程段进行拍照与测量,并上传至自研的岸线巡查系统,发现险情或者崩岸立即上报并组织河势分析,制定消险方案,为评估崩岸应急治理工程效果积累数据资料,也为研究长江南京河段河势演变规律与崩岸机理提供参考。

3.2 工程区河势变化分析

水下地形变化与河势演变趋势可以更直观地反映崩岸应急治理工程的效果。基于自研河势分析系统[8],采用1∶2000水下地形测图(范围包括工程区及外延30m),按照100m断面间距,每5m采集一点,分析工程区岸坡稳定与冲刷情况[9]。典型特征断面见图2。

图2 典型特征断面

通过分析,七坝段以淤积为主,工程区上游淤积多集中在深水侧,工程区中下游整体淤积,断面K2+460.00坡脚处淤积幅度最大,约5.36m,极少部分存在冲刷,冲刷幅度平均约1m。下关段整体淤积,不存在冲刷情况,断面线走势平稳少变,局部存在较大淤积,K4+640.00等处断面整体淤积,最大幅度约5m。大胜关段和新生圩段竣工数据与抛后数据相比,工程区有冲有淤,断面线走势基本一致,与抛前数据相比,工程区整体以淤积为主,几乎不存在冲刷情况。

浦口段工程区整体呈现淤积态势,竣工数据与抛后数据对比,1/3断面呈淤积态势,部分断面淤积程度较大,最大淤积在K1+104.96断面处,约12.3m。部分断面略微冲刷,微冲态势在断面上长度不超5m,其余断面形态相对稳定,与抛前数据对比断面趋势一致。

栖龙上段竣工数据与抛后数据相比,断面有冲有淤,整体淤积的断面较少,主要集中在工程区上游,下游冲淤幅度较大,多数断面整体冲刷,与抛前数据相比,断面线走势基本一致,整体平稳少变,以微淤为主。栖龙下段工程区上游0～4500m处总体以微冲为主,冲深幅度较小,K1+568.57断面坡脚处最大冲深约4m,其原因可能是2020年长江超高水位以及工程区上游位于长江竖窄段,河道由宽变窄,水流加速通过,通过弯道往南偏顶冲到工程区。经分析该处坡脚局部冲刷对工程整体运行无影响,竣工测量地形与完工时一致,无明显冲刷且后续态势保持平稳。工程区下游部分整体以淤积为主,普遍呈现3～4.5m的淤积。与抛前断面对比大部分呈淤积态势,部分竣工测量断面贴近抛前断面。

经对比分析,九个岸段水下地形整体呈现淤积态势,断面线走势与施工前后相比基本一致,局部岸段受水流顶冲与特殊水文影响,呈现略微冲刷态势,崩岸应急治理工程完工后初期运行总体稳定,起到了较好的防护效果。水下工程受水流、泥沙、岸坡地质等各种因素综合影响,水下岸坡及河床处于动态演变中。为确保工程区域岸坡稳定,充分发挥工程作用,应对其进行定期监测,实时动态了解抛区地形变化,遇特殊情形及时采取工程措施。

3.3 工程区水下抛石体赋存状况检测

根据工程完工情况,于2018—2019年采用超高分辨率多波束测深系统、双频测深仪等设备进行完工质量检测。每40m左右布置一个检测断面,统计断面上测点增厚和断面平均增厚[10],具体情况见表2。

表2 各标段实体工程检测情况统计

检测显示:长江南京河段崩岸应急治理工程九个标段测点合格率最低的是七坝岸段,为75.97%,最高的是浦口岸段下段,为87.13%,均在75%～100%范围内,且每个单元工程的不合格点不集中;各标段断面增厚值合格率最低的是栖龙下段,为97.98%,最高100%,均在97%～100%范围内。测点增厚值和断面增厚值均达到合格标准,工程抛护范围覆盖了设计抛区。工程水下抛石体赋存状况达到设计规范标准,效果良好。

4 建 议

4.1 采取加固措施,巩固已护工程效果

长江南京河段面临长期“清水”下泄的局面,上游小黄洲河势不断调整,加之南京河段2020年受超历史的流域性特大洪水影响,新济洲河段局部顶冲段冲刷加剧,局部岸坡受冲刷较陡;八卦洲汊道二桥上游未护段深槽略有冲刷;栖龙弯道段深槽冲淤往复。燕子矶、浦口、下关一带已建成的亲水平台对岸坡稳定性要求较高[11]。七坝、大胜关等岸段主槽深、无滩险、河槽窄、岸坡较陡,是河段的重要节点和导流岸壁,若冲刷严重会影响堤防前沿岸坡稳定。崩岸应急治理工程的实施初步解决了近年来崩岸坍塌问题,但并不能一劳永逸地完成崩岸治理,因此需要适时加固部分工程,关注其他冲刷加剧岸段崩岸隐患,必要时采取工程措施。

4.2 开展全岸段河势分析研究

为全面准确地把握南京河段河势变化与大型治理工程的稳定情况,建议开展全河段专项河势监测分析,每年开展1∶2000水下地形监测,在丰水期和枯水期分别对重点控制断面进行水文测量,定期进行1∶10000水下地形监测,全面了解岸段走势,形成完整的河势监测资料,为精确完整地掌握河势演变规律提供保障。此外,近几年南京河段实施了三项河道整治工程,长江南京新济洲河段河道整治工程、南京市长江干流江苏段崩岸应急治理工程、长江南京河段八卦洲汊道河道整治工程,这三项工程均为国务院确定的172项节水供水重大水利工程,应加强对重点工程完工后的观测维护。应开展全河段河势分析研究,及时掌握岸坡变化情况,科学研判变化趋势,建立崩岸、岸坡稳定等预警和应急抢险长效机制,发现险情,及时有效开展应急处置。

4.3 加强对过江通道的影响研究

目前南京已建和在建的过江通道达到18处21条。局部岸段岸线开发利用程度较高,建设项目的群体累计效应已经显现,过江通道工程会形成阻水、壅水、影响水流导向等现象,改变或破坏岸坡冲淤平衡态势,沿江港区码头附近在一定时期内河床会有局部调整,影响已护崩岸治理工程的稳定。建议开展建设项目群体河势与治理工程的影响专项研究,必要时制定防护加固方案。

5 结 论

a.长江南京河段崩岸应急治理工程的实施,初步解决了近期南京河段崩岸治理问题。工程实施后,水下地形整体呈现淤积态势,断面线走势与施工前后相比基本一致,局部岸段受水流顶冲与特殊水文影响,呈现略微冲刷态势,崩岸应急治理工程完工后初期运行总体稳定,起到了较好的防护效果。

b.水下工程受水流、泥沙、岸坡地质等各种因素综合影响,水下岸坡及河床处于动态演变状态。为确保工程区域岸坡稳定,充分发挥工程的作用,应对部分岸段采取加固措施,巩固崩岸治理工程效果。另外,对其他冲淤变化明显岸段加强关注,必要时采取工程措施,维护岸坡稳定。

c.定期开展全河段河势监测分析研究,全面了解岸段走势,形成完整的河势监测资料,加强对已实施的三大重点工程后期观测维护,切实保障工程治理效果。同时,全程跟踪建设项目群体对护岸工程与河势的影响,开展专项研究,必要时制定防护方案。