摘要：長江下游馬當南水道為典型的分汊水道，在分析河床演變特點和礙航特性的基礎上，結合類似分汊水道治理實例，提出了馬當南水道治理思路和整治方案。動床模型試驗成果顯示，工程實施后可達到預期效果。

關鍵詞：河床演變，礙航特性，航道整治、模型試驗

概況

1、河道概況

馬當南水道位于長江下游的馬當河段，右岸為江西彭澤縣，左岸為安徽望江縣，上距九江市60km。

2、航道現(xiàn)狀

馬南水道上游接東北直水道，下連馬當阻塞水道，與左汊馬當圓水道之間由骨牌洲相隔。近幾十年來馬南水道一直是通航主汊，且主航道穩(wěn)定在右航槽，近期航道面臨的主要問題是主副槽調整，灘槽格局不穩(wěn)。江心棉外洲頭沖尾淤，造成馬南水道進口寬淺，以右槽為主航道的入口變淺，航槽縮窄，而出口則由于洲尾的淤積，航路彎曲，航道條件向不利方向發(fā)展。目前馬南水道左槽分流雖已達到56%，航寬也滿足要求，但是由于出口受馬當磯影響，航線不平順，水流條件惡劣，上下行船舶航行極為困難且不安全。右槽表現(xiàn)為進口航寬不足，枯季航寬僅能維持200m左右，航道維護困難。

河道特性

1、平面形態(tài)

馬當河段為長江中下游典型的受節(jié)點控制的兩頭窄、中間寬的分汊河段，左汊為支汊，右汊為主汊。馬當南水道位于馬當河段南汊的上段，上起小孤山，下至馬當磯，水道長約13km，為受節(jié)點控制的二級分汊河段。

2、水流特點

馬當河段水流具有如下特性：

各段洪、枯水期流速分布差別不同，主汊(槽)流速比支汊(槽)流速大。

各區(qū)橫比降方向不一致，一般洪水期橫比降小于枯水期，分、匯流區(qū)的洪、枯水橫比降方向不一致；枯水期縱比降沿程較為平均，僅棉外洲右槽進口處縱比降較大，而洪水期馬當磯、牛磯等磯頭上下縱比降明顯偏大。

馬南水道水動力軸線年內變化特點表現(xiàn)洪水取直，枯水坐彎，洪水期主流主要集中于左槽，而枯水期水流歸槽，主流走右槽，但總的來看，由于兩岸河勢穩(wěn)定，灘槽相對變化不大，主流總體比較穩(wěn)定，但局部存在一定的擺動，分汊段主流走右槽，流路較為順暢、穩(wěn)定，規(guī)律性較強。

3、輸沙特性

馬當南水道具有如下輸沙特性：

三峽蓄水前后同流量下馬當河段含沙量大幅度減小，懸移質粒徑明顯變細，床沙粒徑變化不明顯。

洪水期含沙量明顯比枯水期大；枯水期棉外洲右槽平均含沙量比左槽大，最大含沙量亦位于右槽，而洪水期最大含沙量位于左槽。

一般枯水期床沙和懸移質粒徑較洪水期粗，并且洪枯水期沿斷面分布基本一致。

馬當南水道近期演變分析

深泓變化方面，受馬當河段南汊分流比增加的影響，左右槽整體表現(xiàn)為河床沖刷下切，水深增加，但左槽沖刷幅度明顯強于右槽，發(fā)展迅速。右槽上段沖淤變化幅度相對較小，右槽下段沖淤幅度較大，河床下切劇烈。左槽河床基本呈現(xiàn)單向的沖刷過程，分流比不斷增加，相應的右槽分流比減小而萎縮，導致右槽航道條件變差，左槽的這種快速發(fā)展趨勢對以右槽為主航道的形勢極為不利。

礙航特點及治理對策分析

1、馬當南水道礙航特點

馬南水道在九十年代以后，邊灘被切割形成心灘，棉外洲將河道分為左、右兩槽，隨著左右槽的調整，兩槽的航道條件有所變化，礙航特性也有差異。對于左槽，礙航特性主要表現(xiàn)為出口段主流頂沖馬當磯，造成流態(tài)紊亂，漂角大，下行船舶航行困難，下行船舶走左槽時，在出口段很容易受掃彎水流擠壓，下行船舶極易在馬當磯產生困邊、觸坡等嚴重的海損事故。右側航槽，一直作為主航道，其礙航特性主要表現(xiàn)為隨棉外洲沖刷后退，進口寬淺，航槽縮窄，航寬不足。近年來，隨著左槽的快速發(fā)展，右槽相應地逐漸萎縮，并且棉外洲頭不斷沖刷后退，右槽進口斷面放寬，水流發(fā)散，右槽進口淺區(qū)淤積而造成進口航寬逐年縮窄，倘若棉外洲頭進一步沖刷后退則河道進一步寬淺，右槽進口航道條件進一步惡化。

2、整治原則

根據馬當南水道的演變特點，結合其他類似分汊河段治理實例，提出如下整治原則。

遏制左槽發(fā)展，基本維持兩槽現(xiàn)狀。從長遠來看，雙槽格局將一直存在，因此，需要對棉外洲頭部采取控制守護工程，防止洲頭繼續(xù)沖刷，同時遏制左槽的繼續(xù)發(fā)展，促使兩槽提前實現(xiàn)平衡，將右槽分流比基本穩(wěn)定在目前狀態(tài)。

維持右槽為主航道，同時保留左槽作為上水航道的通航條件。右槽作為現(xiàn)行主航道，上下游航路銜接順暢，航寬還能滿足規(guī)劃尺度的要求，需要維持其主航道作用。同時，雖然左槽出口受磯頭節(jié)點的限制，航行條件較差，不具備下水航道的通航條件，但水深條件較好，因此宜盡量保留左槽的通航條件，以便于將來考慮。

突出重點，控制關鍵。馬南水道左槽的快速發(fā)展是導致右槽的不斷萎縮的原因，同時棉外洲頭沖刷后退又造成口門寬淺，右槽進口航道淤窄。因此，本次工程對左槽關鍵部位加以控制，并對棉外洲頭進行守護。

3、整治目標及治理思路

3.1整治目標

馬南水道航道主要面臨兩大方面的問題：一是左槽過分發(fā)展，導致右槽分流比減小，二是江心棉外洲頭部沖刷后退，造成以右槽為主航道的入口變得寬淺，航道條件向不利方向發(fā)展?？紤]到左槽已具備開通上水航道的條件，本工程不宜過分封堵左槽，以適應將來航路發(fā)展的需要。因此，馬南水道航道整治工程的整治目標確定為：通過實施一定的工程措施，維持馬南水道的雙槽格局，遏制馬南水道左槽快速發(fā)展，守護棉外洲洲頭，穩(wěn)定右槽主航道條件。整治標準為：4.5m×200m×1050m，保證率98%。

3.2治理思路

根據前文演變分析以及馬當南水道整治原則、整治目標，馬當南水道治理思路確定為通過工程措施解決兩方面的問題：即其一為穩(wěn)定棉外洲洲頭，其二是遏制左槽快速發(fā)展，因此，為了達到維護雙槽格局，穩(wěn)定右槽航道條件之目的，針對這兩方面的問題，設計組提出了不同的工程措施。

守護棉外洲頭，穩(wěn)定兩槽格局。為了守護棉外洲洲頭，穩(wěn)定兩槽分流格局，對棉外洲頭采取魚骨壩、長順壩或魚嘴等守護措施，防止洲頭沖刷后退，同時穩(wěn)定兩槽分流格局。

遏制左槽快速發(fā)展。為了遏制左槽的快速發(fā)展，考慮了在骨牌洲右緣左槽進口布置丁壩或對左槽實施護底帶、封堵左槽出口倒套限制深槽上竄等工程措施，以達到遏制左槽繼續(xù)沖刷發(fā)展之目的。

整治工程方案的提出

從治理思路出發(fā)，定床階段對不同建筑物功能進行了試驗研究。對于棉外洲頭以守護為主的工程措施則魚骨壩較優(yōu)，對于以調整分流比為主的工程措施則以長順壩較優(yōu)，動床預測顯示，左槽持續(xù)沖刷發(fā)展趨勢明顯，左槽分流比將越來越大。因此，除守護棉外洲頭，調整兩槽分流比外，同時還應加強遏制左槽快速發(fā)展，以達到穩(wěn)定雙槽格局，維持右槽的航道條件。

動床模型選取2005年水沙年作為典型不利水文年，根據治理思路，通過優(yōu)化試驗，綜合考慮各方面因素，提出整治工程方案如下：

為調整左右槽分流比，增加右槽進口流速，同時加強棉外洲頭的守護，在棉外洲頭部順灘脊布置1道長順壩工程，壩脊頭部高程為航行基準面下1m，根部高程為航行基準面上3m；并在長順壩右緣中下段布置3道護灘帶。

棉外洲左槽出口段布置2道護底帶，低于基面下8m處設拋石體，高于基面下8m處按河床地形加高1m控制；

對骨牌洲右緣護岸工程實施6783m水下加固，保持左槽邊界的穩(wěn)定；

對馬南水道右岸大板圩一帶實施380m拋石加固，對躍進圩一帶實施615m護岸，保持河道右邊界的穩(wěn)定。

結語

根據長江下游典型分汊河段——馬當南水道的河床演變特點與礙航特性，結合類似分汊河段治理實例，提出了“遏制左槽發(fā)展，基本維持兩槽現(xiàn)狀；維持右槽為主航道，同時保留左槽作為上水航道的通航條件；突出重點，控制關鍵”的治理原則和“守護棉外洲頭，穩(wěn)定兩槽格局；遏制左槽快速發(fā)展”的治理思路，可為其它分汊河段治理提供借鑒。

整治方案實施后可有效維持棉外洲頭的穩(wěn)定，減緩左槽過快發(fā)展、抑制右槽的萎縮，使右槽航寬滿足設計要求尺度。

實施馬南當水道航道整治工程是完成對馬當河段河勢格局控制的關鍵工程，也是應對馬當南水道左槽發(fā)展，江心棉外洲頭沖尾淤，右槽進口水流分散，口門趨于寬淺，航道條件趨于不利形勢的迫切需要。目前馬當南水道演變劇烈，為了穩(wěn)定和局部改善灘槽形態(tài)，整治工程需盡快實施。

（作者單位：長江航道規(guī)劃設計研究院）