沙紅良， 詹新煥， 葉愛玲

(1.長江水利委員會水文局長江下游水文水資源勘測局， 江蘇 南京 210011；2.南京水利科學研究院 水文水資源與水利工程國家重點實驗室， 江蘇 南京 210029；3.深圳市水務規(guī)劃設(shè)計院股份有限公司， 廣東 深圳 518000)

三峽水庫工程建成后，長江下游來水來沙條件發(fā)生了較大變化，長江下游干流河道已經(jīng)或?qū)⒚媾R長時期、長距離、大幅度清水沖刷的嚴峻新形勢，在長期清水沖刷的作用下，迎流頂沖段岸坡將可能變陡，會造成不同程度的崩岸險情發(fā)生，危及江堤及沿岸居民的安全[1-6]。許多國內(nèi)學者針對長江中下游崩岸險情監(jiān)測預警方面的問題展開了不少研究，李曉寧等[7]在分析長江張家港段堤岸發(fā)生崩岸原因的基礎(chǔ)上，研究張家港在崩岸監(jiān)測工作中采用的技術(shù)和方法；陳飛等[8]分析比較了荊江河段的預測崩岸和實際崩岸的情況，并對結(jié)果進行了解析和思考；李圣偉[9]探討建立荊江河段河道崩岸預警系統(tǒng)，為荊江河段的科學治理提供決策依據(jù)；洪建等[10]根據(jù)長江馬鞍山河段現(xiàn)有河勢條件及近年崩岸險情，分析指出本河段存在的主要問題，并提出相應的整治措施；朱明成等[11]在歸納總結(jié)長江揚中河段太平洲汊道河道灘槽系統(tǒng)調(diào)整規(guī)律的基礎(chǔ)上，分析了河段未來的演變趨勢，該研究結(jié)果可為徑潮流河段灘槽演變預測以及坍江災害預警提供依據(jù)；羅龍洪等[12]針對長江揚中河段指南村岸段發(fā)生的窩崩險情，運用實測資料對所采取的治理效果進行研究分析，可為類似窩崩的搶護治理提供指導；鄧宇等[13]系統(tǒng)總結(jié)長江中下游崩岸的觀測及調(diào)查工作成果，對已有崩岸監(jiān)測實施情況、崩岸類型、特點和主要影響因素加以分析，為進一步完善長江中下游崩岸監(jiān)測體系和監(jiān)測手段提供了參考。揚中地處江心洲四面環(huán)水，在長江中下游崩岸治理中列為重點險工險段，為防止揚中太平洲因局部河勢變化引發(fā)崩岸險情，進而影響到揚中市的安全，開展揚中環(huán)島險工險段監(jiān)測與崩岸預警研究工作具有十分重要的意義。

1 研究區(qū)概況

揚中市地處東經(jīng)119°42′～119°58′，北緯32°00′～32°19′，位于鎮(zhèn)江市丹徒區(qū)圌山東側(cè)的揚子江中。市境呈西北—東南走向，南北長約40 km，東西平均寬約7 km，東北與泰興市、揚州市江都區(qū)、揚州市邗江區(qū)隔大江相望，西南與丹徒區(qū)、丹陽市、常州市武進區(qū)依夾江為鄰。全市由太平洲、中心沙、西沙島、雷公島4個江島組成，總面積331 km2，其中陸地面積243 km2，長江沿線深水岸線62.7 km。

2 來水來沙情勢分析

據(jù)統(tǒng)計，長江下游大通站以下干流區(qū)間入江流量約占大通站流量的3%左右，大通站的流量、泥沙特征基本代表長江下游來水、來沙特征，其歷年水沙統(tǒng)計情況見表1。三峽蓄水前后，大通站多年年內(nèi)平均流量、平均輸沙率、平均含沙量變化情況見圖1～3。

表1 大通站水沙年特征值統(tǒng)計表

圖1 大通站多年平均流量及年內(nèi)分配對比

圖2 大通站多年平均輸沙率及年內(nèi)分配對比

圖3 大通站多年平均含沙量對比

由表1可看出，三峽蓄水后，多年平均流量、多年平均含沙量、多年平均輸沙量分別減少了1 500 m3/s、0.314 kg/m3和29 300萬t。從圖1可看出，三峽蓄水前后1—7月份多年年內(nèi)平均流量、流量年內(nèi)分配占比都呈遞增趨勢，7月份達最大，7月份以后呈遞減趨勢，蓄水前后的水量總體變化不大，由107 853 億m3降至100 946 億m3。由圖2—3可看出，三峽蓄水前1—7月份各月間平均輸沙率、輸沙率年內(nèi)分配占比和含沙量總體呈遞增趨勢，尤其是6—7月份增幅最為明顯，蓄水后1—7月份各月間平均輸沙率、輸沙率年內(nèi)分配占比和含沙量也不斷增加，但增幅有所減小。

通過上述分析可知，大通站上游來水來沙主要集中在汛期5—10月份，主汛期6—8月份尤大，三峽蓄水后，大通站年內(nèi)水沙分配出現(xiàn)一定程度的調(diào)整和變化。沙量的大幅減少主要發(fā)生在汛期，尤其是主汛期，而水量變化幅度則相對較小，主汛期來水量減小幅度約10%，而沙量減小幅度接近70%，三峽蓄水對汛期輸沙量的調(diào)節(jié)明顯大于徑流量。來水來沙的變化，對長江下游揚中段河道的沖刷和淤積具有重要的影響，迎流頂沖且地質(zhì)條件較差的河段容易發(fā)生不同程度的崩岸險情，部分老險工險段在遭受較大流量沖刷后也易出現(xiàn)新的險情。因此，及時開展揚中環(huán)島險工段監(jiān)測與崩岸預警研究工作是十分必要的，確定了揚中市省廳重點段36.6 km，市轄區(qū)段16.6 km，總長53.2 km。本文針對其中的重點段——太平州左緣段，展開具體分析研究，該段自二墩港上游700 m至雙龍港上游全長約19.4 km，其河段基本情況見圖4。

圖4 揚中市太平州左緣段

3 河勢變化及崩岸預警分析

利用揚中環(huán)島險工段2018年汛后、2019年汛前和汛中地形監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過河道平面變化、斷面變化以及河床沖淤變化3個方面綜合分析太平洲左緣段的河勢變化情況并設(shè)置相應的崩岸預警等級。

3.1 平面變化

分段分析太平洲左緣段的平面變化情況如下:

(1)二墩港—泰州大橋段：2018年汛后，近岸等高線擺幅微小，局部-40 m以下深槽平面位置及尺度相對穩(wěn)定，窩塘內(nèi)等高線走勢由崩窩初期鋸齒型，轉(zhuǎn)為光滑平順，-10 m以下等高線淤積外移明顯，窩頂部位0 m線有所逼近岸邊，可能是近岸拋石沉降所致。2019年汛前，近岸各級等高線走勢變幅微小，崩窩外側(cè)-40 m深槽略有縮小。2019年汛中，崩窩內(nèi)-20 m以上等高線變化微小，-20 m以下等高線有所淤積外移，口門外深槽有小幅下切，基本在正常的沖淤調(diào)整范圍之內(nèi)。

(2)泰州大橋—東新港段：2018年汛后，近岸等高線走勢相對穩(wěn)定，外側(cè)深槽形態(tài)及最深點變化不大。2019年汛前及汛中，近岸河床各級等高線變化微小。

(3)東新港—團結(jié)閘段：2018年汛后，各級等高線平面變化很小保持相對穩(wěn)定:0～-15 m線整體貼岸下行，-15 m線與岸邊最近距離約40 m左右，局部近岸存在-20 m小型深槽，但其面積最大不超過3 000 m2，與岸邊距離在100 m之外，且深槽越大離岸越遠。2019年汛前及汛中，近岸河床各級等高線沖淤擺幅較小，外側(cè)深槽無大幅沖淤變化。

(4)團結(jié)閘—雙龍港段：2018年汛后，各級等高線平面變化相對較小，左右移動變幅一般在10 m范圍之內(nèi)，近岸等高線延續(xù)上段走勢，貼岸下行，但在團結(jié)閘下游側(cè)，近岸出現(xiàn)-20 m深槽，尾部一直達到新韓通船舶公司水域，-20 m槽貼岸，距離岸邊最近距離約30 m，水流密集，陡坡高差較上游段有所增大。2019年汛前，近岸0 m線局部存在小幅的沖淤擺動，幅度一般不超過5 m，變化范圍不超過100 m；0 m線以下近岸各級等高線變化微小，外側(cè)深槽最深點無大幅沖淤變化。2019年汛中，該段近岸部位各級等高線擺幅微小。

3.2 斷面變化

太平洲左緣段跨度大，沿岸河道、水流、水工設(shè)施情況不一，分段分析其斷面變化情況如下:

(1)二墩港上下游段：2018年汛后，近岸岸坡相對江心部位較陡，沿程看上段陡于下段，上游斷面a離近岸0～-10 m河床相對較陡，其余相對坡緩，但總體近岸坡陡，陡坡段高差一般不超過10 m。2019年汛前及汛中，各個斷面形態(tài)相對穩(wěn)定，變化幅度較小。

(2)崩窩上下游段：2018年汛后，上游斷面c處為沉船位置，近岸斷面地形呈鋸齒突兀于泥面之上約15 m，形成水下分流隔斷，近岸側(cè)夾槽坡陡，高差超過20 m。斷面d為崩窩中心斷面，崩窩近岸坡度處于適中狀態(tài)。2019年汛前及汛中，各斷面形態(tài)保持相對穩(wěn)定，近岸水下陡坡微淤為主，沉船部位鼓包總體變化微小。

(3)泰州大橋附近段：2018年汛后，該段總體特征為坡陡、高差大，以大橋所在斷面e最陡，其陡坡段高差高達30 m，其余位置雖然近岸坡陡，但是高差一般在10 m左右，崩岸險情及危害程度相對于斷面e較輕。2019年汛前，橋上游段近岸陡坡部位有小幅淤高，0 m以上河槽及坡腳外側(cè)河床沖淤不明顯，橋下游段斷面形態(tài)基本無變化，2019年汛中，各個斷面基本重合，保持相對穩(wěn)定。

(4)東新港上下游段：2018年汛后，該段總體特征為坡陡、高差大，一般高差都有20 m，上游斷面f處尤大，坡高超過30 m，坡腳已沖刷呈槽。2019年汛前，河槽左緣向江心方向略有拓寬，寬度約55 m。2019年汛中，各斷面形態(tài)保持相對穩(wěn)定，坡頂及坡腳外側(cè)河床沖淤不明顯，坡腰有小幅淤積。

(5)團結(jié)閘上下游段：2018年汛后，斷面h坡陡、高差大，斷面坡腰部位上部微淤、下部微沖。2019年汛前，各斷面形態(tài)保持相對穩(wěn)定，沖淤幅度較小。2019年汛中，斷面h坡腳處沖刷下切，使得汛前淤積消失的坡腳深坑再次沖刷出現(xiàn)，并且進一步下切，坡腳最深處高程為-35.8 m，為本段最危險斷面，有崩岸風險。

(6)新韓通船舶公司上下游段：2018年汛后，該段總體特征為坡陡、高差大，一般高差在20 m～30 m，上游斷面I處尤大，坡高35 m，坡腳外深槽最深點達到-45 m。2019年汛前，坡腳前沿有所回淤，淤高約2 m，雖略有好轉(zhuǎn)，但斷面I依然較陡，崩岸風險很大。2019年汛中，除原坡肩-2 m位置處沖刷下切約3.4 m外，其余斷面形態(tài)保持相對穩(wěn)定，沖淤幅度較小。

3.3 河床沖淤變化

(1)指南村崩窩上下游段：2018年汛后，該段整體淤積，平均淤積厚度為0.20 m，淤積主要在近岸部位，略一般長度岸段近岸淤積厚度超過1.0 m，遠洲部位沖淤交替，淤積為主。2019年汛前，該段河床整體沖淤平衡，其中崩窩口門內(nèi)持續(xù)微淤，幅度不超過1 m，口門外側(cè)近岸區(qū)域微淤積，坡腳部位微沖，崩窩下游河床沖刷幅度相對略大。2019年汛中，該段整體回淤，平均淤積厚度達到0.55 m，窩塘內(nèi)及外側(cè)近岸部位整體小幅回淤，局部零星的沖刷坑位于坡腳以外，距離水邊超過100 m，坡陡流急、深水貼岸。

(2)永勤排澇站段：2018年汛后，該段整體微沖，平均微沖0.10 m，近洲部位多為沖刷，局部最大沖刷接近3.0 m，遠洲部位沖淤交替，上淤下沖。2019年汛前，近岸河床整體微沖，平均微沖厚度0.04 m，沿程看上段沖刷略大，橫向坡腳以上河床微淤，坡腳外河槽沖刷為主。2019年汛中，河床整體微淤，平均淤積厚度為0.31m，淤積主要在上游及近岸部位，下游外側(cè)區(qū)域呈微沖。

(3)東新港上下游段：2018年汛后，該段整體微沖，平均微沖0.26 m，近洲部位多為沖刷，局部最大沖刷接近3.0 m，遠洲部位沖淤交替，沖刷占多。2019年汛前，該段整體轉(zhuǎn)為微淤，平均淤積厚度約0.06 m，沿程沖淤相對均衡，近岸部位淤積為主，坡腳外河床沖淤交替。2019年汛中，該段轉(zhuǎn)為微沖，平均沖刷厚度0.23 m，沿程看上游側(cè)沖刷略大，橫向坡腳外沖刷偏大。

(4)小決港上下游段：2018年汛后，該段整體微沖，平均微沖0.12 m，近洲部位多為沖刷，局部最大沖刷接近3.0 m，遠洲部位沖淤交替，沖刷占多，沿程范圍上沖下淤，沖刷區(qū)長度顯著大于淤積區(qū)。2019年汛前，該段河床普遍轉(zhuǎn)為淤積，從水邊至河床區(qū)域，整體呈淤積態(tài)勢，局部零星的沖刷坑都在坡腳外河床區(qū)域。2019年汛中，該段基本沖淤平衡，沿程小幅沖淤交替，局部沖淤幅度較大區(qū)域都在坡腳外側(cè)。

3.4 崩岸預警段定級

采用綜合評估法確定崩岸預警級別的劃分，主要從防洪安全、群眾生命財產(chǎn)安全、河勢穩(wěn)定、岸線利用、涉河建設(shè)項目運行等方面，綜合分析崩岸發(fā)生的可能性及造成的危害，劃分不同級別的崩岸預警，崩岸預警可劃分為1、2、3三級[14-15]。綜合2018年汛后、2019年汛前和汛中對太平州左緣段河勢變化情況的分析結(jié)果，設(shè)置不同級別的崩岸預警段:1級預警段4段，長度3 890 m；2級預警段5段，長度21 078 m，具體見表2～3。

4 結(jié)論和建議

(1)三峽蓄水后，對大通水文站汛期輸沙量的調(diào)節(jié)作用明顯大于來水量，相較于蓄水前，蓄水后主汛期來水量減小幅度約10%，而沙量減小幅度接近70%，來水來沙的變化對揚中段河道的沖刷和淤積具有重要的影響，易造成不同程度的崩岸險情。

(2)通過河道平面變化、斷面變化以及河床沖淤變化綜合分析揚中島太平洲左緣段2018年汛后、2019年汛前和汛中的河勢變化情況，結(jié)果表明：指南村崩窩、鐵匠港和新韓通船舶公司上下游的大部分區(qū)域應設(shè)置為1級崩岸預警段；二墩港至團結(jié)閘、太平洲洲尾左緣應設(shè)置為2級崩岸預警段。

為有效防治崩岸險情，減少洪災損失，針對不同的崩岸預警級別，需采取相應的解決措施，對于1級預警段，建議予以密切關(guān)注，必要時進行適當拋護加固，年度內(nèi)進行3次監(jiān)測分析；對于2級預警段，建議年度內(nèi)汛前、汛后各監(jiān)測1次，視情況汛期加密監(jiān)測。此外，對確定的崩岸預警段需分別按不同程度做好預警區(qū)宣傳和警示工作，落實巡查制度，儲備搶險物資以及需轉(zhuǎn)移受崩岸威脅居民的相關(guān)準備工作。

表2 1級險工段情況表

表3 2級險工段情況表