關(guān)鍵詞:河道演變;水沙變化;沖淤量;澄通河段;長江口
中圖法分類號:TV147 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A DOI:10.15974/j.cnki.slsdkb.2025.05.003
文章編號:1006-0081(2025)05-0014-08
0 引言
長江澄通河段處于長江口潮流河段,從鵝鼻嘴到徐六涇,河道全長約 96.8km 。近年來,隨著長江上中游水資源開發(fā)利用和中下游河道、航道整治力度的加大,長江來水、來沙條件發(fā)生了較大變化。2020年長江發(fā)生流域性大洪水,長江下游多地水位創(chuàng)歷史新高。2022年長江又出現(xiàn)“汛期反枯”及夏秋冬連旱,長江下游持續(xù)處于缺水、少水、枯水狀態(tài),不少水位站監(jiān)測的汛期水位為1949年以來同比最枯值。2023年長江持續(xù)枯水,年徑流量6720億 m3 ,是除2011年外的最小值,較歷年平均徑流量偏小 25.1% 。2023年長江年輸沙量為0.445億t,再次刷新1949年以來最低值,較三峽水庫蓄水后( 2003~2022 年)歷年平均值偏小65.5% 。
根據(jù)已有的研究成果,三峽水庫蓄水運(yùn)行后的2003~2022 年,長江中下游水沙條件發(fā)生了顯著變化,下泄泥沙較蓄水前大幅減少。壩下游宜昌站2003\~2023年年均輸沙量為0.321億t,較蓄水前減少了93%[1] ,使得壩下游河道沖刷明顯加劇,特別是城陵磯以下河段河床總體呈現(xiàn)由蓄水前的“沖槽淤灘”轉(zhuǎn)變?yōu)椤盀┎劬鶝_”。
關(guān)于長江澄通河段的河道演變特征,徐華等[2]研究了新水沙條件下長江澄通河段河床演變特征,認(rèn)為澄通河段河床總體呈沖刷態(tài)勢;朱博淵等[3研究了長江澄通河段河床沖淤對流域減沙的響應(yīng),認(rèn)為流域減沙已加劇澄通河段整體的沖刷。有學(xué)者對澄通河段部分關(guān)鍵汊道的演變情況進(jìn)行了研究。余文疇等4研究了通州沙漢道演變新特征,認(rèn)為主支汊分流格局及總體河勢將維持相對穩(wěn)定,但也存在影響局部河勢穩(wěn)定的不利因素;欒華龍等[5]研究了九龍港節(jié)點(diǎn)控制作用變化趨向,認(rèn)為九龍港節(jié)點(diǎn)對下游河勢的控制作用呈趨弱態(tài)勢,建議開展九龍港節(jié)點(diǎn)河勢控制工程;尹大聰?shù)萚°研究了長江如皋沙群河段近期河道演變特征,其整體穩(wěn)定性受河道邊界條件、大洪水、來水來沙及人類活動的影響,其中人類活動影響較大。
本文利用 1950~2023 年大通站和 2005~2023 年徐六涇站的水沙資料,分析了2003年前后長江下游水沙特性;基于 1977~2023 年澄通河段實(shí)測地形資料和各漢道歷年分流比監(jiān)測資料,分析了深泓線、深槽、深泓縱剖面、河道沖淤及汊道分流比的近期變化,闡述了水沙變化條件下,澄通河段的近期河道演變特征,預(yù)測了河道演變趨勢,旨在為長江流域防洪工程和其他涉水工程的建設(shè)、運(yùn)行、管理、維護(hù)加固提供技術(shù)支撐。
1資料與方法
本文收集了大通水文站 1950~2023 年的水沙資料,對比分析了三峽工程運(yùn)行前后的水沙變化特點(diǎn)。徐六涇水文站位于長江下游干流河口段,距上游大通水文站約 500km ,是控制長江下游干流長江口河段徑流、潮流水情的水文站。因此,收集了徐六涇水文站2005~2023 年的水沙資料,分析潮流動力作用下長江口的水沙特性。
本文收集了長江澄通河段1977~2023年實(shí)測地形資料,分析深泓線和深槽平面變化,采用地形格網(wǎng)法獲取深泓縱剖面數(shù)據(jù),計算主支漢道不同時間段的沖淤量。收集了澄通河段主要汊道的歷年分流比監(jiān)測資料,分析汊道分流比變化趨勢,掌握主支汊河道的宏觀演變規(guī)律。
2長江下游水沙條件變化
喬紅杰等研究了 1986~2012 年三峽水庫蓄水前后大通站的水沙特性,顯示三峽水庫運(yùn)行對大通站的水沙特性產(chǎn)生了明顯影響,輸沙量的變化比徑流量的變化更為顯著。蓄水前后枯季徑流量及輸沙量基本上沒有變化,但汛期的徑流量及輸沙量明顯減小。三峽水庫2003年蓄水運(yùn)行以來,大通站流量過程平坦化,削峰作用明顯;中水流量出現(xiàn)瀕率大大增加,枯水及高水頻率減小;同流量下枯水位下降不明顯8;來水來沙的變化對河道的沖刷和淤積具有重要的影響。2005~2022 年大通站與徐六涇站的區(qū)間水量占大通站來水量的 -2.36%~7.70% ,區(qū)間水量占大通站的多年平均比值約為 3.20% [9]。大通水文站的流量、泥沙特征基本代表長江下游來水、來沙特征。
2.1 大通站水沙變化
1950~2023 年,大通站多年平均徑流總量約為8 945億 m3 ,年際變化大,年內(nèi)分配不均。三峽水庫及長江中上游梯級水庫群的聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行后, 2003~ 2023年大通站多年平均年徑流量比 1950~2002 年偏小約 4.2% ,偏小量約為380億 m3 ,年徑流量變化幅度較小。
1951~2023 年,大通站多年平均輸沙量約為3.39億t。三峽水庫及長江中上游梯級水庫群聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行后, 2003~2023 年的年輸沙量較 1951~2002 年降幅達(dá) 70.7% ,大通站來沙大幅減少。三峽水庫蓄水前的多年平均含沙量約為 0.480kg/m3 ;三峽水庫蓄水后大通站多年平均含沙量約為 0.142kg/m3 。
2.2 徐六涇站水沙變化
2005~2023 年徐六涇站多年平均凈泄潮量為8960億 m3 ,多年平均凈泄潮流量為 28400m3/s 。從近年來凈泄潮量變化過程可知,凈泄潮量與長江干流來水量的變化是一致的,豐水年凈泄潮量大,枯水年凈泄潮量小。
2011\~2023年,漲潮平均輸沙量為3820萬t、落潮輸沙量為13000萬t、凈泄輸沙量為9040萬t,年落潮輸沙量是漲潮的3.3倍。年落潮輸沙量和凈泄輸沙量大小與來水量密切相關(guān),豐水年對應(yīng)的年凈泄輸沙量比較大;枯水年對應(yīng)的年凈泄輸沙量比較小。
3澄通河段河道演變分析
長江澄通河段為江心洲灘發(fā)育的分汊型河道,在長江流域來水來沙發(fā)生顯著變化,同時在涉水工程的共同作用下,澄通河段的河道演變呈現(xiàn)出新特征、新變化,系統(tǒng)開展河道演變分析具有重要的意義。近 20a ,澄通河段實(shí)施了大規(guī)模的河道(航道)整治工程、護(hù)岸工程和岸線開發(fā)利用工程,大部分的河道邊界得以穩(wěn)定。在澄通河段實(shí)施的主要工程包括: 2011~2016 年實(shí)施了通州沙西水道河道綜合整治工程;2016年前后實(shí)施了張家港市老海壩節(jié)點(diǎn)綜合整治工程; 2012~ 2018年,相繼實(shí)施了長江南京以下 12.5m 深水航道一期工程、二期工程; 2014~2020 年實(shí)施了滬蘇通長江公鐵大橋工程;2022年開始實(shí)施張靖皋過江通道工程。
3.1 深泓線變化
福姜沙汊道河段為兩級分汊河道。進(jìn)入福姜沙左汊的主流在港下分成偏北和偏南兩股水流,分別為主泓福北水道和副泓福中水道。福姜沙左汊深泓線變化相對較大,主要是由于河道順直,且河寬較大,主流擺動引起深泓位置變動。 2001~2023 年,福姜沙左汊寬淺順直,河床活動性較大,深泓線仍處于變化調(diào)整中。福南水道深泓線基本保持穩(wěn)定。福北水道深泓線變化相對較大;雙澗沙分左汊為福北水道和福中水道,福北水道深槽貼左岸下行;深水航道整治建筑物完工以來,福中水道深泓得以穩(wěn)定,深泓偏靠雙澗沙頭部潛堤下行。
如皋中漢在2001年后,深泓線基本穩(wěn)定。1998\~2023年,民主沙右汊深泓線左移,逐步向民主沙側(cè)逼近。 2006~2023 年如皋中汊與瀏海沙水道匯流點(diǎn),在一干河與十一圩港之間變動。滬蘇通大橋建成以來,附近深泓線未現(xiàn)明顯變化。大橋下游過渡段主流存在一定幅度的擺動,沖淤變化劇烈,河勢仍在調(diào)整中。
長江主流進(jìn)入通州沙河段后,通州沙東水道進(jìn)口段任港附近深泓線受橫港沙沙尾沖刷影響而有所擺動,多年來擺動范圍在 500m 內(nèi);通州沙東水道姚港一營船港附近,受龍爪巖控制,多年來深泓基本處于穩(wěn)定狀態(tài);受狼山沙沖刷下移影響,通州沙東水道營船港以下以及狼山沙東西水道主泓 1977~2011 年變化較大。2011~2023 年,受深水航道狼山沙整治工程的影響,狼山沙西水道深泓保持穩(wěn)定;由于新開沙沙體變化較大,狼山沙東水道深泓仍存在較大幅度擺動。 2001~ 2023年,通州沙東水道深泓穩(wěn)定少變;通州沙西水道四干河一六干河間深泓存在一定幅度擺動,尚不穩(wěn)定,六干河以下則穩(wěn)定少變;狼山沙西水道深泓穩(wěn)定少變;狼山沙東水道深泓仍存在較大幅度擺動。新開沙無工程守護(hù)的情況下,狼山沙東水道主流仍將持續(xù)調(diào)整。澄通河段 2001~2023 年主支漢的深泓線變化見圖1。
3.2 深槽變化
本文對澄通河段重要主支漢道的深槽變化進(jìn)行分析,其中 -15m 深槽變化見圖2。
鵝鼻嘴一福姜沙洲頭分汊前過渡段:1998年大洪水,過渡段深槽沖深,至2001年河床調(diào)整,沖淤變化趨緩。之后至2011年該段河槽整體形態(tài)穩(wěn)定,但局部深槽內(nèi)有所淤淺。 2001~2016 年,過渡段河勢基本穩(wěn)定, -15m 深槽傍南岸,自肖山后逐漸向福姜沙左汊過渡,深槽呈微彎走勢,和福北水道平順相接。2016~2023年, -15m 深槽右側(cè)穩(wěn)定少變,深槽左側(cè)小橋港一六助港之間沖刷后退,向靖江一側(cè)逼近。
福姜沙左汊為一條順直的汊道,1997年開始,福北水道 -15m 深槽發(fā)展,至2006年, -15m 深槽經(jīng)雙澗沙北水道與如皋中汊完全貫通,之后隨著福北水道局部淤積以及福中水道的迅速發(fā)展,左漢的 -15m 深槽主河槽調(diào)整至福中水道。 2006~2016 年,福北水道-15m 深槽逐步淤積萎縮,2016年時已經(jīng)沒有完整的-15m 深槽。 2016~2023 年,福北水道 -15m 深槽再次沖刷發(fā)展,并于2021年再次與如皋中汊完全貫通。從長周期看,福北水道 -15m 深槽呈現(xiàn)周期性的沖淤變化。 2001~2023 年,福姜沙右汊 -15m 深槽始終未全線貫通,右汊上口及老套港附近存在兩處淺水區(qū)域。在碼頭維護(hù)疏浚工程的影響下,老套港上游側(cè)碼頭前沿 -15m 深槽向下游有所發(fā)展。老套港以下-15m 深槽基本穩(wěn)定。
如皋中漢主要分流來自上游福北水道經(jīng)雙澗沙北水道的水流,福北水道、雙澗沙北水道和如皋中汊己形成平順微彎河勢。 1977~2011 年, -20m 深槽位于四號港一天生港進(jìn)口上沿和中汊中下段,但一直處于不連貫的分段狀態(tài)。2016年后,四號港以下 -15m 深槽始終貫通,變化不大。2021年時, -20m 深槽在四號港及長青沙西北緣再次斷開成分段狀態(tài);2023年時,四號港以下 -20m 深槽再次貫通。受上游福北水道-15m 深槽周期性變化的影響,中汊 -20m 深槽也同樣存在周期性的變化。
瀏海沙水道為長江主流。2006年以來,受主流左移的影響,民主沙右汊 -20m 河槽尾部逐步左擺,并向下游小幅度延伸,至2023年,如皋中汊與瀏海水道匯流區(qū)域的 -20m 河槽上下游依舊未貫通。渡涇港—一干河一滬蘇通大橋段的 -15m 深槽近長青沙一側(cè)沖淤變化大,近右岸平面位置總體變動幅度不大。大橋下游過渡段沖游變化劇烈。
通州沙東水道發(fā)展過程中,其主流動力軸線不斷北移、彎曲,頂沖點(diǎn)上提,使得處于凹岸的任港一龍爪巖一帶北岸岸坡受沖后退,岸坡變陡,深泓逼岸,而處于凸岸的邊灘則向北淤長,河床向窄深方向發(fā)展。2001~2011 年,通州沙東水道總體基本穩(wěn)定。2016\~2023年,通州沙東水道總體基本穩(wěn)定,局部沖刷發(fā)展,進(jìn)口 -15m 深槽變化大。姚港一營船港基本穩(wěn)定,營船港以下變化大。2016年后,通州沙東水道與狼山沙東水道的 -15m 槽上下貫通。
1977~2011 年,通州沙西水道 -5m 河槽一直未能貫通。 2011~2016 年,受通州沙西水道河道整治工程及人工疏浚的影響,通州沙西水道沖刷發(fā)展,-5m 河槽上下游貫通;西水道中上段河床普遍下切增深,工程前的淺段“五干河一農(nóng)場水閘”段河床增深最為明顯,最大增深幅度達(dá) 10m 以上。工程實(shí)施后,通州沙西水道 -5m 槽上下游得以貫通。2016~2023 年,通州沙西水道、與狼山沙西水道的-5m 槽上下貫通; 2021~2023 年,通州沙西水道四干河以下的 -10m 河槽呈貫通狀態(tài),較2016年時有所發(fā)展。
狼山沙東、西水道的演變是隨著狼山沙的變化而變化的。 1998~2011 年,狼山沙東水道西移、坐彎,江中出現(xiàn)礙航淺段。 2016~2023 年,狼山沙東水道沖刷發(fā)展。 2016~2023 年,通州沙東水道與狼山沙東水道的 -15m 槽上下貫通, -10m 河槽繼續(xù)沖刷發(fā)展。2001~2023 年,狼山沙西水道 -15m 河槽總體“西移南偏”,在整治工程影響下,西水道不斷萎縮,出口-15m 槽寬明顯縮窄。
福山水道 -15m 河槽僅存在于海洋涇以下局部區(qū)域。鐵黃沙整治工程和福山水道疏浚工程完成后,福山水道 -10m 河槽向上延伸至望虞河口外。福山水道主要靠漲潮動力維持,成為以緩慢淤積為主的汊道。
3.3 深泓縱剖面變化
深泓縱剖面的變化反映了河道沿深泓線垂向的沖淤演變情況, 2016~2023 年變化見圖3。1977~2023年,澄通河段主汊河道,河床總體以沖刷下切增深為主,局部有所淤淺。 1977~2016 年,主汊河道深泓縱剖面河底高程平均值累計降低約 2.4m 。 2016~2023 年,深泓縱剖面河底高程平均值累計降低約 1.6m 。在河道及航道整治工程影響下,河道邊界不斷穩(wěn)固,大洪水對河床的影響逐步變?nèi)酢?/p>
從空間分布看,澄通河段沖刷下切最為顯著的區(qū)域有:福中水道、瀏海水道上段的民主沙右緣、九龍港附近區(qū)域、通州沙東水道通呂運(yùn)河附近和龍爪巖一營船港間以及狼山沙東水道的狼山沙左緣。支汊河道沖刷下切最為顯著的區(qū)域有:福姜沙右汊進(jìn)口巫山港附近和右漢凹岸崩岸區(qū)域、如皋中汊以及整治工程實(shí)施后的通州沙西水道中上段。在河道及航道整治工程的影響下,以上幾處大部分趨于穩(wěn)定,而工程尚未實(shí)施完畢的區(qū)域仍處于持續(xù)沖刷中,如民主沙右緣。淤積明顯的區(qū)域為天生港水道中上段和狼山沙西水道。
從時間變化看,1998年、2016年是兩個重要的時間節(jié)點(diǎn),除大洪水影響外,2016年后,澄通河段大部分河道及航道整治工程基本實(shí)施完畢,大部分河道邊界進(jìn)一步穩(wěn)固,在遭遇2020年流域性大洪水情況下,沖刷強(qiáng)度顯著變?nèi)酢?/p>
在河道及航道整治工程影響下,河道邊界不斷穩(wěn)固,大洪水對河床的影響逐步變?nèi)?。下切最為顯著的區(qū)域:福中水道、瀏海水道上段的民主沙右緣、九龍港附近區(qū)域、通州沙東水道通呂運(yùn)河附近和龍爪巖—營船港間,以及狼山沙東水道的狼山沙左緣。
3.4 沖淤變化
澄通河段整體沖淤量及沖淤厚度見表1。1977\~2023年,澄通河段總體以沖刷為主,部分時間段淤積。
1977~2001 年,澄通河段總體為小幅度沖刷,沖刷量僅1140萬 m3 。 1998~2023 年,澄通河段沖刷呈現(xiàn)先增強(qiáng)后減弱的趨勢。 2006~2011 年沖刷強(qiáng)度最大,累計沖刷量約2.74億 m3 ,沖刷強(qiáng)度約 。其次為 2011~2016 年,累計沖刷量約1.59億 m3 ,沖刷強(qiáng)度約
,主要受三峽水庫蓄水運(yùn)行,上游來沙量持續(xù)減少的影響。 2011~2023 年,河床沖刷強(qiáng)度逐漸放緩。 2021~2023 年,河床呈現(xiàn)微淤積或基本沖淤平衡。從深度區(qū)間分布看, 1977~2001 年, -10m 以上深度區(qū)間游積, -10m 以下深度區(qū)間均沖刷。 2006~ 2018年, 0m 以下河床全部沖刷,其中沖刷量最大的為-10~-15m 深度區(qū)間,其次為 -5~-10m 深度區(qū)間。 2018~2023 年 ,0~-15m 深度區(qū)間淤積, -15m 以下深度區(qū)間沖刷。 2001~2023 年,澄通河段河床由“灘槽皆沖”逐步向“灘淤槽沖\"轉(zhuǎn)變。
從澄通河段總體沖淤厚度(表1)看出,1977\~2023年,累計平均沖刷深度為 1.29m ,其中 1977~ 2001年為微沖刷; 2006~2023 年平均沖刷深度為0.06m;2018~2023 年,平均沖刷深度為 0. 005m 。2006~2011 年沖刷強(qiáng)度最大,平均沖刷深度為0.55m ,其次為 2011~2016 年,平均沖刷深度為 0.32m 。
從分河段沖淤強(qiáng)度分布(表2)看出, 2006~2023 年,狼山沙東水道沖刷強(qiáng)度最高,為-53.6萬 m3/(?km??a) ;其次為福姜沙左汊,為-44.5萬m/( km?a) ;雙澗沙區(qū)域和通州沙東水道沖刷強(qiáng)度較弱,為-12.5萬 m3/(km?a) 。
3.5 汊道興衰變化
選取澄通河段的幾處關(guān)鍵汊道進(jìn)行分流比分析,分別為福姜沙汊道進(jìn)口斷面、民主沙左漢斷面、通州沙汊道進(jìn)口斷面(圖4),以及狼山沙汊道出口斷面(圖5)。
3.5.1 福姜沙汊道
2013\~2023年,由于福姜沙分漢前過渡段以及福姜沙左汊進(jìn)一步?jīng)_刷發(fā)展,右汊分流比減小至18% 左右。 2013~2023 年,福南水道凈泄量分流比平均為 18.2% 。深水航道福姜沙左緣整治建筑物完工后,福南水道分流比未見明顯改善。右汊水流動力相對較弱,河道窄而彎曲,總體表現(xiàn)為緩慢淤積萎縮。
3.5.2 民主沙汊道
20世紀(jì)90年代以后,民主沙左汊分流比長期維持在 30% 左右。受雙澗沙整治工程作用以及福中水道迅速發(fā)展影響, 2015~2023 年,如皋中汊分流比減小,減小幅度為 4% 左右。 2017~2023 年,如皋中漢深泓穩(wěn)定,河床以沖刷為主;民主沙左汊凈泄量分流比的平均值為 27.9% ,洪枯季差異十分顯著,表現(xiàn)為洪季大于枯季,洪季比枯季高約 5.5% 。至2023年,如皋中汊的兩岸岸邊大部分已得到防護(hù),如皋中漢有望維持相對穩(wěn)定的河勢條件。
3.5.3 通州沙漢道
1992年以前,由于如皋中汊的發(fā)展,瀏海沙水道南岸頂沖點(diǎn)下移,主流從十二圩港開始離岸逐漸向左過渡,頂沖橫港沙尾,導(dǎo)致橫港沙右緣中下段不斷后退,使通州沙水道分流段主流逐漸偏離通州沙頭,西水道進(jìn)流條件惡化,分流減少,淤積萎縮,東水道分流增加,主汊地位不斷加強(qiáng)。 2012~2016 年,伴隨著通州沙西水道整治工程的實(shí)施,通州沙西水道持續(xù)發(fā)展。凈泄量分流比則由2011年時的不足 4% ,增大至2023年的 12% 左右( 2016~2023 年的平均值為 9.3% ),為2004~2023 年的最高值。西水道整治工程實(shí)施后,現(xiàn)階段西水道進(jìn)口分流比雖明顯增加,但作為支汊,其上段河槽的弱勢特性總體上沒有明顯變化,工程對東水道進(jìn)口動力條件及分流狀況沒有產(chǎn)生明顯不利影響。
3.5.4 狼山沙汊道
南京以下 12.5m 深水航道一期工程實(shí)施后,在通州沙潛堤及狼山沙潛堤工程的攔截作用下,狼山沙東水道(匯豐碼頭斷面)凈泄量分流比略有增加。工程施工后( 2014~2023 年),狼山沙東水道洪季分流比增加約 5.3% ,枯季分流比增加約 4.1% ,東水道水流動力明顯增強(qiáng),工程位置灘面越灘流減小,狼山沙汊道東、西水道分流比已基本形成8:2的分流格局。
4澄通河段演變特征及趨勢分析
4.1 演變特征
(1)在自然演變及人類活動影響下,河勢總體向穩(wěn)定方向發(fā)展。近年來,隨著河道整治力度的加強(qiáng)及沿岸經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,險工段岸坡守護(hù)工程相繼實(shí)施,沿岸深水岸線開發(fā)利用程度快速提高,澄通河段河勢總體向穩(wěn)定方向發(fā)展。
(2)在整治工程作用下,汊道的主支漢地位長期來看不會改變。隨著人類活動的加強(qiáng),汊道、洲灘演變規(guī)律發(fā)生變化。澄通河段河道較寬,且已有河道節(jié)點(diǎn)的控制范圍有限,在河道整治工程的作用下,多數(shù)洲灘邊界已受到不同程度的控制,汊道的主支汊地位長期不會改變。
(3)徑潮流共同作用下,主、支漢河床沖淤變化規(guī)律不同。澄通河段受徑、潮流共同作用,主汊受徑流作用明顯大于潮流,邊灘及支汊受漲潮流作用明顯,越向下游漲潮動力越強(qiáng)。在福姜沙、如皋沙群段,漲潮流對河床沖淤變化影響不明顯;在通州沙汊道段,潮流作用對河床沖淤變化的影響則不可忽視,河床主槽及主漢主要由落潮流塑造,而邊灘及支漢,如天生港水道、通州沙西水道等受漲潮流動力影響相對較大。支漢河道的落潮流弱,漲潮流相對強(qiáng)勁,新開沙尾部、狼山沙尾部等沖淤變化受漲潮流的影響較大。
(4)上游水庫群聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行后,澄通河段河床總體持續(xù)沖刷,但強(qiáng)度逐步放緩。三峽水庫蓄水運(yùn)行后, 2006~2023 年,江陰以下河段表現(xiàn)為沖刷,呈現(xiàn)出“先增強(qiáng)后放緩”的趨勢。由于 2006~2016 年間為澄通河段人類活動影響最為劇烈的時期,實(shí)施了諸多河道、航道整治及疏浚工程,因此,該時期的沖刷量反映了人類活動影響的結(jié)果,并非單一上游水庫群聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行的影響。
隨著上游水庫群聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行,上游來沙呈趨勢性減小,河床總體呈持續(xù)沖刷狀態(tài)。2010年后,隨著大量涉水工程實(shí)施,澄通河段大部分區(qū)域岸線進(jìn)一步穩(wěn)定,受水沙條件變化及人類活動影響,主汊河道-10m 以下深槽區(qū)域以持續(xù)沖刷下切為主,整治工程守護(hù)范圍內(nèi)河床普遍淤積,支漢的福南水道、天生港水道以緩慢淤積為主,通州沙西水道在人類活動影響下仍在沖刷發(fā)展中。
4.2 演變趨勢
在諸多涉水工程的綜合作用下,澄通河段的河道邊界大部分得以穩(wěn)定,大大限制了河道橫向演變的空間;總體河勢基本穩(wěn)定,各汊道現(xiàn)有主、支汊格局基本不會改變,但仍存在影響局部河勢穩(wěn)定的不利因素;受三峽水庫運(yùn)行及上游水庫群聯(lián)合調(diào)度的影響,上游來沙持續(xù)走低,澄通河段的河道仍將以沖刷為主。
(1)福姜沙漢道段??傮w河勢較為穩(wěn)定;左汊寬淺順直,河床活動性較大,深泓線仍處于變化調(diào)整中;深水航道整治建筑物完工后,福南水道分流比未見明顯改善,總體呈緩慢淤積萎縮;福中水道深泓有望保持穩(wěn)定。
(2)如皋沙群段??傮w河勢格局基本穩(wěn)定,局部河道沖淤變化仍存在不穩(wěn)定因素。整治工程實(shí)施后,民主沙左汊分流比小幅度減小。如皋中汊的兩岸岸邊大部分已得到防護(hù),如皋中汊有望維持相對穩(wěn)定的河勢條件。天生港水道上、中段河道過流條件越來越差,將加劇河道的游積萎縮;滬蘇通大橋至通州沙東水道的過渡段,河床沖淤變化劇烈,河勢仍在調(diào)整中。
(3)通州沙漢道段。總體河勢已漸趨穩(wěn)定,仍存在影響局部河勢穩(wěn)定的不利因素。通州沙西水道整治工程后,分流比呈增長趨勢,但尚未對通州沙汊道的分流形勢及整體動力格局造成明顯影響。深水航道整治工程后,狼山沙東水道水流動力明顯增強(qiáng)。在新開沙無工程守護(hù)情況下,狼山沙東水道主流仍將持續(xù)調(diào)整。
5結(jié)論
本文分析了水沙變化條件下長江澄通河段的河道演變特征,并預(yù)測了河道演變趨勢,得到以下結(jié)論。
(1)三峽水庫及長江中上游梯級水庫群的聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行后,長江流域來水來沙發(fā)生顯著變化。2003\~2023年多年平均年徑流量比 1950~2002 年偏小約4.2% ,變化幅度較?。荒贻斏沉枯^ 1951~2002 年系列降幅達(dá) 70.7% ,流域來沙大幅減少。
(2)上游水庫群聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行后,澄通河段河床總體持續(xù)沖刷,但強(qiáng)度逐步放緩。1998年以來,澄通河段沖刷呈現(xiàn)“先增強(qiáng)后減弱”的趨勢, 2006~2011 年沖刷強(qiáng)度最大,平均沖刷達(dá) 0.55m 。 2006~2023 年,狼山沙東水道沖刷強(qiáng)度最高,其次為福姜沙左汊,雙澗沙區(qū)域和通州沙東水道沖刷強(qiáng)度較弱。
(3)近年來,澄通河段主要汊道分流形勢出現(xiàn)新變化。福姜沙右漢總體呈緩慢淤積萎縮,整治工程后,分流比未見明顯改善;民主沙左汊河床以沖刷為主,但分流比小幅減小,洪季比枯季高約 5.5% 。通州沙西水道近期持續(xù)發(fā)展,分流比在2023年時達(dá) 12% 左右。狼山沙東水道沖刷發(fā)展,水流動力明顯增強(qiáng),狼山沙汊道東、西水道分流比已基本形成8:2的分流格局。
(4)在自然演變及人類活動影響下,河勢總體向穩(wěn)定方向發(fā)展。在整治工程作用下,汊道的主支漢地位長期不會改變。徑潮流共同作用下,主、支汊河床沖淤變化規(guī)律不同。
(5)目前,澄通河段的河道邊界大部分得以穩(wěn)定,總體河勢基本穩(wěn)定,各汊道現(xiàn)有主、支汊格局基本不會改變,但仍存在影響局部河勢穩(wěn)定的不利因素。受三峽水利樞紐及上游水庫群聯(lián)合調(diào)度的影響,上游來沙持續(xù)走低,澄通河段的河道仍將以沖刷為主。
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(編輯:江文)
Analysis of evolution characteristics and trends of Chengtong Section in Changjiang River under water and sediment change condition
QIAO Hongjie1,CHEN Xuemei2,ZHANG Jing1,WANG Lanlang1,LIN Yongquan1,YANG Yidi1 (1.Changjiang River EstuaryBureauof Hydrologyand Water Resources Survey,Bureauof HydrologyofChangjiang Water Resources Commision,anghai36ina;.NewJianghaiRiverGateanagementficeofntongCityNantong22616ina)
Abstract: In recent years,theconditions of incoming water and sediment and the working conditions of Changjiang River basinhavechanged greatly.Inordertostudythelawofrelevant riverchanel evolution,basedonthe waterandsediment dataof Datong Station from 1950to2023and Xuliujing Station from2005 to 2023,the characteristicsof waterand sediment in the lower reaches of Changjiang River around 2OO3 were analyzed.Based on the measured topographic data of Chengtong Reach from1977to 2O23andthe monitoring data of diversionratioof each branchover the years,recent changesoftheriver thalweg,deepriverchannel,longitudinal profilesof deep-waterchannels,riverchannelerosionand deposition and branch diversion ratio were analyzed.We summarized the recent evolution characteristics of Chengtong Reach under the condition of water andsedimentvariation,and predicted theevolution trendof the river.The results showedthat:under the influence of natural evolutionand human activities,theoverallriver situation in Chengtong River section was developing towards stability,and the positionofthe main branch would notchange inthelong run.After the joint operationof theupstreamreservoir group,theriverbed continued to erode,butthe intensity graduallyslowed down trend.Underthe joint action of the implemented riverand channelregulation works,bank protectionworksandwharf works,mostofthe channel boundaries of Chengtong Reach had been stabilized,which greatlylimited the space of channellateral evolution.Theoverall riverregimeof Chengtong Reach wasbasically stable,and the existing mainand branch paternsof each branch would notchange.There were stillsomeunfavorable factors afecting the stabilityoflocalriverregime.Affected by the joint operation of the Three Gorges Damand upstream reservoir group,upstream sand continues to decline,the riverchannel in Chengtong Reach willstillbedominatedbyerosion.Theresearch resultscan provideareference for flood control projects in Changjiang River basin.
Key Words:channel evolution;water andsediment variation;scouring and siltationvolume;Chengtong Section; Changjiang River estuary