0 引言

新濟洲汊道為長江下游南京河段的入流汊道，其穩(wěn)定性對南京河段的整體穩(wěn)定及其兩岸經(jīng)濟發(fā)展具有深遠影響[1]。但近年來，新濟洲右汊不斷發(fā)展，沖淤變化頻繁，部分區(qū)域特別是洲頭區(qū)域處于不斷沖刷的趨勢中[2]。新濟洲汊道上承馬鞍山河段，下接南京河段大勝關段[3]。由于上游小黃洲汊道的河勢調整，新濟洲河段河勢受其影響，變化劇烈，給新濟洲漢道的穩(wěn)定治理增加了不確定性[4]。新濟洲洲頭導流壩于2015年實施完工，目的是為控制新濟洲右汊發(fā)展[2]。但近期導流壩工程下游持續(xù)沖刷，形成沖刷坑，目前沖刷坑不斷沖深且向導流壩方向發(fā)展，嚴重影響導流壩壩基穩(wěn)定性[2]。因此，需要深入分析上游小黃洲汊道對新濟洲汊道分流作用的影響，這對于維持新濟洲漢道河勢的穩(wěn)定性具有重要的意義[5]

本文從小黃洲汊道與新濟洲汊道的分流比變化特性、河勢演變、沖淤變化等方面，分析小黃洲汊道演變對新濟洲漢道分流的影響，旨在為維護新濟洲汊道穩(wěn)定以及應急工程養(yǎng)護提供參考。

1 河段概況

小黃洲汊道屬長江馬鞍山河段，河道走向為西南東北向（圖1）。河道兩端束窄，中間放寬，自上而下有江心洲、小黃洲，形成了順直分汊河型。小黃洲汊道右汊為主汊，主泓自東西梁山進入馬鞍山河段，流經(jīng)江心洲左汊緊貼小黃洲洲頭過渡到小黃洲右汊，進入新濟洲汊道段[6。新濟洲汊道段為南京河段入流漢道，起始端相對狹窄，中部放寬，洲灘演變頻繁[]，見圖1。其自上而下有新生洲、新濟洲、子母洲、新潛洲，為順直分汊河型[8-9]。2015 年新濟洲洲頭分水魚咀沙被筑壩工程竣工后，新生洲與新濟洲形成一個洲體，本文中均稱為新濟洲。

2整治工程實施情況

2.1小黃洲汊道整治工程

1999～2001 年實施了小黃洲左汊進口段護底工程，小黃洲左緣實施了護岸工程。為控制和穩(wěn)定小黃洲左汊分流比，2019 年在小黃洲左汊口門上段實施了河勢控制工程。長江馬鞍山河段二期整治工程在小黃洲左汊口門新建了長 900m 的護底工程。通過河勢控制工程，穩(wěn)定小黃洲汊口門河勢條件，抑制小黃洲左汊發(fā)展。

2.2 新濟洲河段整治工程

新濟洲河段整治工程主要包括對新濟洲洲頭護灘、新濟洲右緣實施護岸工程。隨著近年來新濟洲右汊的發(fā)展，在2014年為了控制右漢的沖刷發(fā)展并阻止左漢的進一步萎縮，保持河道的穩(wěn)定性，對新濟洲右汊實施了全江段軟體排護底工程。同年實施新濟洲河段河道整治工程，包括洲頭導流壩工程和護岸加固工程兩大部分，2015年工程實施完畢[10]

3分流比變化趨勢分析

3.1 小黃洲

小黃洲左漢為支漢，經(jīng)歷了先衰后興再到穩(wěn)定發(fā)展的演變過程[2，11]，如圖2所示。小黃洲左汊分流分沙經(jīng)歷了多個發(fā)展階段。通過研究不同時期的數(shù)據(jù)，可以看出左汊在20世紀60年代初到70年代中期處于游積期。此后口門 0m 線沖刷后退，左漢入流條件改善，進入發(fā)展期。1983年以后左汊分流分沙比急劇增加。1984年12月，左汊枯水期分流比達到 19.8% ;1988年5月，分流比達到 23.1% 。20世紀80年代末至90年代中期，左汊進入調整期，分流比逐步增加。小黃洲左汊 1991～2001 實施了口門護底工程， 2000～ 2012年小黃洲左汊分流比呈小幅減小趨勢，2012 年2月分流比為 2000～2023 年最小值，為 17.6% 。2012年以后左汊開始發(fā)展，2018年3月分流比為 32.9% 。2019年在小黃洲左汊口門上段實施了河勢控制工程，工程未達預期效果，小黃洲左汊仍呈發(fā)展趨勢，2022年1月分流比為37.7%[11]

3.2 新濟洲

在20世紀70年代以后，隨著小黃洲左右汊分流比的變化調整，新濟洲左漢分流比逐年下降，1991年下降至 50% 以下，自此主支易位，此后左汊分流比逐年下降。南京河段二期整治工程實施以來，新濟洲左汊分流比下降速度有所放緩。2014年以后對新濟洲右汊實施了護岸工程及洲頭控導工程，新濟洲左汊分流比基本穩(wěn)定在 33.0%～38.9% （圖3）。2018年12月左漢分流比為 35.9% ，2019年7月為 37.7% ，2020年7月為 38.9% （2014年以來最大值），2020年12月分流比為 33.2% ，2022年1月分流比為 33.5% ，2023年7月分流比為36%[2，1] 。

3.3小黃洲-新濟洲

綜合分析小黃洲與新濟洲漢道分流比演變趨勢可知，小黃洲分流比變化對新濟洲分流有著顯著影響。如圖4所示，1971年，小黃洲左汊分流比為 2.6% ，右汊分流比為 97.4% ，其中 61.4% 流量經(jīng)過匯流段進入新濟洲左汊；1991年小黃洲左汊分流比發(fā)展至 20% ，此時小黃洲右汊 80% 中 30.1% 流量經(jīng)過匯流段進入新濟洲左汊；2018年小黃洲左汊分流比發(fā)展至 32.9% ，此時小黃洲右汊 67.1% 中 3% 流量經(jīng)過匯流段進入新濟洲左汊；2021年小黃洲左汊分流比發(fā)展至 37.7% ，此時匯流段水流特性發(fā)生變化，小黃洲左汊 37.7% 中 4.2% 經(jīng)過匯流段進人新濟洲右汊。隨著時間的推移，小黃洲右汊進入新濟洲左汊的分流比逐年減少，發(fā)展至2021年前后小黃洲右汊水流幾乎不再進入新濟洲左汊，轉變成由小黃洲左汊水流進入新濟洲右汊。

選用小黃洲左汊及新濟洲右汊1960年以來分流比資料進行相關分析，分流比變化趨勢如圖5所示。利用Pearson相關分析兩組變量數(shù)據(jù)相關性，得出R值為0.921，通過了0.01水平的檢驗，兩組變量數(shù)據(jù)具有顯著的相關性，說明新濟洲右漢分流比和小黃洲左汊分流比具有顯著的相關性。新濟洲右汊分流比演變特征與上游小黃洲左汊相似，變化幅度相對小黃洲左汊偏小。 1973～2000 年前后，小黃洲左汊呈快速發(fā)展趨勢，新濟洲右汊相應呈發(fā)展趨勢。 2003～2012 年前后，小黃洲左汊分流比呈緩慢減小趨勢，新濟洲右汊分流比也呈緩慢減小趨勢。2015年以后小黃洲左汊呈發(fā)展趨勢，下游小黃洲右汊分流比基本穩(wěn)定。

4 河道演變

4.1小黃洲左汊近期演變

4.1.1 平面變化

小黃洲左汊河道的平面變化主要表現(xiàn)在：1959＼～

1976年小黃洲左汊左岸淤積外延，尤其是金河口邊灘淤積右移，使得小黃洲左汊口門束小，水流頂沖小黃洲洲頭，造成洲頭強烈崩退。出口段左岸大黃洲岸線崩退，小黃洲洲尾下延。 1976～1986 年，小黃洲洲頭經(jīng)過守護，崩退已趨停止，小黃洲洲體左緣及出口段左岸仍有一定的崩退，洲尾隨著左岸大黃洲崩退繼續(xù)淤積下移。 1986～1998 年，左岸金河口邊灘仍有小幅度淤長，小黃洲洲體相應略有崩退。出口段大黃洲岸線大幅沖退，同時小黃洲尾部大幅淤積下延，下游新濟洲頭淤積上提。1999 年以后大黃洲江岸實施隱蔽工程和護岸整治工程，大黃洲江岸的崩退得到了有效抑制。1998～2001 年大黃洲僅局部岸線有所崩退，最大崩退約 110m 。2001年后，大黃洲江岸岸線基本穩(wěn)定，小黃洲的中上段形態(tài)調整較小，變化集中在尾部的淤積下延及右擺[12-13]，如圖6所示。

4.1.2 深槽變化

進入小黃洲汊道段，洲頭 -20m 深槽以近 90^° 轉向小黃洲的右漢，右汊深槽形態(tài)變化不大，僅下段為下探態(tài)勢。 2006～2021 年，小黃洲右汊 -20m 深槽存在萎縮態(tài)勢，主要表現(xiàn)為小黃洲右緣中部附近左側深槽淤積向河道內發(fā)展所致。 2001～2011 年小黃洲左汊-20m 深槽微淤， 2011～2021 年左汊 -20m 深槽快速的沖刷發(fā)展，斷開的距離顯著減少，槽尾已下探至小黃洲左緣中下部。

4.1.3 斷面變化

選取小黃洲匯流段典型斷面為分析斷面，位置布置如圖7所示。小黃洲匯流段斷面形態(tài)在1970年為“U”形，1991年左汊發(fā)展，斷面左側形成沖刷坑。2001年斷面由偏左“V\"形發(fā)展至“W”形，江中形成縱向王埂，抑制小黃洲右汊水流過渡至新濟洲漢道左汊。2001～2011 年，縱向土埂淤積擴大，斷面左側河槽淤小。2011年以后隨著小黃洲左汊的發(fā)展，斷面左側深槽沖刷擴大，水中縱向土埂向右移動，土埂淤高。

4.2新濟洲洲頭近期演變

4.2.1 平面變化

新濟洲左岸上游大黃洲岸線不斷崩退，同時小黃洲尾部不斷下延且右擺，導致左汊河道走向和出流方向改變，進而影響了整個分流段的水沙結構。在20世紀90年代，大黃洲江岸因崩退而產(chǎn)生的泥沙淤積堆積在小黃洲尾和新濟洲分流段，形成了水下縱向土埂。1998年長江大洪水造成下游河道洲灘普遍淤積，進一步加劇了小黃洲尾的淤積下延和新濟洲洲頭淤長[14]。這一時期，新濟洲頭與小黃洲尾距離縮短，分流段的河床斷面也從偏左“V\"形轉化為“W\"形斷面，如圖6所示。

近年來，經(jīng)過一系列隱蔽工程和護岸整治，洲頭 0m 線基本停止后退，洲頭 0m 岸線以及兩緣變化均不大，護岸措施有效地抑制了長江洪水對河道地貌的破壞。

4.2.2 深槽變化

洲頭深槽主要位于新濟洲頭左右緣，且深槽對應區(qū)域均有洲頭的護岸工程。2020年以后，洲頭左緣深槽處于沖刷擴大及淤積縮小的反復變化中，變化特征為深槽右緣靠近洲頭護岸工程位置保持穩(wěn)定，深槽左緣近年來回擺動，變化頻繁[2]。由于洲頭導流壩的調流作用以及水沙特性的改變，洲頭右緣在2020年汛后加劇沖刷，并迅速形成壩下深槽。導流壩下游自2015年導流壩工程實施以來，逐年沖刷下切。2020年以后導流壩下游沖刷加劇，至2021年汛后沖刷坑沖刷減緩，深槽向導流壩壩體橫向發(fā)展，深槽平面尺寸在2022年汛期擴大，且進一步逼近導流壩的護岸工程，并且在局部河岸發(fā)生了小型滑崩。

4.2.3 斷面變化

洲頭左緣口門典型斷面近岸邊坡近年來較為穩(wěn)定，沖淤變化主要發(fā)生在深槽位置。洲頭區(qū)域變化較大的為右緣壩下深槽斷面。斷面變化可分為3個階段。 ① 緩慢沖刷： 2015～2019 年沖刷幅度較小，沖刷位置主要位于護岸工程前沿。 ② 縱向切深 2020～2023 年，由于水沙特性的改變再加上2020年流域性大洪水沖刷，斷面深槽快速縱向切深，至2023年下切了約 15m ，目前最深點高程為 -34m 。 ③ 橫向沖擴：2022年汛期以后，深坑最深點切深趨勢變緩，但橫向沖刷趨勢仍在繼續(xù)，且向導流壩護岸工程方向發(fā)展[11]

5小黃洲對新濟洲影響分析

5.1 沖淤變化

河道地形沖淤變化直接影響汊道分流比的變化，本文根據(jù)長江下游馬鞍山河段及南京河段 2016～ 2021年地形斷面資料進行河道沖淤計算。沖淤計算區(qū)間劃分為小黃洲左漢、小黃洲右漢、小黃洲匯流段、新濟洲分汊前干流段、新濟洲左漢、新濟洲右汊。計算時分為 60 000，45 000，30 000，10 000m³/s 這4種大通流量級下水位，計算結果見表1[15]

沖淤結果表明， 2016～2021 年，小黃洲左汊、小黃洲匯流段、新濟洲分汊前干流段、新濟洲右汊在不同量級水位下呈不同程度的沖刷。小黃洲汊道及新濟洲汊道的地形特性使小黃洲漢道過來的水流自匯流段調整以后，小黃洲右汊大部分水流進入新濟洲左漢。小黃洲匯流段、新濟洲分汊前干流段的沖淤調整在一定程度上也影響了水流特性，改變了新濟洲汊道的入流條件，使得小黃洲右汊的水進人新濟洲左汊受阻，這也導致了新濟洲左汊呈淤積趨勢，造成了新濟洲汊道右汊分流比的增加。

如圖8所示，小黃洲左汊至新濟洲右汊形成了沖刷通道，使得小黃洲左汊水流進入新濟洲右漢更加通暢。地形的沖淤變化直接影響分流比，小黃洲左汊及新濟洲右汊分流比的變化也會影響水流特性，以及漢道的沖淤變化。兩者的相互作用也將使得小黃洲左汊及新濟洲右漢持續(xù)發(fā)展。

5.2 河勢變化

新濟洲左岸上游大黃洲邊灘強烈崩退，導致了小黃洲汊道匯流段一新濟洲頭分流段深槽淤積和新濟洲頭淤長，近年來匯流段水下淤積形成了縱向土埂，阻斷了小黃洲右汊至新濟洲汊道左汊的水流通道，改變了新濟洲漢道的入流條件，造成了新濟洲汊道右漢分流比的增加。

近年來小黃洲洲尾淤長且右擺，以及新濟洲洲頭壩下沖刷坑的發(fā)展說明了匯流段形成了小黃洲左汊至新濟洲右汊的水流通道，小黃洲左汊部分水流由此進入新濟洲右汊。近期隨著小黃洲左汊的發(fā)展及分流比的增大，水動力增強，左汊部分水流逐漸過渡到新濟洲右汊，致使新濟洲右汊分流比增大。隨著新濟洲右汊分流比的改變，新濟洲右漢壩下深槽近年來處于持續(xù)沖刷的趨勢中。

5.3 模擬分析

為揭示小黃洲分流比演變對新濟洲汊道分流特性的影響機制，需構建基于水動力學的平面二維數(shù)學模型，通過設置多組次水文條件，系統(tǒng)解析不同分流比演變模式下的水動力響應特征。模型計算采用三角形網(wǎng)格，模型范圍從小黃洲左右漢至南京水文實驗站，全長約 31km 。采用2021年1月實測 1/10 000 地形資料。模擬當小黃洲左汊分流比從 10% 發(fā)展至 50% 工況下，下游新濟洲漢道左右汊分流比的情況。模型率定、驗證分別采用計算河段2021年7月15日、2022年1月9日實測資料進行計算。實測期間計算河段收集了新主1、新右1、新潛左1、新潛右1、南京水文實驗站共5個實測點水位資料，同時在新主1、新左1、新右1、新潛左1、新潛右1、梅主1共6個斷面上進行了流速流向測量。水文測驗布置見圖9。

經(jīng)模型率定驗證，本次模型糙率系數(shù)取值范圍為水下 0.019～0.025 ，灘地 0.025～0.040 。水位計算值和實測值基本一致，其誤差一般不超過 0.020m 。各測流斷面上流速計算值與實測值基本一致，兩者的誤差一般在 0.05ms 以內，流向誤差在 5^° 以內，如表2和圖10所示。所采用的平面二維數(shù)學模型能較好地模擬本河段的水流運動特性，率定驗證計算所得水位、流速分布、分流比與實測成果吻合較好。模型中相關參數(shù)的取值是合理的，可以用其來進行各工況下分流比變化計算分析。

計算工況及結果如表3所示，在小黃洲分流比相同情況下，隨著長江流量升高（ 35100～60000m³/s） ），進入新濟洲河段右漢的流量持續(xù)減?。煌髁織l件下，隨著小黃洲左汊分流比增加，新濟洲河段左汊分流比遂漸減少，當小黃洲左汊流量發(fā)展至 40% 以上時，下游新濟洲河段分流比基本保持穩(wěn)定，但小黃洲左漢進

1.6 率定實測值 1.4 △ 驗證實值 。

（s.m）/ 1.2 驗證計算值 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 起點距/m （a）新主1斷面流速率定驗證 （a）Flowratecalibration and verification ofXinzhu section1 100 。 率定實測值 90 △ 驗證實測值 率定計算值 80 驗證計算值 0 50 40 30 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 起點距/m （b）新主1斷面流向率定驗證

6結語

小黃洲尾匯流段河勢調整，形成水下土埂，阻斷水流，原小黃洲右汊進入新濟洲左汊水流逐漸被阻斷，小黃洲左汊水流逐漸過渡到新濟洲右汊，致使新濟洲右汊分流比增大。小黃洲左汊、新濟洲右汊段地形的持續(xù)沖刷說明小黃洲左汊至新濟洲右汊形成了水流通道，水流更容易由小黃洲左汊過渡到新濟洲右汊。分流比統(tǒng)計資料進一步驗證了小黃洲左漢分流比與新濟洲右汊密切相關，前者發(fā)展影響后者。模型預測當小黃洲左汊發(fā)展至 40% 以上時，新濟洲左右汊的分流比保持穩(wěn)定，但進入新濟洲的水流特性將會發(fā)生明顯改變，隨著小黃洲左汊的發(fā)展，將會有更多的橫向水流由小黃洲左汊進入新濟洲右汊，頂沖新濟洲頭右緣，給新濟洲洲頭導流壩帶來失穩(wěn)隱患。

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（編輯：江文）

Influence analysis of Xiaohuangzhou evolution in lower reaches of Changjiang River on diversion of Xinjizhou Branch

WU Zhangyong，SHI Changle， CAO Shuang，BIAN Jiaqi （Lower Changjiang RiverBureauofHydrologicalandWater ResourcesSurveyBureauofHydrologyofChangjiang WaterResourcesCom mission，Nanjing 210011，China）

Abstract：Byrevealing the lawof theevolution process efectof Xiaohuangzhou Branch riverbedon thedevelopmentof Xinjizhou Branchriverregime，andtoprovideatheoretical basis forthemanagementof Xinjizhou Branchinthelower reaches，ombined with the river regulation project，the evolutionof Xiaohuangzhouandits influenceon Xinjizhou Branch chanel from l959 to 2023 were discussed byanalyzing the changesof erosion and deposition，river regimeand diversion ratio，and using correlation analysisand numerical simulationmethods.The results showedthat the river regimeadjustmentof the confluence sectionof Xiaohuangzhou changed the inflowcharacteristics of Xinjizhou Branch，resulting inan increaseinthediversionratioof theright branchof Xinjizhou.Thediversionratiooftheright branchof Xinjizhou was significantlycorelated withthatoftheleftbranchof Xiaohuangzhou，and therightbranchof Xinjizhouwas greatlyaffectedbytheleftbranch of Xiaohuangzhou.Atpresent，thediversionratioof theleft branchof Xiaohuangzhoushoweda trend of development.The model predicted that whenthe diversionratiooftheleft branch of Xiaohuangzhou developed to more than 40% ，the diversion ratio of the leftand right branches of Xinjizhou would not change much，but the flow from the leftbranch of Xiaohuangzhou to therightbranch of Xinjizhou would increase significantly，whichcan enhance the flow effect on the right edge of Xinshengzhou and afect the stability of Xinshengzhoutou diversion dam.

Key words：river regimechange；diversion ratio；change of erosion anddeposition； Xiaohuangzhou；Xinjizhou；lower reaches of Changjiang River