长江中游宜都水道河床演变分析及治理对策初探

黄 颖

（长江航道局，武汉430010）

长江中游宜昌至大布街河段紧邻三峡与葛洲坝水库下游，长约112 km，为山前丘陵及丘陵与平原交界地带，河段平面形态宽窄相间，两岸主要有宜昌、虎牙滩、云池、宜都、白洋、枝城等基岩节点控制，河势较为稳定。河床组成以砂卵石为主，且局部有基岩裸露，抗冲性较好。该河段与宜昌水位密切相关，一定程度上对宜昌水位（特别是枯水位）起着侵蚀基准面作用［1-3］。宜都水道位于宜昌下游39～45 km处，上起三马溪，下迄甲马港，全长6 km，属枯季碍航浅水道。三峡水库蓄水后，上游来沙大幅减小，汛后流量过程将发生显著改变，这些有可能使该水道发生新的变化。本文结合三峡水库蓄水以来的实测资料，深入分析宜都水道洲滩演变过程，并对该水道的演变趋势进行了预测，可为河段整治提供参考。

1 航道基本情况

宜都水道（图1）平面上呈急弯形态，右岸有支流清江汇入，江心有南阳碛潜洲，枯水期露出水面，将水道分为左右两泓，左泓为沙泓，右泓为石泓，河床底质为砂、卵石。宜都水道以茶店为界可分为上下2段：上段三马溪至茶店为顺直段，水道内右岸有三马溪边滩，左岸有中沙咀边滩，在中沙咀边滩右侧河床上有许多礁石散布，约占据江面2/3水面宽度，从上至下依次为锅底石、金家包、裴家包、蒋家包和马家包等。该段河岸稳定、主流线一直从左岸杨家咀入口至右岸茶店，变化不大。下段茶店至甲马港为弯曲分汊段，即由北南向急转为西东向，弯顶处河宽约1 800 m，水道内左岸有沙坝湾边滩，右岸有大石坝边滩，河心有南阳碛潜洲。

20世纪70年代前，宜都水道内航道在沙、石泓间交替使用，20世纪70年代后沙泓为常年通航汊道。葛洲坝枢纽蓄水前该水道曾是长江中游三大卵石浅滩水道之一。1978年底，浅区实施基建性疏浚以后，航道条件得到改善。葛洲坝枢纽蓄水后，河床冲刷下切，航道水深增加，此后20多年来，航道条件较好，枯季无需维护即可达到航道尺度要求。

2 边界条件

2.1 来水来沙情况

宜都水道水沙来自宜昌以上长江干流和支流清江，但清江的来水来沙仅占宜昌水文站来水来沙年均值的3%和1.9%。因此长江干流的来水来沙对宜都水道起主导作用。

2003年6月三峡工程蓄水后，虽然对径流过程改变不大，但下游含沙量、输沙量明显减少。2003～2008年宜昌站输沙量较多年平均偏小88%（表1）。由于粗颗粒大部分沉积于水库中，宜昌站含沙量以细颗粒泥沙为主，级配明显细化，2007年宜昌站沙量中值粒径仅0.003 mm，可以认为是冲泻质。蓄水后的变化立即引起了下游河道的冲刷，表现为输沙量和泥沙中值粒径沿程有所增大，这主要是河床补给的泥沙粒径较粗的缘故。

表1 宜昌水文站输沙量统计表［4］Tab.1 Statistics of sediment transportation amount of Yichang station 108t

2.2 岸坡及河床组成

宜都水道河床由卵石、砾石和砂混合组成，其中以砂为主要组成部分。河床质主要为细砂，占51%；其次为砾卵石，占28%；再次为中砂，占14%；更次为极细砂和粗砂。分布呈明显的横向变化，近右岸为砾卵石，近左岸为细砂，其间过渡为中砂和粗砂。岸坡及河床组成见图2。由于河床中砂层抗冲性相对较弱，其起动粒径大小、数量及推移搬运的距离取决于水流条件。因此，上游水利工程特别是三峡蓄水后来水来沙的变化，对河床变形影响较大。

2.3 河床冲刷情况

长江委水文局根据地形法计算的冲刷量显示［4］，2003～2007 年宜昌至枝城河段冲刷 1.04 亿m3。冲刷段主要位于宜都河段红花套以下，约占宜枝河段总冲刷量的83%。由沿程河床的组成变化来看，2005年汛后，宜枝河段内宜67断面（距葛洲坝约45 km）以上部分普遍粗化（图3）。

3 水道近期演变特点

三峡水库蓄水后，随着上游来沙量的减少，沙泓内汛期淤积沙量也大幅减少，因而上下浅区的淤积问题得到缓解。由于上游宜昌河段能够补给的沙量有限，宜都河段还发生了明显的冲刷，其冲刷幅度明显强于上游的宜昌河段。

根据实测地形数据绘制了宜都两河段蓄水后历年来的深泓高程变化（图4）。由图4可知，宜都河段2003～2008年深泓平均下切3.8 m，白洋附近下切幅度达13 m。但冲刷主要集中在深泓较低的部位，高凸部位冲刷幅度较小。

伴随着河床冲刷，除纵向的深泓下切外，宜都河段洲滩形态也有明显变化。从历年的30 m、32 m等高线套绘来看（图5），洲滩变化的主要形式是边滩的蚀退、支汊内串沟的发展，例如周家河边滩根部串沟明显冲深，边滩有被切割的迹象；南阳碛左侧较为稳定，但洲头及右侧冲刷，特别是右汊进口串沟明显发展；弯道左侧的上沙湾、中沙湾边滩明显蚀退，尤其是中沙湾边滩30 m等高线自2003年以来后退近300 m。在5 000 m3/s流量下，宜都水位约为36.15 m，30 m、32 m等高线的变化一定程度上反映了枯水河槽的平面变化。由于枯水河槽形态是控制上游水位下降的关键因素［5-6］，因而若宜都河段的冲刷继续发展，很可能对上游宜昌水位产生影响。

4 演变趋势预估及治理对策

4.1 宜都水道变化趋势

宜都水道左泓为沙泓，汛期为凸岸缓流区，有中细砂质河床分布；南阳碛潜洲河床组成为砾砂质，自葛洲坝蓄水以来，受坝下游推移质冲刷影响，南阳碛呈逐年萎缩趋势；南阳碛右汊为石泓，20世纪70年代后逐渐堵塞，河床组成主要为卵石。以往预测三峡蓄水后，南阳碛将继续保持萎缩演变趋势，实际情况与此基本相符。然而伴随着南阳碛萎缩，其右汊石泓一侧因处于汛期大流速区而冲刷发展，沙泓一侧由于缺少来沙补给，凸岸边滩持续后退。

4.2 宜都水道变化对宜昌水位影响预估

陈二口以上的关洲、外河坝、宜都、胭脂坝等位置是控制宜昌水位的关键河段，在这些控制河段作用下，陈二口、宜昌水位降幅的比例基本可保持在3：1左右。宜都河段的变形主要反映在周家河边滩切割，上沙湾、中沙湾边滩蚀退，南阳碛右汊冲刷，以下采用概化数值试验分析这种变化发展可能带来的影响。

分别假定宜都弯道左岸边滩、周家河边滩、南阳碛右汊发生变形，计算沿程水位及上游云池水位变化（表2）。由表2可见，南阳碛附近阻水明显，比降较大，若左岸边滩发生蚀退，则上游水位下降明显，尤其当下游水位下降时，水位降幅将直接向上游传递。

4.3 治理对策

根据以上分析可知，三峡蓄水后，宜都河段上下浅区汛后淤积出浅的现象已不复存在，根据2008年3月地形，5 000 m3/s流量下4.5 m等深线上下贯通并且满足航宽要求。然而，近几年来该河段内周家河边滩出现切割趋势，沙坝湾边滩连续蚀退，南阳碛右汊冲刷发展，如果任其发展很可能会降低该河段对上游宜昌水位的控制作用。因而，宜都河段的整治不是针对自身的航道问题，而是通过工程措施维护河道对水位的控制作用。可对宜都弯道左岸的上沙湾、中沙湾等边滩加强守护，并采取措施控制南阳碛右汊的发展，以实现此治理目标。

表2 宜昌5 000 m3/s流量下宜都河段进口云池水位的变化（比2008年实际值36.3 m下降）Tab.2 Changes of water level at the entrance of Yidu reach（corresponding to discharge of 5 000 m3/s in Yichang station）

5 结论

（1）该水道内有沙泓、石泓两汊，20世纪70年代后因石泓尾部被乱石堆封堵，沙泓为常年通航汊道。葛洲坝蓄水前该水道为长江中游主要碍航浅水道，经基建性疏浚后航道条件有所改善；三峡工程蓄水运用后，河床冲刷，航道水深增加。

（2）该水道主要存在问题是宜都河段明显冲刷，其河段内边滩蚀退、支汊内串沟发展。由于枯水河槽形态是控制上游水位下降的关键因素，作为对宜昌水位有控制作用的宜都水道，若冲刷继续发展，很可能对上游宜昌水位产生影响。

（3）建议尽快实施宜都水道的洲滩守护工程，加强对弯道左岸的上沙湾、中沙湾等边滩的守护，稳定该水道的节点控制作用。

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