长江下游江心洲—乌江长河段河床演变宏观分析研究

陆 英，平克军，刘万利，3

(1.长江航道局，武汉430010；2.交通运输部天津水运工程科学研究所工程泥沙交通行业重点实验室,天津300456；3.清华大学水利水电工程系水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京100084)

长江下游江心洲—乌江长河段河床演变宏观分析研究

陆 英1，平克军2，刘万利2，3

(1.长江航道局，武汉430010；2.交通运输部天津水运工程科学研究所工程泥沙交通行业重点实验室,天津300456；3.清华大学水利水电工程系水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京100084)

以现场调研和多年实测资料为基础,采用理论分析的方法,对长江下游典型长河段江心洲—乌江河段水流和泥沙特征、河床演变宏观规律进行了分析，并对影响洲滩演变的主要因素进行总结、归纳。分析结果表明:长江下游江心洲—乌江长河段的河床演变是江心洲河段主流摆动的联动效应，各水道河床演变相互关联，相互影响，而该河段进口主流的摆动是引起河段内几个水道河床演变主要原因之一。

长河段；复合型汊道；河床演变；宏观分析；长江下游

由于长江中下游河段航道治理问题的复杂性，多年来长江航道整治技术虽有长足发展，但对微观技术的研究大大超过了宏观技术的研究。互动和联动是长江中下游河床变化的基本属性，因此采用联系的方法对长河段进行研究是长江这条冲积性大河对航道整治技术的基本诉求［1-3］。本文以长江下游江心洲—乌江长河段为例，对典型长河段河床演变宏观规律进行分析，为长河段系统治理思路的形成及整治方案的确立提供依据。

1 河段概况

江心洲—乌江河段（以下简称江—乌河段）位于长江下游安徽省马鞍山市、巢湖市和江苏省南京市境内，处于长江下游芜湖—南京航段（以下简称芜宁段），下距南京市20 km，上距芜湖市7 km（图1）。河段上起东西梁山，下至下三山，全长约56 km，是芜宁段唯一航行条件比较差的河段［4］。

图1 江心洲—乌江长河段河势图Fig.1 River regime of the reach from Jiangxinzhou to Wujiang

江—乌河段由江心洲、马鞍山、乌江、凡家矶4个水道组成，河段平面形态两头窄、中间宽，呈藕节状，江中自上而下有彭兴洲、江心洲、何家洲、小黄洲、新生洲、新济洲等，是典型的复合分汊型河段。由于江中洲、滩较多，水流分汊，主流不稳，历史上航槽经常发生较大的摆动。在航槽摆动过程中，部分航段的水深仅5 m左右，达不到要求的航道维护尺度，虽经调标后能维持正常航行，但航道条件较差。特别是小黄洲洲头过渡段航道从左至右急剧转折，形成上下2个接近90°的急弯，加之河宽狭窄，又处于多汊汇流区，流态紊乱，航行条件差。

2 水文泥沙条件

长江下游受潮汐的影响，在小潮汛时潮区界可到芜湖（距吴淞口443.5 km），大潮汛时可到大通（距吴淞口553.9 km），当大潮遭遇较小径流时甚至波及到更上游的安庆（距吴淞口639.4 km）。可见，江—乌河段正处于长江下游的感潮区内，但由于不在潮流界内，因此影响该河段的主要动力仍是长江的径流。

2.1 来水来沙

长江下游最下一个水文站大通站在本河段上游186 km，大通站以下至本河段较大的入江支流有安徽的青弋江、水阳江、裕溪河，但入汇流量较小，故大通站的实测资料可基本代表本河段的水沙特征。根据大通水文站1950年～2010年流量资料和1951年～2010年（缺1952年）泥沙资料统计分析，其特征值如下（表1）。

表1 大通站流量、泥沙特征值统计表Tab.1 Runoff and sediment discharge in Datong Station

大通站年内最小流量一般出现在1、2月份，最大流量一般出现在7月份，根据1950年～2010年资料统计，汛期（5～10月）平均流量40 400 m3/s，枯水期（11～翌年4月）平均流量16 700 m3/s，二者的比值为2.4。而多年洪枯流量比最大可达20，流量相差悬殊。

大通站汛期（5～10月）输沙量为3.62×108t，枯水期（12月～翌年3月）输沙量仅为0.53×108t，年内输沙极不平衡。从年内来水来沙分布情况看，汛期（5～10月）平均流量40 400 m3/s，平均输沙率22 917 kg/s，汛期水量和输沙量分别占全年总水量与输沙总量的70.7%和87.3%，表明汛期水量、沙量都比较集中，且沙量较水量更为集中。含沙量在年内的变化也是汛期大枯期小，汛期一般在0.4～0.7 kg/m3，枯水期一般在0.10～0.30 kg/m3。

2.2 潮汐

长江下游的潮汐影响在小潮汛时可到芜湖，大潮汛时可到大通，有时还可波及到安庆。由于本河段距河口较远，处于长江下游感潮河段上段，全年均受潮汐的影响，汛期影响小，枯水期影响大，但本河段主要还是受径流控制。

长江的潮汐，一天之内有2次高潮和2次低潮，相邻2次低潮的高度大致相等，但相邻2次高潮的高度相差较大。受径流和河床形态的影响，潮位涨落及其变化有一定规律，一般情况是自上而下递减，潮差变化则相反，自上而下递增。各地涨落潮历时变化不显著，涨潮历时向下游递减，落潮历时则相反，落潮历时远大于涨潮历时。

2.3 河床组成

据有关实测资料，本河段河床质的中值粒径在0.22 mm以下，属中细沙。江心洲河段高水期左右汊河床质组成变化不大，而低水期右汊（支汊）河床质粒径较左汊稍细，且比高水时更细，这表明洪水期末悬移质在右汊有一定程度的落淤，而枯水期因支汊分流量较小，动力较弱，这种淤积物不能被冲刷下移，一般要到第二年的涨水期才能冲走（否则将产生累积性淤积）。小黄洲左右汊河床质洪枯水变化规律是一致的，即枯水期的河床质粒径要略粗于洪水期，表明小黄洲左右汊河床均具有相同的“洪淤枯冲”特性。

三峡工程于2003年6月开始蓄水，目前三峡水库已按175 m蓄水位运用，从实测资料来看，本河段悬移质明显细化，同时含沙量明显减少。

3 江—乌长河段河床演变宏观规律

3.1 历史演变特征

自有历史记录以来，江—乌河段因有东、西梁山一对节点和慈姆山、骚狗山及下三山3个单向节点而形成藕节状河道。主流流经东、西梁山至慈姆山节点之间的格局变化不大，而新生洲新济洲河段主流摆动不定。在这些节点之间，江水泛滥，河槽与江岸经历了反复冲淤的变化过程。综观江—乌河段的历史演变过程，具有以下3个基本特征［4-7］：

（1）河槽东移，大部分洲滩合并，部分并岸后又被冲刷，自上而下形成江心洲、小黄洲、聚潮洲（现为新生洲新济洲）多次分汊格局。至20世纪60年代初，本河段基本形成现有的河道平面形态。

（2）江—乌河段平面基本呈束窄趋势，只有乌江河段尾部江面展宽。江岸经历了反复冲淤的变化过程，但节点控制作用较强。

（3）受上游河势变化影响，江心洲河段汊道左兴右衰；新生洲新济洲河段左汊仍为主汊，但右汊有所发展，为20世纪80年代中期以后逐步发展为主汊奠定了基础。

3.2 近期演变特点

因江—乌长河段较长，为叙述方便将该河段按水道分为江心洲河段、小黄洲河段、新生洲新济洲3个河段，各段近期的演变过程如下：

3.2.1 江心洲河段

自20世纪60年代以来，江心洲河段的近期演变过程归纳起来可分为以下5个阶段。

（1）1960年～1969年：江心洲汊道主流摆动不大，滩槽相对稳定。

（2）1970年～1982年：江心洲左汊出现顺直河段的典型演变特征：开始形成犬牙交错形边滩，并有平行下移的演变趋势。江心洲左汊进口主流开始右移，顶冲江心洲左缘中部后向太阳河折转过渡（本文称上过渡段），在新河口一带右摆通过下过渡段左侧流向小黄洲右汊。随着进口主流的进一步右移，对江心洲左缘的顶冲点逐渐上移，上过渡段也自太阳河附近上提至姥下河附近。主流摆动坐弯也使江心洲左汊进口段右槽发展，江心洲左缘中上部边滩冲刷并继续崩退，而左岸牛屯河边滩开始淤积发育。

（3）1983年～1993年：经历1983年大洪水后，江心洲左汊牛屯河边滩滩尾淤积下延，而滩右边缘冲刷后退；深槽冲刷。与此同时，彭兴洲头至何家洲尾全线发生冲刷后退。至1986年，彭兴洲头与何家洲的左外缘冲退达300 m。此后，随着左汊进口深泓的进一步右摆，彭兴洲头继续冲退，左岸牛屯河边滩开始淤展下延。上、下过渡段之间河道中心滩（潜洲）生长并逐年淤长下移，何家洲边滩淤积抬高。受心滩和边滩的挤压作用，下过渡段主流顶冲小黄洲头之势有所加强，小黄洲左汊开始冲刷发展。

（4）1993年～1999年：1993年大水后，江心洲左汊牛屯河边滩继续大幅度淤长并逐年下延，而上过渡段10 m等深线冲开。此后又经历1995、1996两次大水和1998年大洪水、1999年大水的塑造，牛屯河边滩尾部已经下延至姥下河附近，左汊深泓进一步冲深；彭兴洲头严重冲刷崩退200余米，江心洲头左缘也崩退数十米；何家洲外侧的潜洲（心滩）大幅度淤长成型。何家洲边滩被水流切割成上下两部分。江心洲左汊主流进口段贴近江心洲左缘，至姥下河一带左摆沿左岸直下。江心洲右汊进口基本稳定，略有淤积，出口左侧即江心洲尾继续崩退。

需要特别指出的是，1998年大洪水后，江心洲右汊进口0 m线封闭，这是右汊最不利的入流时期。

（5）2000年至2008年：河道处于相对稳定时期。左岸牛屯河边滩淤长下移，太阳河以下深泓基本稳定。心滩已经发育得相对完整。江心洲至何家洲左缘虽有冲退，但幅度较小，基本稳定。右汊进口略有冲刷，入流条件有所改善。左汊进口主流贴近江心洲左缘，至姥下河左摆顶冲太阳河一带边滩后右摆坐弯，由小黄洲头过渡段进入小黄洲右汊。

3.2.2 小黄洲河段

小黄洲河段左汊窄浅为支汊，右汊顺直宽深为主汊（即马鞍山水道）。在近期河床演变中，受上游江心洲左汊滩槽运动的影响，小黄洲洲体变化强烈。主要表现为：一方面洲头及左、右缘的冲刷崩退，另一方面，洲尾随着汇流段左岸大黄洲的崩退而淤长。大黄洲护岸整治工程后，小黄洲尾的淤长速度才逐渐趋缓，近几年仍在淤长下延。

小黄洲河段近期演变特征如下：

（1）在近期河床演变中，小黄洲洲体变化剧烈，洲头及左、右缘随着江心洲左汊主流的摆动而冲刷崩退，洲尾随着汇流段左岸大黄洲的崩退而淤长。下游的淤长大于上游的崩退，使得左汊汊道长度增加。

（2）小黄洲左汊1959年～1976年前后处于淤积衰退期，其过水面积和分流比呈减少态势。1976年～1986年，左汊进入快速发展期，分流比增大，深槽扩大、刷深，过水面积及河长增加。1986年～1996年，左汊进入调整期，并呈缓慢淤积态势。1996年至今，左汊进入相对平稳期。

（3）小黄洲右汊（马鞍山水道）近40多a来一直保持主汊地位，水深条件较好，维持在20 m以上。汊道变化主要发生在进口段，一是小黄洲头及右缘的强烈崩退；二是进口段深槽由经江心洲尾至人工矶头段右岸深槽转向经小黄洲头过渡段，使得原深槽逐渐淤积。

（4）小黄洲头、大黄洲护岸整治及加固工程稳定后，小黄洲河段的河势也基本趋于稳定。

3.2.3 新生洲及新济洲河段

自20世纪60年代以来，左汊乌江水道逐渐淤积衰退，右汊凡家矶水道逐渐冲刷发展，至20世纪80年代中期，凡家矶水道分流比已大于乌江水道，逐渐向主汊发展，至1995年间，主航道由乌江水道改至凡家矶水道，完成了主支汊的转化。新生洲及新济洲河段的近期演变过程可归纳为以下4个阶段。

（1）1960年～1976年，左汊乌江水道处于冲刷发展状态（与小黄洲左汊处于淤积衰退期不同）。20世纪60年代以来，尽管新生洲头已经开始偏离右岸向河心发展，新济洲尾也向左岸淤展，使得两洲右汊过水面积增加，左汊束窄。但上游小黄洲的右汊主流与左汊支流汇合后，仍然从乌江水道下泄，使得河床冲刷，新生洲头冲退，同时引起左岸岸线剧烈崩退，又导致局部河道向左展宽。

（2）1976年～1986年，左汊乌江水道逐渐进入衰退期。随着小黄洲左汊的快速发展，小黄洲左汊分流比的加大，使洲尾汇流点向右偏移，加之乌江水道进口束窄，有利于右汊凡家矶水道进流。至1985年凡家矶水道分流已大于乌江水道，乌江水道已呈衰退之势。

（3）1986年～1995年，左汊乌江水道萎缩，右汊凡家矶水道发展期。小黄洲洲尾继续淤长下延，与此同时，新生洲头向上游大幅淤长近2.0 km，其淤长方向明显偏向大黄洲方向，导致新生洲左汊口门大幅度束窄，分流比逐年减少，促使乌江水道继续淤积衰退。而新生洲右汊分流比逐年增加，也使凡家矶水道逐渐发展，并最终于1995年发展成主通航汊道。

（4）1995至今，新生洲及新济洲河段处于相对稳定期。凡家矶水道成为主汊以后，经过短期适应调整，目前乌江、凡家矶水道进入相对稳定时期。小黄洲尾与新生洲头之间逐渐淤积成一条潜沙埂，将左右汊深槽区分开；新生洲、新济洲、子母洲和潜洲总体相对稳定，冲淤变化不大。近几年，新生洲及新济洲河段的河床变化主要集中在新生洲头低滩和乌江水道心滩河段。

3.3 河床演变影响因素分析

3.3.1 江心洲河段

（1）河道边界条件的影响。江心洲左汊过于长直，导致主流与深泓摆动频繁，主流顶冲点不断上提、下移。受顶冲的河岸崩退，过水断面扩宽，而其对岸边滩、心滩发育。目前边滩、心滩维持相对稳定，形成微弯河槽态势，航道条件较好。

（2）来水来沙条件的影响。大水大沙年边滩、心滩淤积，深槽冲刷，河床演变较为剧烈；小水小沙年河道形态相对稳定。

（3）上游河势的影响。江心洲河段上游接芜裕河段。该河段左右两汊在东西梁山汇合后进入江心洲水道。芜裕河段出口水流动力轴线的位置是下游江心洲河段的入流条件，特别是出口东、西梁山的挑流程度对江心洲河段的河床演变产生决定性的影响，这种影响包括江心洲左右汊的冲淤发展、左岸岸线的崩退和前移、彭兴洲头、江心洲左缘崩退的变化等。

自20世纪60年代以来，由于芜裕河段河床的演变，使得其出口主流经历了右岸东梁山挑流→主流左摆→西梁山挑流的过程，也改变了江心洲河段进口主流的入流方向，使得江心洲水道主流顶冲点上提下挫。江心洲水道左岸牛屯河、姥下河一带边滩的形成和右岸江心洲左缘的冲刷后退正是入流条件的改变在本河段的响应。

（4）下游小黄洲河段的影响。小黄洲河段与上游江心洲河段之间的影响和作用是相互的。在近期河床演变中，受江心洲左汊下段主流摆动的影响，小黄洲河段变化强烈。主要表现为小黄洲洲头及左、右缘的冲刷崩退。随着小黄洲的崩退，江心洲尾也大幅淤长下延，江心洲下过渡段随之下移。小黄洲洲头护岸工程实施并稳定后，由于上游江心洲洲尾的下移使得主流弯曲、江心洲下过渡段过水面积较为狭窄，从而形成卡口，致使其上游比降减缓、水位壅高，下过渡段比降、流速加大，水流冲刷河床。

3.3.2 小黄洲河段

如前所述，影响小黄洲河段河床演变的因素除河段的分汊河势、河床及岸壁组成物等外，主要因素是上游（江心洲河段）主流的摆动。由此造成小黄洲洲头及左、右缘冲刷崩退；引起左汊分流比的减小或增加，进而使左汊淤积衰退或冲刷发展。

3.3.3 新生洲及新济洲河段

引起新生洲及新济洲河段河床演变的主要原因是上游小黄洲河段汊道分流比的变化，由此带来乌江、凡家矶河段汊道分流比的变化，左汊（乌江水道）因分流比减小而衰退，右汊（凡家矶水道）因分流比增加而发展，进而演变为主支汊易位。

4 结语

江—乌长河段河床演变是江心洲河段主流摆动的联动效应。而进口主流的摆动，是引起本河段几个水道河床演变重要原因之一。

（1）本河段上游的西华水道出口东西梁山处水流动力轴线位置的变化是本河段河床演变的主要原因。作为下游江心洲河段的入流条件，上游河段水流动力轴线位置的变化会通过该节点河段传播到下游河段，从而产生连锁效应。

（2）小黄洲河段与上游江心洲河段之间的影响和作用是相互的。在近期河床演变中，受江心洲左汊下段主流摆动的影响，小黄洲河段变化强烈。主要表现为小黄洲洲头及左、右缘的冲刷崩退。随着小黄洲的崩退，江心洲尾也大幅淤长下延，江心洲下过渡段随之下移。

（3）引起新生洲及新济洲河段河床演变的主要原因是上游小黄洲河段汊道分流比的变化，由此带来乌江、凡家矶河段汊道分流比的变化，左汊（乌江水道）因分流比减小而衰退，右汊（凡家矶水道）因分流比增加而发展，进而演变为主支汊易位。在自然条件下，分流比的较大变化都将对汊道的稳定带来不利影响。特别是对新生洲及新济洲河段来说，由于新生洲头目前还处于变化之中，分流比较大的变化都将使该河段的汊道河床发生较大调整，甚至使新生洲及新济洲河段主支汊再一次发生易位。

［1］谢鉴衡，丁君松，王运辉.河床演变及整治［M］.武汉：武汉水利电力学院，1990.

［2］刘万利，朱玉德，张明进，等.长江长河段系统治理技术研究总报告［R］.天津：交通部天津水运工程科学研究所，2011.

［3］李旺生.长江中下游航道整治技术问题的几点思考［J］.水道港口，2007，28（6）：418-424.LI W S.Analysis of river bed evolution and prediction of its trend for Shashi section in middle reach of the Changjiang river［J］. Journal of Waterway and Harbor，2007，28（6）：418-424.

［4］李一兵，李旺生，平克军，等.长江下游江心洲—乌江河段河床演变分析及治理对策研究［R］.天津：交通部天津水运工程科学研究所，2005.

［5］平克军，李一兵，李旺生，等.长江下游江心洲—乌江河段航道整治工程模型试验研究报告［R］.天津：交通部天津水运工程科学研究所，2007.

［6］李一兵，李旺生，平克军，等.长江下游江心洲—乌江河段航道整治一期工程工程可行性研究报告［R］.天津：交通部天津水运工程科学研究所，2007.

［7］白静，李一兵.长江下游江心洲水道河床演变分析及趋势预测［J］.水道港口，2009，30（5）：347-351. BAI J，LI Y B.Analysis of riverbed evolution and trend prediction for Jiangxinzhou waterway of the lower Yangtze River［J］. Journal of Waterway and Harbor，2009，30（5）：347-351.

Macro analysis on alluvial process from Jiangxinzhou to Wujiang Reach in Yangtze River downstream

LU Ying1，PING Ke-jun2，LIU Wan-li2，3
（1.Changjiang Waterway Bureau，Wuhan 430010，China；2.Tianjin Research Institute for Water Transport Engineering，Key Laboratory of Engineering Sediment，Ministry of Transport，Tianjin 300456，China；3.State Key Laboratory of Hydroscience and Engineering，Tsinghua University，Beijing 100084，China）

Based on site investigation and annual survey data，the theoretical analysis methods were used to analyze the characteristic of water flow and sediment，the macro law of riverbed evolution of the reach from Jiangxinzhou to Wujiang in the Yangtze River downstream.And the major factors influencing on the sandbar and beach evolution were summarized.The analysis results demonstrate that the riverbed evolution of the reach from Jiangxinzhou to Wujiang is caused by the linkage effects of main current swings in Jiangxinzhou Reach.The riverbed evolution of waterways are interrelated and influenced each other，and the main current swings in the inlet reach is one of the main reason for causing the riverbed evolution of each waterway in the reach from Jiangxinzhou to Wujiang.

long reaches；compound type branches；alluvial process；macro analysis；the Yangtze River down stream

TV 85；TV 147

A

1005-8443（2012）04-0315-06

荆江航道整治工程通过国家审查

2012-03-05；

2012-07-16

陆英（1961-），女，上海市人，高级工程师，主要从事港航工程建设与管理工作。Biography：LU Ying（1961-），female，senior engineer.

本刊长江航道局获悉，《长江中游荆江河段航道整治工程昌门溪至熊家洲段工程可行性研究报告》于2012年7月26日在武汉正式通过国家发改委审查。荆江航道位于长江中游，上起湖北宜昌枝城，下至湖南城陵矶，全长347.2 km。由于河床性质特殊，航道变化剧烈，存在10余处碍航滩段，荆江航道历来是长江航运的“瓶颈”河段。据介绍，荆江河段航道整治工程将遵循统筹兼顾、系统整治、因势利导、循序渐进的治理原则，按照守护洲滩、稳定航槽的整治思路，在3～5年时间内，对昌门溪至熊家洲280.5 km范围内的13个浅险水道进行系统整治。工程通过护滩、加固护岸、护底、填槽等措施，守护有利洲滩形态，遏制河道不利变化，适当调整局部航段水流，改善航道条件，于2015年前全面达到水深3.5 m、航宽150 m、弯曲半径1 000 m的航道尺度，满足中游航运的水深需求。（殷缶，梅深）