长江界牌河段河道演变与综合治理效果分析及后续整治思路

张 慧，沈华中，张文二

(1.长江科学院河流研究所，武汉 430010;2.长江水利委员会防汛抗旱办公室，武汉 430010)

1 河段概况

界牌河段位于长江中游河段，上起杨林山，下迄石码头，全长约38km，为顺直分汊型河段。以谷花洲为界分为上下两段，上段河道顺直单一，下段为分汊型河道。进口为杨林山、龙头山节点控制，河宽仅1 100m，以下逐步放宽至新堤一带，最大河宽达3 400m，出口处河宽又缩窄为1 670m。其中杨林山至螺山段呈藕节状，河段内两岸交替发育边滩，螺山附近主流摆动，多数年份居左(见图1)。螺山至复粮洲河宽沿程变化不大，平均宽约2 200m，通常沿左岸为深槽，右岸为边滩，称为上边滩。下复粮洲以下河道逐渐展宽并出现江心洲分汊。分汊段有新淤洲－南门洲，汊道中部最大河宽达3.4km(含江心洲);汛期主支汊分流比相差不大，两汊间的主支地位关系变化频繁;大多数情况下左汊(新堤夹)为支汊，右汊为主汊［1］。

2 河道演变分析

图1 界牌河段河势图(2010年1月)Fig.1 River regime of Jiepai river reach(January，2010)

2.1 历史演变

据《水经注·江水》记载，公元420年前螺山至新堤段古河道较今偏右，鸭栏矶尚在江心，古河道紧逼右岸丘陵。在清朝乾隆年间(公元1736—1795年)该段仍无江心洲出现的记载。1860年长江大水后，河道变化剧烈，1868年《嘉鱼县志》述及该段“江中有洲，大小4个，长10余里”。至1896年4个小洲合并成嘉鱼洲，后改称南门洲，洲长7km，宽约0.5km，主流经螺山沿朱家峰一带，出南门洲左汊［2］。

1923年以前，左岸周家咀、朱家峰一带堤外有滩，最宽处达600m，至1929年外滩已基本崩失，主流大幅左移。1934年主泓由左汊转入右汊，鸭栏至大清江沿线成为贴流冲刷区。1931年大洪水后，这一河段右岸发生了不同程度的崩岸和展宽，到1949年共崩失耕地1 867 hm2(2.8万亩)，岸滩崩退范围由鸭栏至大清江，长达27km，逐步形成目前顺直且在谷花洲以下逐渐展宽的分汊河段。

2.2 近期演变特点

2.2.1 主流周期性摆动

界牌河段多数年份主流经龙头山挑流过渡至左岸沿螺山至皇堤宫一侧而下，然后在皇堤宫至新堤一带自左向右过渡，称为主流一次过渡型。也有年份主流由螺山左岸或偏靠江中心过渡至右岸上边滩上段左缘，继而摆向左岸朱家峰至下复粮洲一带，经新淤洲或南门洲洲头前沿复向右岸过渡，形成主流2次弯曲、2次过渡，称之为主流2次过渡型。近期主流变化过程以界牌河段综合治理工程实施前后分为2个阶段。

第一阶段(1960—1993年)，河道主流极不稳定，主要以左岸皇堤宫至右岸西尾沟过渡段主流在一定滩槽地形和水文条件下周期性的下移与上提为演变特征。20世纪60年代以来，先后于1968，1982年汛后2次出现过渡段大幅度上提，周期分别为8，12a，2次上提幅度分别为8，13km。2次过渡段上提极限位置均为皇堤宫一带，下移极限位置第1次在下复粮洲，第2次在新堤闸。1982年过渡段上提后，界牌河段又进入下一个周期变化，至1993年，过渡段位置基本在朱家峰—叶家墩一带，且逐步下移，幅度约7km。

第二阶段(1994至今)，随着整治工程实施，河势得到了一定程度的控制，伴随螺山以下边滩向下延伸、上边滩滩头冲刷及滩尾下移，主流多数年份以2次过渡型进入南门洲右汊，过渡段(上复粮洲至蔡家庄)上下移动范围摆幅约3km。

2.2.2 汊道段主支汊兴衰交替

新淤洲、南门洲汊道(简称新堤汊道)长约9km，位于界牌河段下段，其左汊习称之为新堤夹，为洪湖市主要港口水域区。新堤汊道演变与界牌河段过渡段主流位置变化密切相关，当过渡航槽越往下挫，越有利于新堤夹进口处冲刷，反之，过渡航槽越往上提，新堤夹进口处淤积越严重，随之表现出新堤汊道主支汊交替兴衰及分流分沙比相应地调整。

新堤水道自成为分汊河道以来的100多年中，新堤夹水道一般为支汊，洪水时处于有利的迎流方位，因而新堤夹水道年内分流比变化具有洪水期增大、枯水期减小的特点。新堤汊道分流年际变化受上游河势影响表现为明显阶段性。1931年长江发生特大洪水后，主泓由新堤夹转入右汊，一般每年中水位以下新堤夹封航，其中以1950年代新堤夹淤积最为严重。1950至1970年代新堤夹枯季分流比不到1%，1970中后期分流比稍有增大。

1981—1982年枯季由于过渡航槽下移至新堤附近，1982年1月左汊分流比曾达53.8%，此届枯水新堤夹水道全年通航。1982年汛后过渡段上提，新堤夹水道分流又大幅度递减，洪湖港枯季断航。1987年汛后新堤夹又有所冲刷，12月分流比为5.4%，其后左右汊分流格局保持相对稳定格局，1991—1997年新堤夹分流比枯季在5%左右。1998年汛期持续高水致使新堤夹河床冲刷下切，同时螺山边滩下移导致过渡段分流点下挫，新堤夹水道具有更有利的进流条件，1998年汛后新堤夹分流比达37%。1999—2000年枯水期相继实施了新堤夹下浅区近港航道疏浚工程，2000年底新堤夹分流比增至39.7%，2005年11月进一步增大到46.1%，但至2010年2月有所减少，为33.9%(详见表1)，近期枯季航槽基本位于左汊。新堤汊道各阶段分沙比与分流比基本接近，总体上新堤夹分沙比略大于分流比，右汊分沙比则略小于分流比。

2.2.3 螺山边滩持续下移

界牌河段综合治理工程实施(1994年)后，在特大洪水及河道整治工程影响作用下，界牌河段加速了自然演变过程，主要体现在螺山边滩继续下移，上边滩上段冲刷、下段淤积的局面进一步加剧。至2001年2月螺山边滩下移至界牌，上边滩滩尾淤积下延于叶家墩一带。2001年后，螺山边滩增高、扩大和下延更加明显，至2006年螺山边滩已抵达新堤夹口门，同时上边滩中下部被水流切割。伴随螺山边滩下移位置差异，2001年前上边滩以上冲下淤方式向下游延伸，形态由中部宽(高)、上下段窄(低)演绎为上段窄(低)、下段宽(高);2001年后，上边滩上段逐渐淤宽，中下端冲刷缩窄，滩尾继续向下淤积延伸。

表1 新堤汊道分流比历年变化表Table 1 Variations of diversion ratio at Xindi branching channel over the past years

2.2.4 冲淤平面分布不平衡

1971—1996年本河段的河床总体上表现为淤积，其中1971—1981年淤积部位主要发生在枯水河槽，1981—1996年淤积部位主要发生在平均水位以上的滩地、洲面上。1996—2002年本河段的河床总体上表现为冲刷，河床冲淤的平面分布极不平衡，淤积部位主要发生在鸭栏至谷花洲的上边滩，冲刷的部位主要发生在枯水河槽、新堤夹水道和新淤洲头。多年以来，新淤洲、南门洲附近断面形态和河相关系系数变化较大，其他断面形态和河相关系较稳定。

2.3 演变趋势预估

根据界牌河段近期河道演变特点及三峡工程运用后影响分析等，预计在今后较长一段时期内，本河段河床演变趋势将发生如下变化［1］:

(1)由于杨林山—龙头山节点对水流的控导作用较强，两岸有大堤保护，薄弱岸段有护岸工程，三峡水库蓄水运用后，界牌河段河道的总体河势不会有重大改变，横向变形小，河道变化主要表现为河道冲淤变化;杨林山至界牌长顺直段主流摆动具有周期性;新淤洲—南门洲左、右汊的地位关系交替变化，汊道呈此淤彼长、冲淤交替变化的特点。

(2)在保证整治建筑物稳定的前提下，螺山至石码头河段河道形态和河道演变规律总体上不会有重大变化，但由于影响河道演变的来水来沙条件、江湖关系变化等自然因素长期存在，加之三峡水库调蓄及岸线开发利用等人为因素的影响，局部河段河势仍会发生一定程度的调整。

(3)由于位于新堤夹口门处螺山下边滩受新淤洲鱼咀控制，下移速度及展宽幅度越来越小，在一个较长时期将保持基本稳定，近期长顺直过渡段继续维持目前左、右双泓格局，右深泓过渡主流随上边滩切割后形成的心滩崩退有所下移;随着螺山边滩滩头崩退，新淤洲鱼咀挑流影响将会减弱，新堤夹主流进一步上提，新堤闸一带深槽亦向上延伸，可能引起新堤闸以上岸线局部崩塌。

3 界牌河段综合治理工程效果分析

3.1 治理工程过程

上世纪80年代初，界牌河段防洪、航运隐患日趋突出，引起了湖南、湖北两省各级政府及航道部门的高度重视。在国务院有关部委指导协调下，1986年8月成立了由长江水利委员会牵头各方参加的界牌综合治理技术小组，全面负责界牌河段综合治理规划研究工作。经审批的界牌河段综合治理工程包括防洪护堤和航道整治两大部分。该工程于1994年冬季开工，由航道部门实施新淤洲洲头的1座鱼嘴、新淤洲和南门洲之间的1座锁坝和右岸上边滩上的14道丁坝;水利部门实施右岸长旺洲至大清江12.8km、左岸界牌以上9.7km的护岸。工程于2000年正式通过验收。界牌河段综合治理工程是“两部(水利部、交通部)、两省(湖北省、湖南省)”联合治水的典范。

3.2 综合治理工程效果

3.2.1 良好的防洪减灾效益

工程从建设以来，经受了 1995，1996，1998，1999，2002，2010年等大洪水的考验，确保了两岸防洪工程和人民生命财产的安全。特别是右岸湖南临湘江段，由于主流近岸，每年汛期防洪形势极为严峻。整治前，由于过渡段摆动，顶冲临湘江岸的部位年年不同，从界路(7#坝)到烟波尾(夹套出口)长达17km的范围都曾是险工段，每年汛期险象环生;整治后，由于过渡段主流得到控制，右岸的顶冲点稳定在叶家墩以下，叶家墩以上9km的岸线则处在丁坝群的掩护之下;左岸螺山至皇堤宫实施了护岸，有效缓解了防洪压力。

3.2.2 稳定河势

综合治理工程实施以来，界牌河段河势总体上趋于稳定，过渡段深泓线摆动范围缩小，避免了工程实施前过渡段主流大幅上提下挫的格局，其过渡段主流由1993年的朱家峰下移至2001年的下复粮洲处，其后螺山边滩越过上复粮洲继续下移，过渡段主流则逐年上提。至2006年，螺山边滩下移至新堤夹进口处，过渡段主流上提至界牌一带。鱼咀工程制止了新淤洲洲头的崩退，维持谷花洲以下分汊格局的同时，阻止了过渡段继续下移。右岸丁坝工程守护了上边滩的一部分，一定程度上缩窄了谷花洲以上河道，主流横向摆动的空间得到一定的限制，防止了上边滩的切割，河道内低矮滩体密布的情形不再出现，复式、散乱等恶劣浅滩形态的出现也得到了遏制。左、右岸护岸工程有效防止了河岸崩塌，对稳定河势起到了重要作用。

3.2.3 改善航道条件

综合治理工程实施后，界牌浅滩航道条件得到了明显改善，仅2002年航槽中心水深与设计水深差0.2m外，其余年份均达到了3.7 m×80m×1 000m(水深×航宽×弯曲半径)的设计标准，与整治前相比，航道尺度得到了很大提高。

从航道的流速流态来看，2000年1月27日，长江航道局组织了实船试验，数据表明，界牌河段整治后，航道尺度及流速、流态达到了设计标准。枯水季节航道能靠自然水深维护，结束了年年要疏浚、爆破的局面。从综合治理后这些年的维护情况看，相对综合治理前其航道尺度和流速、流态都得到了较大改善［3］。

4 界牌河段后续综合整治思路

4.1 存在的主要问题

1994年开工实施的综合治理工程，虽然总体上稳定了河势，改善了防洪和航运条件，但部分滩槽和过渡段未得到完全控制，汊道分流比不稳定、变化较大，航槽位置不稳定、局部岸线崩退、影响堤防安全等。存在的问题主要表现在以下两个方面:

(1)航槽位置不稳定。由于过渡段位置偏下，河道内主流及洲滩未得到有效控制，航槽位置很不稳定，频繁在新堤夹与过渡段之间转换。综合治理工程实施后，谷花洲以上交错边滩平行下移的规律没有改变，主流与深泓仍有大幅摆动，尤其是由于过渡段位置偏下，鱼嘴前沿主流仍有较大摆动空间，1994年到1998年汛后，过渡段主流下移紧贴鱼嘴，随后新堤夹加速发展，主流大幅左摆进入新堤夹，2007年以后，主流又回到过渡段。主流大幅摆动过程中，过渡段很不稳定，航槽频繁摆动，在过河槽与新堤夹间转换，当前的左槽和右槽的过渡槽口也很不稳定，浅滩处于恶化之势［4］。

(2)整治建筑物遭受不同程度的损坏，影响效果的发挥。主流的频繁摆动，洲滩的不断调整，引起了已有整治建筑物不同程度的损坏，任其发展，将削弱已取得的工程效果，将再度产生新的碍航问题。一方面，在界牌河段新堤夹冲刷发展及主流由左向右转化过程中，新淤洲鱼嘴中滩滩面受不良流态的作用淘刷严重，形成了大型水凼，严重威胁到中滩鱼嘴的安全。另一方面，在上边滩冲刷下移的过程中，丁坝坝头的依次受损，个别坝体损坏较为严重。2008年以来长江航道局对部分整治建筑物局部进行了维修施工，才基本确保了已建建筑物的安全，暂时维持了已建工程所取得的守护效果。然而，任其发展，过渡段一旦下移，主流大幅摆动过程中将引起建筑物的损毁，削弱已建工程对洲滩的控制效果，界牌河段将可能再次出现设计尺度无法满足的不利局面。

4.2 后续综合整治思路

根据上述存在的主要问题，界牌河段后续整治遵循的思路为:在已有的整治工程基础上，充分利用现有的河势条件，采取工程措施将河段的浅滩控制在合适的位置，使过渡段主流流路平顺［5］。具体如下:

(1)对过渡段进行控制。从近年来的河势变化看，螺山边滩下移至新堤夹口门，目前过渡段航槽条件较好，一旦螺山边滩进一步下移，过渡段放宽将难以稳定，因此根据当前有利河势对过渡段进行控制，同时应对目前右岸有利的滩体进行守护，促进有利格局的形成。

(2)对新淤洲前沿低滩等进行守护与加固。目前，在新淤洲前沿形成的过渡段低滩已接近优良时期过渡段头部的位置，然而过渡段低滩仍在冲刷下移，一旦该滩体继续下移，再形成此位置的过渡段将需要经过更为漫长的周期，而过渡段下移必然引起新淤洲前沿河槽放宽，主流摆动空间加大，过渡段浅滩交错发展，航槽难以稳定;同时，过渡段位置偏下将引起主流、滩槽不稳，影响已建建筑物的稳定，进一步削弱已建工程对河道内洲滩的控制效果，先期已建工程取得的效果难以保证，航道将更趋恶化。因此，有必要抓紧实施新淤洲前沿低滩守护工程，上提过渡段，促进稳定的过渡槽形成，进一步巩固和完善界牌河段综合治理工程;对右岸上边滩部分受损丁坝进行维修加固，防止已建工程进一步水毁;对左岸下复粮洲一带进行护岸守护，确保岸坡与堤防的稳定;对左槽出口局部碍航浅区进行疏浚处理，以免不利年份左槽出口出浅碍航。

5 结语

(1)界牌河段具有主流周期性摆动、汊道段主支汊兴衰交替、螺山边滩持续下移和冲淤平面分布不平衡等特点。杨林山－龙头山节点对水流的控导作用较强，两岸有大堤保护，薄弱岸段有护岸工程。三峡水库蓄水运用后，界牌河段河道的总体河势不会有重大改变，河道变化主要表现为河道冲淤变化。

(2)1994年开始实施的界牌河段综合治理工程总体上稳定了河势，改善了防洪和航运条件，取得了良好的综合效益。但部分滩槽和过渡段未得到完全控制，汊道分流比不稳定、变化较大，航槽位置不稳定、局部岸线崩退，需进一步进行综合整治。

(3)界牌河段后续整治，宜在已有整治工程的基础上，充分利用现有河势条件，采取工程措施将河段浅滩控制在合适的位置，使过渡段主流平顺。具体对过渡段进行控制，实施新淤洲前沿低滩守护、右岸上边滩部分受损丁坝维修加固、左岸下复粮洲一带护岸守护、左槽出口局部碍航浅区疏浚等工程措施。

［1］付中敏，江淩.长江城陵矶－武汉河段航道整治工程技术方案研究［R］.武汉:长江航道规划设计研究院，2008.(FU Zhong-min，JIANG Ling.Engineering Technologies of Channel Regulation for the Yangtze River Segment from Chenglingji to Wuhan［R］. Wuhan:Changjiang Waterway Planning，Design and Research Institute，2008.(in Chinese))

［2］张 慧，崔占峰.长江中游界牌河段航道整治二期工程防洪评价报告［R］.武汉:长江科学院，2010.(ZHANG Hui，CUI Zhan-feng.Report on Flood Control Evaluation for the Regulation Project Phase II for Jiepai Segment in the Middle Stream of Yangtze River［R］.Wuhan:Yangtze River Scientific Research Institute，2010.(in Chinese))

［3］余文畴，卢金友.长江河道演变与治理［M］.北京:中国水利水电出版社，2005.(YU Wen-chou，LU Jingyou.Channel Evolution and Regulation of Yangtze River Channel［M］.Beijing:China Water Power Press，2005.(in Chinese))

［4］沈惠潄，曹洪济，刘中惠.长江中游界牌河段综合治理方案研究［J］.长江科学院院报，1990，(4):54－60.(SHEN Hui-su，CAO Hong-ji，LIU Zhong-hui.Comprehensive Regulation Scheme for Jiepai Reach of the Middle Yangtze River［J］.Journal of Yangtze River Scientific Research Institute，1990，(4):54－60.(in Chinese))

［5］卢金友，渠庚，李发政，等.下荆江熊家洲至城陵矶河段演变分析与治理思路探讨［J］.长江科学院院报，2011，(11):113－118.(LU Jin-you，QU Geng，LI Fazheng，etal.Channel Evolution of the Reach from Xiongjiazhou to Chenglingji in Lower Jingjiang River and Regulation Considerations［J］.Journal of Yangtze River Scientific Research Institute，2011，(11):113－118.(in Chinese ))