荆江沙市河段河道演变趋势分析

2012-11-21 06:07石建华吕金林徐梅珍
水利水电快报 2012年10期
关键词:心滩荆江河势

石建华 吕金林 徐梅珍

(1.长江水利委员会水文局荆江水文水资源勘测局,湖北荆州 434002;2.长江水利委员会水文局汉江水文水资源勘测局,湖北丹江口 442700)

1 概述

沙市河段为微弯分汊型河道,上起杨家脑、下至观音寺,全长52 km。河段上游分别有沮漳河入汇、太平口分流。河段内多洲滩,主要有太平口心滩、三八滩以及金城洲。荆江沙市河段河势调整,对沙市的堤防、荆江分洪工程、航道整治工程、桥梁、涵闸等水利工程会产生重要影响。因此,分析荆江沙市河段河道演变趋势具有重要意义。

2 河道演变

近200 a来沙市河段河道平面形态变化不大。1756年,杨林矶附近有窖金洲江心滩,呈微弯分汊形态,柳林洲岸线大致与现今沙市市区段岸线成一直线。1900年后,沙市至万城堤段近岸河床开始逐年淤积,形成学堂洲。1933年后三八滩形成,沙市河弯出现了新的微弯分汊形态。金城洲1901年出现,与上游学堂洲、三八滩同期形成。

沙市河段由太平口过渡段、三八滩、金城洲微弯分汊段组成。1959年,沮漳河出口人工改道上移800 m至新河口处。20世纪50年代以来,河段河势基本稳定,河道演变主要表现为河段内局部深泓线摆动、洲滩消长及主支汊易位等。

2.1 岸线变化

20世纪90年代以前,该河段崩岸范围较广,主要分布在弯道凹岸及顺直过渡段的贴流段。学堂洲段一度崩岸长约6 km,最大崩宽达220 m;右岸的西流湾(三八滩右汊)崩岸,主要发生在70年代初。2000年汛后,随着应急工程实施,新增护岸长约8 km。

2.2 深泓平面变化

根据1975年以来实测资料,沙市河段深泓平面变化主要发生在沮漳河出口及3个汊道段,同时受上游来水来沙变化、河床横向变形影响表现出较强的阶段性。

2.3 纵剖面变化

沙市河段河床纵剖面形态为自上游向下游呈锯齿状降低,汊道间过渡段坡降远小于汊道段。由于河床的冲刷,近期沙市河段河床纵剖面变化总体表现为下切。分段主要表现为汊道之间过渡段下切幅度小于汊道段。

2.4 洲滩变化

太平口心滩位于沙市河段中上段,1986~1993年逐渐淤积发育并向下游移动,1993年滩顶高程达到最高;1998~2002年心滩滩头进一步下移,滩体冲刷萎缩并一分为三;2004~2008年滩体主要以淤积为主,至2008年,滩体合并成一个完整心滩,滩头大幅淤积上提,面积达到历年最大,太平口心滩特征值统计见表1。

表1 太平口心滩特征值统计

腊林洲位于沙市河段中上段右岸。20世纪80年代末,边滩洲头持续冲退。2002~2006年,横向近似平行崩退约50 m,纵向往下游延伸,中部滩唇凸现部分向下移动,尾部上提。2006~2008年,边滩继续冲刷崩退。

三八滩位于沙市河段中部,处于荆39~荆43断面之间。三八滩主要变化特征值见表2。1975年三八滩与腊林洲分离,成为独立心滩,之后滩体呈冲刷萎缩状态,1998年原三八滩滩体逐渐解体,大洪水后,滩顶高程淤至历年最高。1998~2002年,三八滩上提左移。2002~2008年,三八滩滩头及头部右缘冲刷后退,滩体头部下移且左偏。

表2 三八滩特征值统计

金城洲位于沙市河段尾段,近期变化特征值见表3。1975~1980年,金城洲与埠河边滩边成一体,汛期一般为潜洲,枯季表现为凸岸边滩,无汊道出现。1980~1986年,金城洲与边滩分离,洲顶高程增高,上下延伸,面积扩大;1990年前后,右槽发育,形成左、右汊道争流。1998~2002年,洲滩冲刷降低,左槽扩展,右槽淤积。2002~2008年,金城洲洲体总体冲刷萎缩,左汊、右汊均有所冲刷,尾部上提,滩顶高程有所抬高。

表3 金城洲特征值统计

2.5 汊道变化

沙市河段内主要汊道为三八滩、金城洲汊道。

三八滩汊道,1991年以前左汊发育,其分流分沙比明显大于右汊,自1998年大洪水以后,左汊萎缩,右汊发展成为主汊。三峡水库蓄水运行以来,右汊继续扩展为中泓主流,分沙比有所增大。

金城洲汊道,多年来左汊为主汊。1989~1996年枯水期两汊相互争流,右汊分流分沙比一度有增大趋势,且个别年份右汊为主汊,但右汊深泓高程始终高于左汊。1998年后,金城洲洲体左缘冲刷,右汊大幅度淤积,2006年5月沙市站实测流量约9000 m3/s时,左汊分流分沙比超过85%。

3 河道演变趋势分析

3.1 河道冲刷与淤积

河段冲淤量采用了荆江河段多年来固定断面测量资料进行计算。计算方法采用断面法,其计算公式为:

式中V为漕蓄量,万m3;Ai为第i个横断面面积,m2;ΔLi为第i~i+1横断面之间间距,m。

根据1966~2008年实测水道地形及固定断面资料,用断面地形法计算出整个沙市河段(荆25~荆52断面)枯水河床、基本河床、平滩河床和高水河床(相应宜昌流量分别为5000,10000,30000,50000 m3/s)水面线下河床冲淤成果(见表4)。

表4 沙市河段冲淤量计算成果 万m3

计算结果表明,从时段上看:下荆江裁弯后期(1975~1980年),沙市河段洲滩(三八滩)发育,冲槽淤滩,30000 m3/s水面线以上河床大幅淤积;葛洲坝运用初期(1980~1991年)(期间太平口心滩、金城洲发育),该河段总体表现为冲槽,中滩淤涨,高滩冲刷;1991~2002年,沙市河段30000 m3/s水面线以下河床冲刷,高滩有所淤积,但总体冲刷;三峡水库蓄水初期(2003~2010年),由于水库拦蓄上游来沙后清水下泄,该河段枯水河槽发生强烈冲刷,但高水河床有所回淤。

3.2 河段河势演变

三峡水库蓄水运行后,坝下游冲刷影响至武汉,荆江河段首当其冲。由于护岸工程的保护和航道整治工程的实施,沙市河段局部河势的自然调整得到抑制,沙市河段微弯分汊形态维持不变,河势在一定时期内不会发生大的调整,但局部区域有可能发生小幅调整。

4 结语

多年来,沙市河段受来水来沙变化、水利工程以及交通设施建设等影响,总体河势稳定,但河段内局部河势有所调整。三峡水库蓄水运行后,由于清水下泄、含沙量大幅减少,荆江河段会发生明显冲刷,沙市河段河床出现较强冲刷,深泓下切,这一演变趋势将会长期持续,直至冲淤平衡。

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