周天河段航道整治工程对荆江右岸堤防的影响

刘明忠 ，杨梦云，2 ，张根喜

(1.湖北瑞洪工程管理有限公司，湖北 荆门448156；2.荆州市长江河道管理局公安分局勘测设计院，湖北公安434300；3.荆州市长江河道管理局，湖北荆州434000)

0 引 言

长江周天河段上起郝穴，下至古长堤，全长28 km，该段航道整治工程采用在九华寺以下建5道潜坝，使河道经郝穴矶头放宽处后，主流从九华寺开始过渡到右岸的覃家渊一带。另对原清淤应急工程中的Y1#、Y2#护滩建筑物加长，再在其上游建Z6#、Z7#两道潜坝，主要作用是封堵蛟子渊心滩左侧的深槽及抬高蛟子渊边滩，使蛟子渊边滩成为一完整高大的边滩(见图1)。主要通过潜坝、护滩带两种工程类型达到控导的目的。潜坝采用堆石坝结构型式，坝体、坝头采用全抛石结构，用D型排护底，Z7#坝根做接岸处理；护滩带采用D型混凝土块软体排守护[1]。

由于荆江右岸的荆南长江干堤和南五洲崩岸在荆江两岸的整治中，无论是防洪还是航运皆属于从属地位，长江科学院对此航道整治控导工程的防洪评价[2]主要侧重于对荆江左岸荆江大堤的影响分析，对荆江右岸堤防的影响分析并未详细叙述，荆南长江干堤是荆江分洪区围堤的一部分，南五洲则是荆南长江干堤的防洪屏障，鉴此，本文拟就周天河段航道整治控导工程对荆江右岸堤防的影响加以论述。

图1 周天河段航道整治控导工程及典型断面布置示意图

1 河道基本情况

分析河段的范围上起杨家厂，下至古长堤，其中荆65(杨家厂)—荆84(郑家河头)属公安河段郝穴河弯，该段河道属上荆江一部分，为弯曲分汊性河道，沿程两岸主要有采石洲、七姓台边滩、戚家台边滩、九华寺边滩、周公堤边滩，蛟子渊边滩等。杨家厂—郝穴为束窄河段，河宽750 m～900m，郝穴—新厂段河宽逐渐扩大到1 620m，河道内南五洲长约24 km，宽约3 km，地面高程32.0 m～38.0 m(黄海高程)，洲上建有民堤及居民点，左汊为主汊，右汊黄水套仅在中、高水位时才通流，最大过流量300 m3/s，分流比不到1%。

1.1 水文泥沙特征

分析河段内的水沙主要来源于上游干支流。洲滩在江口以下为纯沙质，而水下床沙在郝穴以下河段为纯沙质级配[3]。河道水沙特征呈如下特点:由于三口分流的原因，上荆江水沙量沿程减少；受各种自然和人为因素影响，藕池口分流分沙历年呈递减趋势；由于郝穴以下河段汛期受洞庭湖出流顶托影响，郝穴以上河段各站水位年变幅沿程递减，郝穴以下河段水位年变幅沿程递增，且越接近洞庭湖口所受顶托越强，水位变幅也越大。

1.2 地质及河床边界条件

该段河床由冲积层组成，河底上层为粘土与砂壤土组成，中层为中、细沙层，最下层为卵石层。郝穴河弯左岸的粘性土层厚度比南五洲大，一般超过10 m，且土质组成比南五洲好。该段河岸以粉质壤土为主，局部有砂壤土，粉细砂、粉质粘土，由于近期河势的演变，部分堤段或迎流顶冲，或受对岸矶头群挑流及边滩之影响，河道深泓线逼近，江水环流侧向侵蚀，造成堤脚严重冲刷，虽有部分堤段进行了护岸，但因处理不彻底，目前仍存在坡脚淘蚀，坡面下沉，崩岸等现象，其中以覃家渊、草房关、胡汾沟、黄水套最为险要。

1.3 现有水利工程及险段基本情况

该段河道右岸为荆江分洪区围堤之荆南长江干堤，属国家二级堤防。自荆南长江干堤加固工程实施以来，黄水套—郑家河头一带实施了护岸工程，南五洲覃家洲、草房关一带仅有零星的砌石护岸。主要的水利及码头设施有南五洲水闸取水口，黄水套新闸、黄水套水文观测站、南五洲砖瓦厂简易码头，黄水套分洪专用滑坡式码头，黄水套渡口等。

黄水套—郑家河头险段上起柳梓河出口，下抵吴量庵泄洪口，桩号615+460—620+775，长 5 315 m。该段江面宽阔顺直，河道深泓线摆动频繁，河床冲淤变幅较大，现滩宽最窄处仅18 m，目前仅初步控制住岸线的进一步崩坍。

戚家台—胡汾沟险段上起新江村，下抵农丰村，桩号23+000—32+500，长9 500 m。1957年开始北岸流速滞缓，泥沙开始淤积，洲滩形成并日渐扩展增高，河泓不断南移，南岸连年崩塌。1960年以来曾19次退堤，退堤长度16 km。至2011年止，每年均有崩岸发生，目前仅初步控制住岸线的进一步崩坍。

1.4 近期河床演变

长江科学院曾在其分析河段内布设了11个断面(见图1)，经对河段右岸有一定影响的5#断面—7#断面的分析，5#断面—7#断面右岸的近岸河床近年来总体上呈冲刷状态，其中5#断面右岸的近岸河床冲刷，6#断面右岸近岸河床呈单向下切型，7#断面右岸近岸河床则呈冲淤交替。覃家渊、张家榨、草房关受主流的冲刷及侧向侵蚀影响较大，草房关—胡汾沟一带的近岸河床除尚处冲刷期不容忽视外，蛟子渊边滩及新厂边滩的淤长也将对其产生一定的负面影响[4]。

2 航道整治工程对河道右岸的影响

2.1 航道整治工程的水位影响

根据长江科学院的平面二维水流数学模型[2]分析，在防洪设计洪水位流量下，最大壅高值1.8 cm，Z1#—Z5#潜坝影响范围上游250 m，下游100 m，Z6#—Y1#坝及Y2#护滩带影响范围上游500 m，下游250 m，此壅高值对右岸的防洪影响甚微。

2.2 航道整治工程的流速影响

长江科学院的分析[2]表明，在整治水位流量下，工程右侧工程掩护区外流速增加，流速增加值一般为0.01 m/s～0.2 m/s，最大增加值为 0.31 m/s，Z1#—Z5#潜坝流速影响范围上游400 m，下游1 300 m，Z6#—Y1#潜坝、Y2#护滩带的流速影响范围上游1 500 m，下游1 100m，在此流量条件下，河道主槽流速增大，增加值一般为0.01 m/s～0.1 m/s，右岸流速增加值一般为0.01 m/s～0.05 m/s，对右岸的防洪影响不大。

2.3 河道深泓线的变化

三峡水库蓄水后，荆江河段将处于长时段冲刷，深槽冲深，可能使护岸段近岸岸脚冲刷，滩槽高差加大，岸坡逐渐失稳，以致发生崩岸险情[5]。根据南京水利科学研究院的动床模型试验[6]，该工程实施后，过渡段的下段稳定在覃家渊—张家榨一带，结合郝穴矶头群、Z1#—Z5#潜坝的挑流作用，河道深泓线将进一步向右岸偏移，顶冲点也将上提到戚家台下游附近，在Z6#—Z7#潜坝及Y2#护滩带的综合影响下，河道深泓线则向草房关-胡汾沟靠移，尤其是草房关将和覃家渊一样受到顶冲、下切及侧向侵蚀的多重影响。

2.4 边滩的变化

三峡工程蓄水运用后，黄家台至郑家河头一带边滩仍存在遭冲刷的可能性[7]。南京水利科学研究院主要对蛟子渊边滩做了动床模型试验，试验结果[5]表明，该工程实施后，蛟子渊滩头呈现缓慢淤积的态势，30 m线滩头上延1 600 m，这将加剧对张家榨-草房关的冲刷，蛟子渊边滩的淤长有利于新厂边滩的发育，从而加剧对黄水套—郑家河头的冲刷。

3 航道整治工程对右岸影响的综合评价

3.1 航道整治工程对右岸近岸河床的影响

该河段航道整治工程5道潜坝的作用，使主流从九华寺开始过渡到右岸的覃家渊一带，随着河道主泓线进一步南移，顶冲点上提，戚家台下游—胡汾沟的冲刷加剧，尤其是覃家渊—草房关受到较大影响，新厂边滩的发育也增加了黄水套—郑家河头河床的不稳定因素。

3.2 航道整治工程对右岸岸线及护岸工程的影响

(1)该河段内右岸土体结构松散，抗冲刷能力差，在迎流顶冲、河道主泓线向右岸逼近的情况下，受水流的冲刷及侧向侵蚀的影响和波浪的淘刷，覃家渊—草房关的岸线呈现不稳定状态。

(2)6#断面 2002年—2004年最大冲刷深度12.0 m，该河段航道整治工程运行期间将进一步对覃家渊—张家榨一带的护岸工程造成不利影响，而对黄水套-黄水套护岸工程的影响则有待于根据其后的实测资料做进一步的评价。

3.3 航道整治工程对河道行洪的影响

该河段航道整治工程为低水整治建筑物，在防洪设计洪水条件下，修建潜坝减少过水面积最大为600m3，占工程前河道行洪断面面积的3%，工程后河道水位和流速的变化主要在工程附近局部范围，水位最大壅高值小于2.0 cm，不会对河道行洪产生明显不利影响，但在汛期，由于主航道贴近右岸，大型船队及船舶过往的波浪对右岸的堤坡及护岸工程产生一定的淘刷，对右岸的防洪产生不利的影响。

3.4 航道整治工程对右岸水利工程及设施的影响

该河段航道整治工程的主要作用是使主流从九华寺开始过渡到南岸，并使蛟子渊边滩抬高成为一完整高大的边滩，以满足周天水道设计水位下的最小航道尺寸，该工程运行期间，不会造成右岸的淤积。对黄水套闸、黄水套分洪专用滑坡式码头、黄水套渡口的运用不会产生不利影响，但在主泓南移的影响下，对黄水套闸、黄水套分洪专用滑坡式码头的临江面翼墙及其它设施有可能造成一定的冲刷从而导致个别部位的坍塌、损毁。

4 结 语

(1)周天河段航道整治工程的潜坝群和护滩带虽属低水整治，却进一步改变了河床的自然边界条件，在郝穴原有矶头群及航道整治工程的潜坝和护滩带的综合作用下，受其挑流影响，河道深泓线将进一步向右岸逼近并加剧对右岸近岸河床的纵向下切和侧向侵蚀及沿程冲刷，尤其是覃家渊—草房关受到的影响最大。应对戚家台—胡汾沟一带采取加固防护措施，其中对覃家渊—草房关进行重点守护。

(2)护滩带的构筑将抬高蛟子渊边滩并有利于新厂边滩的发育，这将对黄水套—郑家河头的护岸工程产生不利影响，同时，黄水套闸及黄水套分洪专用滑坡式码头的进口段将受到一定程度的淘刷。

(3)该处航道整治工程的潜坝群，在防洪设计水位条件下对河道行洪无明显不利影响，但在中、高水位期间，由于主航道贴近右岸，大型船队及船舶过往的波浪也将对右岸的堤坡及护岸工程产生一定淘刷与冲击。应对戚家台—胡汾沟及黄水套—郑家河头近岸河床进行常年监测，出现不利因素时及时采取相应工程措施。

[1]长江航道设计研究院.长江中游周天河段航道整治控导工程可行性研究报告[R].武汉:长江航道设计研究院，2004.

[2]长江科学院.长江中游周天河段航道整治控导工程防洪评价报告[R].武汉:长江科学院，2005.

[3]高志斌，陆玉琴，王春周.三峡坝下游荆江河段泥沙组成分析[J].水利与建筑工程学报，2009，7(4):105-108.

[4]杨梦云.论上荆江河控中南五洲崩岸整治的必要性[C]//董晓伟.长江堤防建设管理及护岸工程论文集.武汉:长江出版社，2006:254-261.

[5]段光磊，余文畴，龙 慧.荆江大堤护岸险工典型矶头近岸河床演变分析[J].泥沙研究，2007，(6):32-38.

[6]南京水利科学研究院.周天河段动床模型试验[R].南京:南京水利科学研究院，2004.

[7]姚仕明，黄 莉，洪 建.长江中游周天河段河床演变分析[J].人民长江，2006，37(7):50-53.