周东泉+田志军+陈静茹+周静姝
摘 要:长江干流横贯江苏,是全省生产生活用水和南水北调东线工程的水源地。沿江两岸是全省经济最发达的地区。保障河势稳定和防洪安全对江苏十分重要。历史上,长江干流江苏段河势变化剧烈,曾发生多次严重崩岸及河道的变迁。江苏治江60年,彻底改变了河势大幅度摆动的局面,中等洪水年份保持了大部分河段的基本稳定,成就巨大。同时,河道治理工程规划、设计、施工、管理也均得到很大的发展。展望未来,河道整治工程设计应体现生态设计理念,为水生和陆生生物提供必要、安全的自然生存空间。
关键词:长江干流 江苏 治江成就 简述 展望
1.基本情况
长江干流自西向东横贯江苏全境,总长432.5km,是两千多年来长江河口逐渐向海域延伸而形成的,河道平面形态总体上呈江心洲发育、宽窄相间的分汊型河段。江岸由表层河漫相和中深层河床相沉积组成,土层抗冲能力弱。自上而下分为南京河段、镇扬河段、扬中河段、澄通河段、河口段五个河段,均为《长江流域综合规划(2012-2030)》确定的重点治理河段。
两岸在获得长江赐予宝贵资源和丰厚利益的同时,崩岸导致的灾害也十分严重。上世纪50年代至今,有记录的崩岸次数达267次,其中1951~1960年14次,1961~1970年3次,1971~1980年18次,1981~1990年58次,1991~2000年116次,2001~2015年58次。崩岸险工60多段(处),累计坍失土地350km2,坍失集镇51个。
长期以来,防洪、挡潮、崩岸治理一直是全省保障沿江地区安全、支撑经济社会发展和资源环境命脉的重要任务。
2.河势控制规划及治理历程
根据长江流域历次河势控制规划,长江干流江苏段河道治理工程经历了局部保坍、重点部位控制、初步治理三大阶段,累计护岸长度约400km,完成块石量3510万m3,柴排面积247万m2,铰链排36.8万m2,四面六边体28.2万架。
第一阶段(局部保坍):上世纪50至60年代,依据《长江流域综合利用规划要点报告》、《长江中下游干流河道整治规划要点报告》,开展了以应急防洪保坍为主的治理,主要实施了下关、浦口、青龙港沉排护岸,海门、启东的丁坝群护岸及常熟、太仓海塘工程(据史籍记载,海塘始建于元代,经过明、清两代,逐渐完成)等。
第二阶段(重点部位控制):上世纪70年代,依据长江中下游重点河段河势规划,开展了下关、浦口、六圩、老海坝、嘶马、龙门口、和畅洲等段重点部位的丁坝(六圩弯道、嘶马弯道、福姜沙右汊、老海坝、启东沿江)、沉排(下关、浦口)、平顺抛石护岸工程。
第三阶段(初步治理):上世纪80年代开展南京河段、镇扬河段初步系统整治的第一期工程(集资整治工程);90年代实施节点控制应急工程,分别在南京河段的七坝上(林山圩),镇扬河段的和畅洲东北角、孟家港,扬中河段的嘶马弯道、小决港、录安洲,澄通河段的安宁港、老海坝(九龙港至十一圩)、如皋中汊(长青沙)、徐六泾等节点岸段实施了护岸加固工程;接着又在江堤达标建设的同时,实施南京河段下关浦口沉排护岸加固、南京河段二期整治、镇扬河段二期整治、澄通河段近期整治、扬中河段近期整治、河口段近期整治、太仓边滩整治和节点防护等工程。本世纪以来,主要实施南京河段三期整治工程、新村沙水域综合整治工程、防汛抢险应急工程等。
3.崩岸险工成因分析
长江干流江苏段河道岸坡由二元结构组成,上层粘性土在水流作用下一般难以被冲动,而下层细砂则比较容易达到起动状态,并随水流发生输移,岸坡逐渐变陡,最后导致河岸失去稳定而发生崩岸。因此,崩岸发生的区域主要位于河床演变相对剧烈的河道束窄段或水流顶冲段。主要影响因素是:①水流顶冲;②滩槽高差大、岸坡陡;③河床抗冲能力弱;④陆域岸坡荷载大,河岸附近打桩振动等。
崩岸险情大致分为六种情况:①由于河势变化所引发的崩岸险情;②局部水域河道窄深,河道断面过流能力不足,遭遇大洪水,发生崩岸险情;③因丁坝坝身短、间距大,绕流而引发的局部崩岸;④河口地区遭遇强风暴潮而引发的崩岸;⑤由于地质条件较差,或遭遇水位骤降,或非法采砂等原因而引发的局部崩岸;⑥三峡水库蓄水运用后,清水下泄,河床刷深导致局部已建护岸工程失稳引发的局部崩岸。
4.河道治理建设成果
江苏治江60年,彻底改变了历史上河势大幅度摆动的局面,中等洪水年份保持了大部分河段的基本稳定,成就巨大,基本满足沿线经济布局和港口码头、引排水口等基础设施及航运的正常运行。同时,河道治理工程规划、设计、施工、管理也均得到很大的发展,具体表现为:
(1)河道观测技术产生了巨大的飞跃
随着科学技术的发展,河道观测定位仪器由经纬仪、水准仪逐步升级为全站仪、GPS定位系统,水深测量由铅垂法升级为回声测深仪,地形图也从人工绘制升级为通过GPS配套软件以及专业测绘软件实现电脑成图。并由单一的水下地形观测逐步拓展到采用ADCP结合GPS罗经的流量和分流分沙測验、水环境监测、水生态监测,初步实现在线监测,在河道治理规划、设计中发挥重要的作用。
(2)护岸工程技术得到很大的发展
长江委历来非常重视长江中下游护岸工程,上世纪70~90年代曾经召开过5届长江中下游护岸工程经验交流会,在总结沿江各省市护岸工程规划、设计、施工及管理实践经验和观测研究成果的基础上,于1992年发布《长江中下游护岸工程技术要求》(试行稿),《河道整治设计规范》(GB50707-2011)也于2011年正式发布,实现了护岸工程规划、设计、管理的规范化。
(3)护岸工程材料不断出新
上世纪90年代以前,护岸材料主要以土工织物砂枕、梢料 (柴枕、柴排、柴帘、沉梢坝、沉树)、抛石为主。
上世纪90年代后,护岸材料出现了模袋砼、尼龙绳铰链排、钢筋砼铰链排、系混泥土块软体排、砂肋软体排、正四面体混凝土土块等。
进入本世纪以来,生态护岸工程材料逐步出现,如格宾、雷诺护垫、快速植生垫、四面六棱透水框架、主动式钩连体、赛克格宾等。
(4)护岸工程施工工艺不断提高
护岸工程施工要求材料均匀、平整地覆盖河床。
进入本世纪以来,我省已实现从人工散抛、平板驳配合浮吊船抛投,逐步升级为沉箱式水下网兜抛投、管道式投送抛投等施工工艺,将护岸材料直接抛投到河床表面,循环作业后在河床形成连续抗冲体,克服了水上抛投受水深、流速影响的弱点,更好地满足护岸工程施工“抛准、抛匀”的要求。
5.展望
长江干流江苏段属亚热带湿润季风气候,水热条件良好,是很多重要水生和陆生生物的生存场所。江心洲周围滩涂、湿地、水域受长江淡水径流和海洋咸水潮汐的交互作用,形成独特而复杂的生态环境,为各种水生、陆生生物提供了多样的栖息、觅食和繁殖场所。
围绕生态文明建设要求,在河道整治工程设计中,应进一步树立生态设计理念,融合现代水利学、环境学、生物学、生态学、美学等学科,在保证护岸工程具有安全性和耐久性的同时,兼顾工程的环境效应和生物效应,将护岸结构由过去的硬质结构逐步改造成为自然河岸或具有自然河岸“可渗透性”结构,满足水体和土体、水和生物相互涵养,适应生命栖息和繁殖,保护、创造生物良好的生态环境,为水生和陆生生物提供必要、安全的自然生存空间。
参考文献:
[1]周东泉,等.江苏长江险工岸段治理调查研究.江苏省水利工程规划办公室.江苏省水利勘测设计研究院有限公司,2016年6月.
[2]周东泉,等,长江干流江苏段崩岸应急治理工程可行性研究报告,江苏省水利勘测设计研究院有限公司.长江勘测规划设计研究有限责任公司,2016年6月.
[3]余文畴,卢金友.长江河道崩岸与护岸.中国水利水电出版社,2008年8月.
[4]周东泉,等.江苏长江重点岸段冲淤变化分析报告(1998~2014年).江苏省水利工程规划办公室.江苏省水利勘测设计研究院有限公司,2016年3月.