长江南京以下12.5 m 深水航道治理工程仪征水道整治效果分析

寇军

（1.交通运输部长江口航道管理局，上海 200003；2.长江南京以下深水航道建设工程指挥部，江苏 南京 210017）

0 引言

长江是我国第一大河，具有优越的航运价值，对沿江地区经济发展起着重要的支撑作用。2005年长江航道局对长江南京—浏河口河段实施了10.5 m深水航道建设工程，南京—江阴河段按照实际水深10.5 m维护，设标宽度为500 m，其中和畅洲右汊航道最小设标宽度为200 m；江阴—浏河口河段按照理论最低潮面下10.5 m维护，设标宽度为500 m，其中福南水道最小设标宽度为200 m。随着江苏沿江港口的快速建设和港口吞吐量持续增长，现有10.5 m航道已无法满足沿江经济和社会可持续发展的迫切需要。

为贯彻落实长江经济带发展战略，充分发挥长江黄金水道优势，国家提出了建设长江南京以下12.5 m深水航道工程的目标。长江南京以下12.5 m深水航道建设工程是“十二五”和“十三五”时期全国内河水运建设规模最大、技术最复杂的国家重大工程，在全国水运建设中具有举足轻重的示范作用[1-3]。长江南京以下12.5 m深水航道建设工程分期实施，一期工程建设江苏太仓—南通河段12.5 m深水航道，工程已于2015年12月竣工验收；二期工程河段全长227 km，在长江下游福姜沙、口岸直、和畅洲和仪征水道实施航道整治工程，使12.5 m深水航道由南通天生港区上延至南京新生圩港区。

长江下游江阴至南京河段河道宽窄相间，窄深河段一般受山丘矶头控制而河槽稳定，宽浅河段则江宽流缓而多洲滩，一般以2个或多个汊道的分汊河段为主。仪征水道位于长江下游冲积平原河流段，水位变化受径流和潮汐的影响明显，河床底质以粉细沙为主，泥沙易冲易沉，地形冲淤变化较为敏感[4-6]。目前，在长江下游潮汐分汊河段实施大型航道整治工程尚不多见。鉴于航道整治效果是开展工程评价的重要依据，本文基于实测地形和水文资料分析，辅以数学模型研究，分析长江下游仪征水道航道整治工程实施后的整治效果，为类似工程的设计和施工提供参考。

1 河道概况

仪征水道上段三江口—泗源沟，长10.5 km，为单一型河道；世业洲汊道为双分汊型河道，自泗源沟至瓜洲渡口，长24.7 km，右汊为主汊，为曲率适中的弯曲河道，平均河宽约1 450 m，是长江南京以下深水航道主航道所在；左汊为支汊，为顺直型河道。长江主流出仪征弯道后，由左向右过渡到世业洲右汊，主流沿右汊下行至龙门口附近与左汊支流汇合后，又向左逐渐过渡到六圩弯道（图1）。

图1 仪征水道河势图Fig.1 River regime of Yizheng waterway

2 工程简介

2.1 工程总平面布置

近年来仪征水道世业洲右汊进口主流左摆，导致世业洲右缘低滩冲刷，深槽淤积，右汊中上段航道宽度不足[7]。针对目前存在的碍航问题，结合该河段航道条件的发展趋势以及长远的建设目标，长江南京以下12.5 m深水航道二期工程确定仪征水道航道整治工程的总体思路为[8]：

1）守护世业洲洲头低滩，控制左汊进口段河床进一步下切，稳定汊道分流格局；

2）守护世业洲右缘低滩，塑造有利的滩槽形态，适当调整右汊进口段流场，增大右汊中上段航槽水流动力，改善航道条件。

仪征水道整治建筑物包括世业洲头部潜堤、头部潜堤两侧丁坝、世业洲右缘丁坝及左汊护底带等（图1，表1）。

表1 仪征水道整治建筑物布置说明表Table 1 Arrangements of regulation structures in Yizheng waterway

2.2 预期整治效果

根据初步设计阶段模型试验成果预测[8]，工程实施后，世业洲洲头守护区域及世业洲右缘工程区域流速普遍减小；右汊航槽内流速增幅为0.01～0.18 m/s，其中大道河口至马家港浅段航槽内流速增幅明显；左汊河槽内流速普遍减小，整治建筑物坝头附近局部流速有所增大。世业洲左汊分流比有所减小，相应地右汊分流比有所增大，各级流量级下，世业洲右汊分流比增加1.21%～3.95%。

工程实施后，世业洲头部潜堤和南北侧丁坝起到了稳定洲头低滩的作用，世业洲洲头基本稳定，丁坝坝田间淤积，大水大沙年和平常水沙年，世业洲头低滩相对淤积幅度分别为0.80～2.45 m和0.10～0.74 m。右汊河槽普遍冲刷，浅区段航槽内均有一定幅度的冲刷，中水中沙年冲刷深度0.1～0.59 m，大水大沙年冲刷深度0.1～1.14 m。平常水沙年份，右汊浅区航道宽度基本能够达到建设标准，但大水大沙年便民河口—马家港一带航宽不足500 m，需辅以疏浚措施。

3 航道整治效果

长江南京以下12.5 m深水航道二期工程实施后，仪征水道航道尺度由10.5 m提升至12.5 m（航行基准面），航道宽度500 m。世业洲头守护工程稳定了洲头低滩，重塑了洲头滩槽格局；世业洲右缘丁坝守护区域以淤积为主，右侧航槽内河床冲刷下切，航道条件改善；世业洲左汊分流比减小，进口、中下段冲刷得到有效控制，基本达到了工程整治目标。

3.1 分流比变化

二期工程实施前，世业洲左汊分流比上升，左汊10 m深槽全线贯通，中段深槽展宽，深水航道所在的右汊分流比下降，深槽淤积，特别是右汊进口段12.5 m深槽中断，河道形态向宽浅方向发展。二期工程实施后，世业洲左汊分流比持续增加的态势得到遏制，根据实测分流比资料，左汊分流比从工程实施前2015年5月的40.7%减小至目前的38.1%，减小约2.6%，右汊实测分流比则相应增加，分流比调整幅度基本符合预期。

3.2 工程实施前后地形变化

二期工程实施前，由于上游泗源沟一带主流左偏，世业洲汊道分流点有所下移，右汊进口段深泓左偏，导致世业洲洲头及右缘边滩冲刷后退。以2013—2015年的地形变化为例，世业洲洲头冲刷幅度在1～2 m之间，洲头10 m等深线有10 m左右的小幅后退。世业洲洲头冲刷使得右汊进口段深槽略有淤积，大道河口—马家港对开的世业洲右缘边滩冲刷2 m左右，深槽内淤积1.5 m左右；右汊中下段呈现边滩淤长、深槽冲刷的态势。世业洲左汊则由于入流条件的改善，河槽总体呈冲刷态势，冲刷幅度在0.5～3 m不等，10 m深槽在中段向南侧拓宽80～260 m不等。

2015年12.5 m深水航道工程开始实施，2015—2017年整治工程实施期间，世业洲洲头由冲转淤，淤积幅度在1.5 m左右，10 m以浅洲头上提约360 m；世业洲右缘边滩得到了较好守护，洲头右缘丁坝坝田内淤积3～5 m。世业洲右汊进口段航槽水深条件得到了明显改善，深槽冲刷幅度在1～3 m之间，右汊中下段（高资港以下）则冲淤交替分布，冲淤幅度在0.5～1.5 m之间。世业洲左汊总体虽仍以冲刷为主，但进口段十二圩—郭庄之间的深槽区域出现了一条淤积带，淤积幅度在0.3～1 m之间（图2）。

图2 仪征水道地形冲淤变化图（2015—2017年，工程实施过程中）Fig.2 The topographic changes in Yizheng waterway during the engineering construction from 2015 to 2017

2017年，整治建筑物完工后，仪征水道整治效果逐步显现。2017—2018年间，世业洲洲头淤积1 m以上，右侧坝田区域淤积2 m左右，世业洲洲头分流点上提并渐趋稳定。世业洲左汊河床除进口段局部及出口段附近有冲刷外，自十二圩—土桥北岸已形成了一条淤积带，淤积幅度在2～5 m之间，左汊10 m以深河槽容积从2017年的 58.4×106m3减小为 2018 年的 57.5×106m3。右汊深槽上段（大道河口—马家港对开）仍持续冲刷，冲刷幅度在1～3 m之间，中段深槽内冲淤交替分布，出口段（润扬大桥附近）深槽冲刷2 m左右；右汊10 m以深河槽容积明显增加，从2015年工程前的 116.3×106m3增加至 2017 年的 127.1×106m3，工程完工后，河槽容积变化较小（图3）。

图3 仪征水道地形冲淤变化图（2017—2018年，工程完工后）Fig.3 The topographic changes in Yizheng waterway after the engineering construction from 2017 to 2018

综上所述，深水航道工程实施前，世业洲洲头冲刷后退，左汊深槽冲刷发展，右汊进口淤积，右汊的航道水深条件变差。二期工程仪征水道航道整治工程实施后，世业洲洲头冲刷后退的态势得到遏制，分流格局趋于稳定，世业洲左汊冲刷减缓，河槽容积减小；世业洲右缘低滩得到守护，进口段深槽冲刷，河槽容积增加，航道水深条件逐渐好转，航道整治效果符合预期目标。

3.3 航道流速变化

根据仪征水道工程前后流场变化（图4）分析，工程实施后，世业洲洲头守护区域及世业洲右缘工程区域流速减小约0.05～0.2 m/s；受头部潜堤南侧及世业洲右缘丁坝挑流作用影响，右汊进口段航槽内流速普遍增加，且水流流向有所南偏，与航道轴线夹角减小1°～3°，船舶航行条件有所改善；左汊河槽内流速普遍减小，幅度在0.05～0.1 m/s。

航道沿程流速分布（图5）表明，二期工程实施前，右汊进口处动力相对较弱，泥沙淤积形成碍航浅段；工程实施后，右汊进口段航道内流速明显增加，最大增幅可达0.2 m/s，浅段动力显著增强，航道水深条件变好。

图4 整治建筑物实施后大范围流场变化Fig.4 The variations of large-scale flow fields after building the regulating structures

图5 航道沿程流速变化Fig.5 The variations of flow velocities along the navigation channel

工程前，除分流口附近横流稍大（约0.6 m/s）外，右汊航道沿程横流均在0.2 m/s以内；工程后，受头部潜堤南侧丁坝挑流，水流流向与航道走向更为平顺，航道横流总体有所减小，船舶航行条件有所改善（图6）。

3.4 航道维护

图6 航道沿程横流变化Fig.6 The variations of crossflow velocities along the navigation channel

深水航道工程实施前，世业洲头部及右缘低滩大幅冲刷，导致世业洲右汊进口段主流左偏，深槽内淤积，右汊中段马家港一带12.5 m深槽缩窄，一度甚至出现中断的情况（表2）。随着长江南京以下12.5 m深水航道二期工程仪征水道整治工程的实施，右汊进口段河道宽度束窄、航道浅段动力增强，世业洲右汊航槽自上而下逐步冲刷发展，航道整治效果逐渐显现。2017年5月正值建筑物交工后，右汊12.5 m深槽重新贯通，最小航宽维持在260 m左右，但在马家港一带的河道中部存在12.5 m以浅的心滩，导致航段边线附近存在局部水深不足12.5 m的浅段。2018年2月世业洲右汊中上段继续冲刷，加之后续航道疏浚工程实施，马家港附近心滩冲刷消失，航道水深条件变好。目前，世业洲右汊进口段航道宽度基本保持在600 m左右（图7）。

表2 仪征水道航道水深不足12.5 m的浅段特征统计Table 2 The statistics of shallow segments in Yizheng reach with water depth less than 12.5 m

图7 仪征水道12.5 m深槽变化图（2013—2018年）Fig.7 Changes in 12.5 m isobathic line in Yizheng reach(from 2013 to 2018)

2018年4月24日，长江南京以下12.5 m深水航道二期工程交工验收，2018年5月8日进入试运行期。根据试运行期间的航道疏浚维护量统计，2018年5—12月期间，世业洲右汊的维护疏浚量为26.2万m3，其中5—10月的洪季期间维护量为19.9万m3，占全部疏浚量的75.8%，大道河口—马家港、龙门口附近局部航段仍有少量维护，航道水深条件得到明显改善。总的来说，世业洲右汊维护疏浚量相对较小，航道整治效果良好。

4 结语

长江南京以下12.5 m深水航道二期工程采用潜堤和丁坝的结构形式，守护世业洲洲头及右缘低滩，塑造有利的滩槽形态，适当调整右汊进口段流场，限制左汊进一步发展，增大右汊中上段航槽水流动力，改善航道条件，达到12.5 m深水航道上延至南京的目标。

二期工程实施后，世业洲头守护工程稳定了洲头低滩，重塑了洲头滩槽格局，世业洲左汊分流比减小2%～3%。世业洲右缘丁坝守护区域以淤积为主，右汊进口段河床冲刷下切，航道尺度由10.5 m提升至12.5 m，航道水深条件改善；进口段航槽内流速增加0.2 m/s，航道内横流减小1°～3°，船舶航行条件也有明显改善，达到了工程整治目标，整治效果显著。