长江南京新济洲河段整治工程初期河势响应分析

2023-06-09 16:13吴张勇曹双史常乐
水利水电快报 2023年4期
关键词:深槽护岸冲刷

吴张勇 曹双 史常乐

摘要:

长江南京新济洲河段整治工程实施后改变了原有的河流边界,对局部河势造成一定影响,且经过2020年流域性大洪水后,需要从整治工程安全稳定性及河势变化方面研究河势响应性调整情况。基于整治工程方案及实施时间、新济洲汊道段河势演变分析、近期水情,并结合实测1∶2 000大比例监测成果,从平面变化、断面变化、冲淤分布、岸坡比变化等4个方面分析了该河段整治工程初期在不同量级洪水下的冲淤变化,对冲淤变化成因进行了探讨。结果表明:新济洲河段河道宏观河势处于冲淤交替态势,整治工程区左汊1、右汊1、右汊2在近期河势变化处于河床调整变化的正常范围之内,岸线及堤防近期仍处于相对安全的态势。研究成果可为工程管养及应急治理提供技术参考。

关键词:

河势分析; 冲淤变化; 河道整治; 长江南京河段

中图法分类号:TV85

文献标志码:A

DOI:10.15974/j.cnki.slsdkb.2023.04.008

文章编号:1006-0081(2023)04-0045-08

0 引 言

长江下游干流河段为冲积平原河流,河道坡度较缓,水流从上游挟带的泥沙因水流流速减缓而沉积,在潮汐与径流共同作用下,江中沙洲丛生,形成了大量洲滩[1]。新济洲河段内从上而下分布着新生洲、新济洲、子母洲和新潜洲。洲滩发育,演变频繁。自1865年以来新济洲汊道内新生洲淤长,在新济洲洲头形成分水鱼咀并发展,新济洲洲尾至汇流段河道展宽。

自20世纪70年代以来实施了长江新济洲汊道整治工程。近年来,不同年份陆续对新济洲不同部位进行了工程守护,主要型式有抛石及沉排护岸、导流坝工程、封堵工程等。涉水及整治工程实施初期,由于河道边界的突然改变影响了局部流速场分布。一般而言,整治工程初期河道响应性调整较为积极,随着时间的推移,河道边界会随水流结构的改变进行自适应调整,逐步建立新的水流-河道边界平衡状态[2]。

张晓雷等[3]认为。不同量级洪水对河道冲淤变化有明显的影响,对河床调整起着至关重要的作用。2020年长江流域发生了全流域性大洪水,南京段水位达到了历史最高值,新济洲汊道整治工程河床调整受到大洪水的影响,发生剧烈的冲淤变化,影响到整治工程的稳定。

2021年洪水较2020年洪水偏小,洪水量级相差大,整治工程后的河道自然调整在经历两场不同量级的洪水后会发生不同程度的变化,洪水反作用于整治工程,使治理工程出现不同程度的冲毁。因此,需要密切关注两场洪水后的河势变化,对可能出现险情的部位进行预警。臧英平等[4]提出了长江南京段河势分析方法,从剖面分析、冲淤分析、坡比分析、深泓分析等方面对南京段河势演变进行剖析。

本文在上述研究基础上,以2020年和2021年两次不同量级洪水为例,建立新济洲汊道冲淤变化分析系统。结合上游小黄洲分流比、新济洲汊道分流比变化,从新济洲汊道整治工程局部位置深槽平面变化、断面变化、岸坡比变化、冲淤变化等方面分析新济洲汊道在2020年汛期、汛后和2021年汛前、汛后不同量级洪水下的冲淤变化,并探讨了成因。根据冲淤结果及成因提出管养措施及应急治理的具体建议。

1 新济洲河段概况

长江南京新济洲河段上承马鞍山河段,下接南京河段,起迄端相对狭窄,中部宽阔。新济洲河段起始端和尚港(慈湖河口)为苏皖两省分界点,至终端下三山干流长25 km。河段为顺直分汊河型,中部河身宽阔,最宽处达4.6 km,河段内从上而下分布着新生洲、新济洲、子母洲和新潜洲。河段内左岸有石跋河、驻马河,右岸有慈湖河、铜井河、立山河(被填埋,只留暗涵管)等注入长江,各河均为小河流,对长江流量基本没有影响。目前,新生洲及新济洲上均已无人居住,处于不设防状态,河段内河漫滩相对狭窄,除末端左岸七坝上下约7 km江岸于20世纪70年代起陆续进行抛石护岸工程外,洲滩基本仍处于自然演变之中[5]。南京河段新济洲汊道河势及整治工程分布见图1。

南京河段位于扬子准地台南京凹陷中部。新济洲汊道段位于扬子准地台,宁镇弧顶点偏西侧,次级构造属马鞍山隆起,河道走向几乎与纵向大断裂一致。

2 新济洲河段整治工程

南京河段二期河道整治工程,河道整治护岸总长62.59 km,其中新护19.85 km,加固42.74 km,八卦洲头围堤长5.94 km,涉及到新济洲段的整治项目有西江横梗护岸,长度为4.7 km;新济洲洲尾右缘护岸,长度为3.7 km;南岸铜井段护岸,长度为4.6 km。南京河段二期整治工程于2006年底完成并发挥作用[6]。初步控制了新济洲河段河势的急剧变化。南京河段河道整治工程位置见图1。

2013年底南京长江新济洲河段河道整治工程对新生洲洲头护滩、新生洲右缘实施雷诺护垫护岸工程。护岸总长度总计 1.7 km,雷诺护坎(滩)面积9.35万m2[7]。2014年对新生洲右汊实施全江段软体排护底工程,旨在控制右汊冲深发展,防止左汊萎缩,维护河势岸线稳定[8]。2014年实施新济洲头分水鱼咀沙被筑坝工程,旨在控制分水鱼咀发展,防止中汊水流汇入右汊造成七坝段顶冲压力增大[9]。2014年,实施新济洲河段河道整治工程,工程包括洲头导流坝工程和护岸加固工程两大部分。2021年实施新济洲西江横埂应急消险工程,均已完工。新济洲河段整治工程见图1。

3 新济洲段河势分析

3.1 水文情勢

长江南京河段新济洲汊道段属于感潮河段,洲尾下游约12.3 km为南京水文实验站。多年实测资料表明,该河段水位受长江径流与潮汐双重影响,主要受长江径流控制,一般每年5~10月为汛期,11月至次年4月为枯季,水位每日两涨两落,为非正规半日潮型,涨潮历时约3 h,落潮历时约8 h,水位年内变幅较大。

3.2 近期洪水情况

2020年,长江发生了新中国成立以来仅次于1954,1998年的流域性大洪水,长江干流发生5次编号洪水。其中,长江上游发生特大洪水,寸滩站洪峰水位居实测记录第2位,三峡水库出现建库以来最大入库流量;鄱阳湖发生流域性超历史大洪水;长江中下游干流监利至大通江段洪峰水位列有实测记录以来的第2~5位,马鞍山至镇江江段潮位超历史[10-11];2021年汛期(6~8月)长江流域降水总体上比正常偏少,但降水时空分布不均,旱重于涝;长江上游降水基本正常,中下游降水偏少[12]。2020年和2021年洪水量級相差很大,对新济州整治工程初期适应性河势调整影响较大。

3.3 分流分沙情况

进入新济洲汊道的水流自上游小黄洲分汊后分两股水流进入新济洲汊道,因此,新济洲汊道分流比变化受小黄洲分流比变化影响较大。上游小黄洲汊道右汊为主汊,左汊近60 a来大体经历了先衰后兴,然后逐步稳定的发展过程[13]。目前,最新资料表明左汊有所发展,左汊分流比为37.4%[14]。小黄洲分流比变化情况见图2。新济洲汊道1959年左汊分流比为61.5%,且呈发展趋势。20世纪70年代以后,受上游小黄洲汊道河势变化及两汊分流比调整的影响,新生洲左汊逐渐衰退,至1991年左汊分流比从1973年的68.5%下降到50%左右,从此由主汊转化为支汊,此后左汊分流比仍呈下降趋势。2000年以后,随着南京河段二期护岸整治工程的实施,新生洲左汊分流比下降速度有所趋缓,2015年新济洲头导流工程实施后,左汊分流比基本稳定在33%~38%之间[15]。相关资料表明:2020年12月左汊分流比为33.2%[16],新济洲左汊分流比变化见图3。

大通水文站水沙变化特征:三峡水库蓄水前,多年平均径流总量9 051亿m3,平均年输沙量为4.27亿t;三峡水库蓄水后,多年平均径流总量8 817亿m3,平均年输沙量为1.32亿t,径流总量变幅不大,但输沙量锐减,减幅为69.1%。三峡水库蓄水后,原水沙关系被破坏,“清水下泄”成为长江下游新水沙关系。

小黄洲汇流段距新生洲头较近,2014年实施新生洲洲头整治工程前,汇流段的河势受左汊的兴衰影响较大,其具体反映是大黄洲强烈崩退,导致小黄洲汊道汇流段到新生洲的过渡段深槽淤积和新生洲头后退。小黄洲左汊水流顶冲北岸小窝子一带,此处有干砌石护岸工程,对水流有一定的挑流作用,左汊水流受挑流作用由左岸向新济洲头过渡。近期,随着小黄洲左汊分流比的增大,小窝子一带的挑流作用增强,左汊主流逐渐过渡到新济洲右汊,致使新济洲右汊分流比增大。2019年实施小黄洲左汊口门守护工程,控制小黄洲左汊的发展,但近期分流比资料表明:小黄洲左汊分流比仍有较大增加,目前小黄洲左汊口门守护工程的工程效果未达预期,长期下去,会加剧新济洲汊道左衰右兴。

3.4 河床演变

如图3所示,新济洲左汊分流在1999年之前变化趋势为单行减小;1999~2006年,南京河段二期整治工程实施期间,左汊分流比减小速率有所降低;2006~2014年,南京河段二期整治工程实施以来左汊分流比有所走平;2014年以后,新济洲河段整治工程实施以来,左汊分流比仍呈交替降低。

(1) 深泓线。新济州汊道深泓线变化主要集中在新生洲洲头左缘,1999年以来,随着左汊分流比降低速率下降,左缘深泓线呈左右交替摆动。2014年以后,随着小黄洲左汊分流比的增大,小黄洲左汊主流受小窝子一带挑流作用增强,新济洲洲头左缘深泓不断右移。至2021年,左缘深泓线右移了约180 m。1999年以来,新生洲洲头右缘深泓线基本保持稳定。

(2) 0 m岸线变化。1991~1999年新济洲左缘0 m岸线崩退,骚狗山以上最大崩退70 m,骚狗山以下崩退较小。1999~2009年,随着南京河段二期河道整治工程实施完工,新济洲左缘变化不大,主流弯顶在左岸驻马河和骚狗山附近。2015年,陈山顶子上游的0 m线略有外淤,近岸的0 m闭合圈整体下移,平面尺度略有缩小。近两年来,新济洲右汊两岸的0 m线横向冲淤变化较小,加之右岸的陆续整治工程,平面形态总体处于基本稳定状态。

(3) -10 m深槽变化。1998年洲头-10 m左深槽下延至左汊口门,紧靠新生洲左缘的-10 m深槽槽首下移840 m,与新济洲-10 m深槽相连。右汊-10 m深槽与上游洲头分流段-10 m深槽贯通;2001年左汊口门-10 m深槽槽尾向下延伸1.1 km,与靠新生洲左缘的-10 m深槽槽首交错;2001~2006年左汊进口段相交错的-10 m深槽贯通,进口段以上-10 m深槽呈左冲右淤、以下-10 m深槽呈为左淤右冲;2006~2011年新生洲左汊-10 m深槽右缘基本稳定,左缘崩退,最大冲幅约360 m,位于与原-10 m深槽相交错的位置;2011~2016年-10 m深槽在洲头左缘回淤,最大幅度约150 m,左汊中段及以下微冲。2016~2021年-10 m深槽在洲尾左缘淤断,其余处变化较小;右汊在2001~2021年-10 m深槽在洲头右缘位置呈现左冲右淤,其他岸段总体变化不大。

(4) 断面变化。新济洲左汊断面形态较复杂,1991年以前左汊进口段断面形态基本呈“U”形,1998年后由于上游心滩尾部不断下延且在汊道左侧近岸滋生出心滩,使断面形态变为“W”形,1998年后新济洲左汊近岸河床基本呈左淤右冲、心滩不断淤高扩大的格局,近几年来左汊断面形态基本稳定,河床虽有冲淤但幅度有所减小。新济洲右汊部分断面深槽贴近左岸,2001~2011年断面整体呈微冲微淤、冲淤交替的发展趋势。2011~2016年,洲尾右缘断面最深点淤积抬高,2016~2021年,洲尾右缘断面最深点再次冲刷下切。

近期新济洲河道处于冲淤交替态势,随着上游河道的变化及整治工程的实施,河势总体上趋于稳定。部分河段特别是左汊洲头段及左汊中段处于主流贴岸区,深槽贴岸,岸坡较陡,水下存在历史上抛石形成的凸出点,局部起伏较大,属于崩岸易发的险工段。

4 局部冲淤变化分析

4.1 新济洲环洲冲淤变化

整治工程的实施改变了原有的河流边界,局部河势必然会有响应性变化,且这种变化在不同量级洪水下会呈现不同的发展趋势。整治工程局部段河床演变分析采用2020年和2021年两场不同量级洪水后的地形资料,在洪水的退水期及涨水期不同时期分析新济洲环洲河床局部冲淤情况,分为2020年汛期至2020年汛后,2020年汛后至2021年汛期、2021汛期至2021汛后,2020汛期至2021汛后4种情况进行冲淤計算。计算结果见表1。

冲淤变化结果表明:新济洲环洲在2020年洪水退水期总体冲淤上以淤积为主,但局部位置存在较大冲刷,冲深值达到了10 m以上,冲刷较大位置位于洲头两缘、右汊中汊及洲尾右缘;2021年洪水涨水期新济洲环洲总体冲淤平衡,洲头两缘及右汊中段仍存在较大冲刷。2021年洪水退水期新济洲环洲总体以冲刷为主,洲头两缘、左汊中段、右汊中上段及洲尾右缘均存在较大冲刷;2020年到2021年洪水后新济洲环洲总体以冲刷为主,冲刷主要位于洲头左右缘,洲头左缘形成了600 m×165 m范围的冲刷坑,最大冲刷达17.2 m。右缘护岸前沿位置形成了630 m×190 m范围的冲刷坑,最大冲刷达到了18.5 m。

4.2 工程局部冲淤变化

根据新济洲汊道整治工程分布情况,对汊道划区域进行冲淤分析,分析范围如图4所示,分为洲头、左汊1、右汊1、右汊2。

4.2.1 洲 头

(1) 冲淤分布。洲头2021年汛期到汛后,总体上冲刷约0.44 m,冲刷量为47.75万m3。洲头两缘护岸前沿冲刷较为严重。冲刷最深处位于洲头右缘护岸前沿,达到9.8 m。洲头区域深槽区冲刷较为剧烈,近岸边坡位置冲淤变化较小。

(2) 平面变化。洲头区域0 m岸线有一定的冲退,左右缘0 m岸线有一定的外淤。如图5所示,洲头左缘XJZL01至XJZL02断面间-20 m深槽,位于护岸前沿,目前深槽右缘线与2021年护岸工程前沿线基本重叠。2020年汛后-20 m上、下2个深槽贯通形成1个大范围深槽,深槽右缘向岸边逼近约50 m,面积较汛期扩大了90%;2021年汛期该深槽淤积缩小了30%,但深槽右缘仍处于向岸边发展逼近的趋势中。2021年汛后,该深槽左右缘冲刷扩大,面积扩大了75.3%。槽体右缘持续向岸边逼近,与2021年护岸工程前沿线基本重叠。XJZL02断面下游-20 m深槽范围为840 m×160 m,深槽右缘稳定在护岸前沿线位置,基本稳定,左缘在2020年汛后左冲了43 m,面积扩大了76.6%。2021年汛期左缘淤积右移74.6 m,面积缩小了34.3%。2021年汛后左缘左冲30 m,面积扩大了9.9%。

洲头右缘在2021年汛期冲刷初现-20 m深槽。2021年汛期范围为200 m×100 m,汛后冲刷扩大,该深槽面积扩大了60%。

洲头区域-30 m深槽位于洲头右缘XJZR01断面上,于2021年汛后冲刷出现,目前范围为73 m×35 m,左缘最近距离护岸前沿约46 m;2022年汛前洲头右缘深坑总体变化不大。

(3) 断面变化。新生洲头导流坝于2015年实施完工,施工后洲头右缘导流坝下游XJZR01断面近期以来保持持续冲刷,2015~2019年冲刷下切幅度较小,年平均下切约1.3 m。由于护岸工程的保护作用,冲刷坑逐渐向远岸位置移动至护岸工程前沿。到2020年汛期,此时冲刷坑位置位于护岸工程前沿,失去了护岸工程的保护作用,加上2020年流域性大洪水冲刷,XJZR01断面发生明显冲刷下切,约5 m。如图6所示,该冲刷坑最深点在2020年汛后下切1.5 m,2021年汛期下切约10.5 m,2021年汛后下切约4.8 m,2022年3月,深坑最深点已停止进一步切深,但近岸部位-10 m至深槽河坡仍有轻微冲刷下切。工程实施以来,深槽位置总体上表现为大幅下切,目前最深点较导流坝实施初期已下切了约25 m。

如图7所示:洲头左缘XJZL01断面在2020年汛期有个水下鼓包,在2020年汛后渐渐冲平,岸坡处有一定冲刷右移。2021年汛期边坡整体下切,平均切深约4.5 m。2021年汛后该断面边坡进一步下切,平均切深4 m。洲头左缘XJZL02断面边坡呈冲淤交替态势,移动幅度不超过3 m,边坡较为稳定,但其深槽位置冲淤变化较大,2020年汛后下切1 m,2021年汛期淤高约4.5 m。2021年汛后下切约4.8 m。总体上深槽位置表现为下切。

(4) 边坡比变化。洲头近岸边坡均缓于长江下游稳定岸坡经验值。自2020年汛期以后,各断面处于变陡趋势中,发展至2021年各断面部分区域边坡已接近长江下游稳定岸坡值。XJZR01断面-5 m以上边坡较缓,-5 m以下位置边坡较陡,随着时间推移该区域边坡进一步变陡,有滑坡风险。

洲头护岸工程于2014年开始实施,2021年对局部位置进行了增补。由于护岸工程的保护作用,近岸部位总体稳定,深槽位置长期处于冲淤交替态势,变化幅度较大,频繁的冲淤转变势必会对护岸工程稳定造成不利影响。2020年汛期以来左汊分流比小幅减小,洲头右缘处于持续冲刷态势。

由于洲头右缘深坑的持续下切,相关部门对此保持高度警惕,于2022年3月对洲头右缘进行了水下地形测量。测图显示:该深坑在2022年汛前已停止了进一步切深,但近岸部位-10 m至深槽河坡仍有轻微冲刷下切。

4.2.2 左汊1

(1) 冲淤分布。对比2021年汛期与2021年汛后测图,左汊1平均冲刷厚度约1.18 m,冲刷量为70.48 万m3。冲刷最深处位于XJZL04断面上,冲深约7.9 m。近岸呈冲淤交替分布,冲刷剧烈处位于深槽区。

(2) 平面变化。左汊1区域-20 m深槽贯穿整个区域,范围为1 700 m×230 m。近期深槽槽首及右缘基本保持稳定,变化之处在于槽首的上提下挫及左缘的左冲右淤。2021年汛后,槽首槽尾及右缘变化不大,槽左缘冲刷外扩,深槽面积较汛期增长了32.7%。

(3) 断面变化。左汊1各典型断面呈“V”形,近岸边坡保持稳定。深槽区近期来骤冲骤淤,XJZL04断面变化最为明显,在2020年汛后断面有明显的淤积抬高趋势,深槽区整体淤高约6.8 m。2021年汛期该断面持续淤高,深槽区整体淤高约6.2 m。在2021年汛后该断面转淤为冲,深槽区下切约6.2 m。整体上较2020年汛期淤高(图7)。

(4) 边坡比变化。左汊1近岸边坡略缓于长江下游稳定岸坡值。岸坡比集中在1∶2.2~1∶7.0。4个测次显示,该区域边坡比变缓与变陡交替出现,岸坡比变化相对稳定。该区域为崩窝易发区,虽然岸坡比相对稳定,但边坡较陡,且坡脚处存在深坑,随着深槽区的冲淤变化易造成边坡失稳进而形成滑坡。

左汊1区域为西江横梗护岸段下段,该段属南京河段二期河道整治工程,2006年底完成并发挥作用。该区域在2021年实施了应急消险工程。2020年汛期以来近岸岸线及深槽右缘边界线总体、深槽区及槽尾冲淤变化频繁。

4.2.3 右汊1

(1) 冲淤分布。对比2021年汛期和2021年汛后测图,右汊1平均冲刷厚度约为1.56 m,冲刷约146万m3,最大冲深位于XJZR03位置,冲深约为6.04 m。

(2) 平面变化。-20 m深槽贯穿整个区域,深槽左缘贴岸下行,右缘走势犬牙交错,槽首部分分布一些零星的-20 m深槽,左缘近期穿过整治工程。目前,深槽左缘较2020年汛期进一步左移,范围扩大。

(3) 断面变化。右汊1区域 XJZR02,XJZR03断面近岸边坡近期保持稳定,-15 m以下深槽近期先淤后冲。XJZR04,XJZR05断面边坡有一定的下切和左移趋势,幅度较小。-10 m以下深槽部分近期先淤后冲。右汊1局部区域近岸边坡略陡于长江下游稳定岸坡值。该区域上游部分陡过下游部分,尤其是XJZR03局部区域目前已陡于长江下游稳定岸坡值,近期边坡进一步变陡,有一定滑坡风险。XJZR04及XJZR05断面较上游情况略好,边坡在几个测次中逐渐变缓。

(4) 边坡比变化。右汊1近岸整体偏陡,但由于近岸有工程保护作用,近期变化较小。2020年汛期以来右汊分流比小幅增大,深槽左移且面积冲大,纵向表现为骤冲骤淤。

4.2.4 右汊2

(1) 冲淤分布。对比2021年汛期和2021年汛后测图,右汊2区域平均冲刷厚度约为0.40 m,冲刷量为49.99万m3,最大冲刷位置位于XJZR06断面处,冲深约8.4 m。该区域近岸以淤积为主,冲刷严重处位于深槽侧。

(2) 平面变化。该区域内-20 m深槽左缘等高线走势顺滑,右缘槽滩交替,等高线走势凌乱。冲刷变化为槽首与槽尾的上提和下挫,总体上该处深槽处于淤积缩小态势。

(3) 断面变化。右汊2各断面形态近岸边坡趋于稳定,呈冲淤交替态势,左右摆动幅度较小。冲深较大处均位于坡脚及其外侧,上游XJZR06,XJZR07断面较下游变化剧烈。XJR06,XJZR07断面深槽区在2020年汛后和2021年汛期有不同程度淤高。2021年汛后转淤为冲,深槽区整体下切。

(4) 边坡比变化。右汊2近岸边坡整体上偏陡,从几次边坡比变化值来看,除XJZR06断面变缓外,其余断面均为变陡趋势。XJZR07断面目前已接近长江下游稳定岸坡值,XJZR08,XJZR09断面坡脚处出存在深坑,目前情况并未得到改善,仍有一定的滑坡风险。

右汊2区域为新济州洲尾右缘护岸段,近期河势变化主要表现为近岸稳定,深槽区槽首及槽尾演变频繁,深槽淤小。

5 冲淤变化成因分析

5.1 分流比影响

新济洲汊道分流比变化受上游小黄洲河势影响变化较大,小黄洲左汊分流比经历先衰后兴。小黄洲分流比变化势必会对新济洲河势造成影响。近年来,小黄洲与新济洲左右汊分流比趋于稳定,新济洲汊道河势总体上趋于稳定,左汊分流比自2020年汛期以后稳步减小,局部位置存在较大冲淤变化,特别是随着右汊分流比的稳步增加,洲头右缘右汊冲刷增强,导流坝下游冲刷坑冲刷加剧。

5.2 洲体形状影响

新济洲面积约 8.5 km2,呈不规则的“三角形”形状。受新生洲体形状影响,经洲头导流作用进入新济洲汊道的左右汊水流均顶冲右岸,造成深槽均靠向右岸。左汊深槽逼近洲体,右汊深槽远离洲体。深槽区域受洪水影响作用较大,深槽區左汊1、右汊1、右汊2近期冲淤变化频繁。

5.3 地质土层影响

新济洲为南京长江上游段的江心沙洲,地貌属于长江下游冲积平原区,微地貌有堤内冲积平原、漫滩、河道及沙洲。新济洲汊道土层上部主要为粉土夹粉细砂,粉土夹粉质黏土层属于液化土层,地基液化等级为中等-严重,场地属对建筑抗震不利地段[17],泥沙抗冲能力差,河床稳定较差。在遭遇2020年、2021年不同量级的洪水冲击后,局部位置发生了明显的冲淤变化。

5.4 非自然因素影响

新济洲头右缘的冲刷是受坝下冲刷普遍规律支配,工程建成后坝下虽保持持续冲刷,但年际切深较为均匀。2020年11月后非洪水期坝下游冲刷幅度陡然增大,不排除其他非自然因素的叠加影响。

5.5 整治工程初期调整影响

新济洲护岸工程实施后,水动力边界改变,护岸工程位置局部河床存在自适应性调整的需求。近岸由于工程的保护作用,总体上变化较小。但水流的动力依然存在,会转而影响深槽区,导致各个区域的深槽区冲淤变化频繁[18]。洲头、左汊1、右汊1、右汊2等局部区域为整治工程所在区,原本就存在滩槽交错现象,整治工程实施后局部河床冲淤演变更为杂乱。

6 结 语

河势分析成果表明,新济洲河段近期分流格局、主流走势及近岸岸线总体处于相对稳定状态。环岛近岸河床处于整治工程实施以来调整期,冲淤变化频繁,部分河段特别是洲头左缘段及左汊中段处于主流顶冲区,深槽贴岸,岸坡较陡,局部岸段水下存在历史上抛石形成的水下土堆,局部存在一定起伏。

整治工程实施前5 a工程区下游局部河床整体呈相对均匀的单向冲刷反应,但2020年退水期之后的剧烈冲刷,不排除由自然因素和人为因素叠加影响造成。根据近期加密监测成果基本可以判断深坑的纵向下切已接近极限,但深坑向四周扩大进而威胁坝体根基稳定性的隐患仍需观察。

目前,洲头左右缘区域近期持续冲刷,已影响护岸工程的稳定,建议水行政主管部门及时采取工程措施,进一步加固护岸工程,以防已有护岸工程损毁的进一步扩大。新济洲左右缘及洲尾区域情势相对于洲头区域较好,但近期仍有一定幅度冲淤变化,局部河势变化也较为频繁,建议加强监测,根据监测结果必要时采取工程加固措施。

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(编辑:李 慧)

Analysis of river regime response in initial stage of Xinjizhou River Regulation Project of Nanjing reach of Yangtze River

WU Zhangyong,CAO Shuang,SHI Changle

(Lower Changjiang River Bureau of Hydrological and Water Resources Survey,Bureau of Hydrology,Changjiang Water Resources Commission,Nanjing 210011,China)Abstract:

The regulation projects of Nanjing Xinjizhou reach of Yangtze River had changed original river boundary and affected local river regime to a certain extent.After the regional flood in 2020,it is necessary to study the adjustment of river regime responsiveness in terms of the safety and stability of the regulation projects and the change of river regime.Based on the regulation engineering scheme and implementation time,the river regime evolution analysis of Xinjizhou branch section,recent flow situation,combined with measured 1∶2 000 scale monitoring results,the erosion and deposition changes of Nanjing Xinjizhou reach of Yangtze River under floods of different magnitudes in early stage of the regulation projects were studied from the aspects of plane and section changes,distribution of erosion and deposition and riverbank slope change.The cause of erosion and deposition change was analyzed.The results showed that the macro river regime of Xinjizhou reach was in alternating state of erosion and deposition.The recent river regime changes of left branch 1,right branch 1 and right branch 2 in the regulation area were within the normal range of river bed adjustment;shoreline and embankments would remain relatively safe in the near future.The analysis results can provide technical reference for water administrative departments in project management and emergency management.

Key words:

river regime analysis; erosion and deposition change; river regulation; Nanjing reach of Yangtze River

收稿日期:

2022-05-18

作者简介:

吴张勇,男,工程师,硕士,主要从事河道整治、水资源分析与论证工作。E-mail:760994570@qq.com

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