长江下游典型分汊河道演变规律与影响因素分析

渠庚 杨翰林 张捷 吴艳 栾华龙 潘茂太

摘 要：长江下游江心洲广泛发育分布，分汊河段较多，河道演变规律复杂。利用原型资料分析了鹅眉洲、世业洲典型汊道段深泓、断面和汊道分流比等变化特征，对比分析了分汊河道演变的主要影响因素。结果表明：三峡蓄水后鹅眉洲汊道段左汊持续发展，左汊分流比最高接近60%；世业洲汊道段具有类似的发展趋势，左汊分流比最高达到40.3%；鹅眉洲汊道段的演变具有周期性，潜洲向右淤展并靠鹅眉洲；世业洲汊道段左汊呈单向发展，左汊口门冲刷严重；各典型分汊河段的演变主要受到水文动力条件的变化、气候变化和人类活动的影响，其中潮汐作用是感潮河段冲淤演变较径流河段更剧烈的原因。

关键词：分汊河道；河道演变；安庆河段；镇扬河段；影响因素

中图法分类号：TV147                                               文献标志码：A

1 引言

长江下游干流河道自鄱阳湖口至长江口河段原50号灯标，总长约938 km，河道内江心洲广泛发育分布，分汊河段较多，约占河道总长70%，其中大通以上主要受径流作用，以下受径流和潮汐共同作用。随着上游控制性水库的建成运用，泥沙在水库中大量淤积，“清水”下泄对中下游河段造成较大的冲淤影响[1]，洲滩断面出现不同模式的演变趋势[2]。长江下游沿线人口众多、经济发达，对干流河道的保护与利用需求强烈。分汊河段是长江下游的主要河型，也是下游河道治理的重点和难点。目前，针对长江下游各典型分汊河段的演变规律，众多学者展开研究。实测资料表明分汊河道的冲淤演变与上游来沙和主支汊分流比有关[3]，水沙变化是分汊河段洲滩演变的外驱动力，而河段平面形态和滩群互馈机制是其内驱动力[4]，近期河道整治工程的实施维持了分汊河道的稳定[5-6]；陆齐等[7]针对安庆河段的近期演变特征，指出鹅眉洲汊道段中汊向右发展、右汊分流比减少的趋势将不利于河势稳定和岸线开发；仵宇凡等[8]根据历史实测资料进一步研究表明，鹅眉洲汊道段左右汊具有交替发展的演变特点，目前正处于左汊冲刷发展、右汊淤积萎缩的过程中。杨霄[9]聚焦于镇扬河段的历史演变过程，发现历史上淮河入江影响镇扬河段的水流结构，加剧了横向环流的发展和崩岸，是过去镇扬河段演变剧烈的根本原因；许慧等[10]研究了三峡工程运行后受径潮共同作用的世业洲汊道段，认为局部工程可能难以改变世业洲左汊发展的趋势。

为比较两类河段演变规律的异同，本研究基于实测水文地质资料，针对安庆河段鹅眉洲段及镇扬河段世业洲段进行演变分析，总结其演变规律和影响因素，以期为后续关于长江下游分汊河道的学术研究与治理工程提供参考。

2 研究区域基本情况

2.1 典型分汊河道的选择

依据水文动力条件的不同，长江下游各河段可分为湖口至大通段的径流河段以及大通至长江口段的感潮河段，其中安庆河段鹅眉洲汊道段与镇扬河段世业洲汊道段，分别为径流河段与感潮河段中冲淤演变较为剧烈、演变规律较为复杂的弯曲分汊型河段，因此，本文取鹅眉洲段与世业洲段作为典型分汊河道进行研究，典型河段河势见图1。

安庆河段位于长江下游安徽省境内，上起皖河口，下至钱江咀，河段全长约25 km，属长江下游径流河段。以任家村为界，分为较顺直的安庆单一段及微弯多汊型的鹅眉洲段。鹅眉洲段自北向南分布有潜洲、鹅眉洲、江心洲，将水流分为左中右三汊。

镇扬河段世业洲汊道段位于江苏省境内，上起泗源沟，下至瓜洲渡口，全长24.5 km，为微弯分汊河型。下连六圩弯道，与和畅洲水道相邻，属长江下游感潮河段，潮型为非正规半日浅海潮型，每日两涨两落，受潮波上溯影响，有水位壅高现象，除枯季大潮有涨潮流到达本河段外，基本无上溯潮流。

2.2 水文泥沙

大通站水文站资料见图2。三峡水库蓄水前（1950—2002年）多年平均流量28 700 m3/s，历年最大流量92 600 m3/s，历年最小流量4 620 m3/s，多年平均输沙量4.27亿t，历年最大输沙量6.78亿t，历年最小输沙量2.39亿t。三峡水库蓄水后（2003—2020年）多年平均流量27 846 m3/s，历年最大流量83 800 m3/s，历年最小流量8 060 m3/s，多年平均输沙量1.34億t，历年最大输沙量2.16亿t，历年最小输沙量0.72亿t。

据镇江站、江阴站实测数据，三峡水库蓄水前后潮位潮差变化如表1所示，其中各站蓄水前后枯季潮位潮差上升5%左右，洪季变化不明显，各种落潮历时洪季上升约8%左右。

3  近期演变规律

3.1 鹅眉洲汊道段

鹅眉洲汊道段的河道历史走向总体上没有明显的变化。1880年前，河道主要经江心洲分为左右两汊，主流位于左汊内；1923年后，江心洲左汊内出现沙洲，河道分为三汊；1958年后维持三汊分流格局，其间中汊曾短暂消失，主流转至右汊。江心洲主汊呈现周期性演变的趋势，其中右汊形态在历史演变中相对稳定，左汊冲淤剧烈，潜洲经历形成、并靠江心洲、冲刷形成新潜洲的周期性演变过程[11]。三峡蓄水后，中汊分流比下降，河道萎缩，潜洲正处于右岸发育并靠江心洲的过程中。

3.1.1 岸线变化

多年来鹅眉洲汊道段左右岸岸线整体比较稳定，而江心洲与潜洲+5 m岸线冲淤变化较剧烈。蓄水前分流区右岸岸线冲淤较剧烈，1966—1998年，分流区右岸+5 m岸线向左淤积扩展约400 m，左岸岸线逐渐逼近江心洲洲头，潜洲逐渐并入鹅眉洲，并随鹅眉洲头持续冲刷出现新潜洲；蓄水后分流区及江心洲右缘+5 m岸线相对稳定，而鹅眉洲左缘+5 m岸线逐年崩退，与此对应，潜洲右缘岸线逐年淤积扩展，中汊左右两岸累计右移约1 km。

3.1.2 深泓变化

安庆单一段深泓左右摆动幅度较小，分流点年际间出现上提和下移交替，蓄水前累计下移约2 650 m；蓄水后较1966年上提约750 m并趋于稳定。左汊内马窝以下段深泓摆动幅度较大，蓄水前主要向左摆动，最大左移700 m，蓄水后回淤右移约400 m。中汊深泓随着鹅眉洲的冲刷和潜洲发育，逐年向右摆动，累计右移约800 m，但在蓄水前摆动幅度较大，蓄后摆动幅度较小。右汊在蓄水前，口门段深泓线主要贴右岸，出口段深泓逐年右摆，累计右摆约630 m；蓄后口门段深泓线逐渐贴向江心洲右缘，出口段深泓先右摆后左摆（见图3）。

3.1.3 深槽变化

安慶单一段-10 m深槽槽尾随分流点位置变化上提下移交替出现，1966—2021年间槽尾累计下延约3 050 m，同时槽尾逐渐右摆，目前尾端指向中汊，促使鹅眉洲左缘冲刷，潜洲右岸扩展，导致了右汊的进流不畅。左汊在蓄水前冲淤交替；蓄水后明显冲刷，马窝上下河槽贯通。中汊曾短暂消失，于1987年冲开后迅速冲刷扩大，河宽大于左汊，距鹅眉洲洲头约1 km以下与下游-10 m深槽冲刷贯通；蓄水后，潜洲中下段持续向右展宽，对应深槽持续右移并逐渐萎缩，而槽尾逐渐萎缩上提且与出口汇流处的-10 m槽断开。右汊深槽在蓄水前主要冲刷发展，蓄水后淤积萎缩但淤积逐渐减缓，总体上变化较小（见图4）。

3.1.4 典型横断面变化

图5为鹅眉洲汊道段典型横断面年际变化，断面平面位置见图1。其中EM1断面位于分流区，EM2断面位于左汊潜洲洲头，EM3断面位于右汊口门段江心洲洲头。由图可知，单一段主槽略微冲刷，两岸比较稳定；左汊逐渐刷深，潜洲右岸深槽不断右移；在右汊口门段，深槽不断右移，且蓄后右汊逐渐淤积萎缩，存在进流不畅的问题。

3.1.5 汊道分流比变化

图6为鹅眉洲汊道段历年分流比变化，可知在蓄水前，右汊分流比比较稳定，左汊和中汊分流比在洪水时较小，中枯水时较大，其中1959—1984年间，曾短暂存在中汊分流，分流比达到19.8%，1987年后水流冲刷鹅眉洲洲头及鹅眉洲左缘上中段，并于鹅眉洲左侧淤积形成潜洲和新中汊，新中汊形成后明显发展，至1993年分流比增至25.9%。蓄水后，中汊和右汊逐渐趋于萎缩，左汊分流比明显增加，分流比最高达到60%，保持与蓄水前同样洪小枯大的规律，并呈增加的趋势。

3.2 世业洲汊道段

镇扬河段近百年来河道的变迁较为剧烈，自然状态下的镇扬河段演变的主要特点是江心洲自身合并和并岸，汊道由多向少发展，形成藕节状的分汊河段。在明末清初世业洲汊道段淤长了北新洲、回龙洲等江心洲，并逐渐连成一大沙洲，通称北新洲，大江分南北两汊，1850年左右，世业洲与北新洲等江心洲合并，七里洲并向右岸。至1930年，世业洲兼并青沙洲后基本定型，左右汊汇流后的水流转向顶冲瓜洲。1950—1960年间世业洲汊道处于相对稳定，但两汊汇合后水流顶冲点下移，于1954年冲毁都天庙炮台；强烈的崩岸使六圩弯道北移，征润洲随之迅速发展。百余年来，世业洲洲体相对向下平移约1.5 km。

3.2.1 岸线变化

世业洲汊道段0 m等高线整体较为稳定，表现为局部岸线冲刷崩退较明显，其中分流区左岸持续冲刷崩退，使左汊进流面积扩大，利于左汊进流，岸线整治工程实施后，左岸冲刷得到抑制，岸线基本趋于稳定。左汊0 m线的变化集中在左岸的中下段和世业洲左缘的中段，且0 m线后退趋势和幅度较为明显。右汊岸线变化幅度较小，多在10 m范围内摆动。

3.2.2 深泓变化

图7为世业洲汊道段深泓线变化。受上游侧陡山弯顶的上提下移的影响，过渡段深泓也随之左右摆动，分流点上提下移明显。1964年分流点位于泗源沟下游3.3 km处，远离世业洲洲头，1976—1998年间，受陡山弯顶上提影响，分流点逐渐下移，逼近世业洲洲头，距世业洲洲头0 m等高线仅1 400 m，造成世业洲洲头冲刷加剧；蓄水后世业洲分流点上提和下移交替出现，较蓄水前上提约1 600 m。世业洲左汊整体较为顺直，由于上游侧分流点的影响，口门段深泓主要靠近口门左缘及世业洲洲头，汊道内深泓相对稳定，摆动幅度较小，出口段深泓左右摆动，蓄水前趋于左摆，累计左摆约790 m，蓄水后右摆，最大右移500 m。右汊口门段深泓线摆动幅度较大，蓄水前最大摆幅约1 100 m，汊道内深泓紧贴右岸，变幅较小。

3.2.3 深槽变化

图8为世业洲汊道段深槽线变化。世业洲分流区蓄水前-10 m深槽左侧略有摆动，摆动幅度在80～100 m左右，右侧深槽最大左移200 m，此后略有右移；蓄水后深槽左侧基本稳定，右侧局部右淤左冲，致使主流左移，向利于左汊进流的方向发展。左汊蓄水前深槽主要分布在口门和出口段附近；蓄水后左汊内-10 m深槽贯通并靠近分流区下移的-10 m深槽，2004—2016年间左汊深槽与分流区深槽贯通，槽上段展宽约370 m，同时世业洲左缘深槽持续右移，累计右移约1.2 km。右汊蓄水后-10 m深槽左移且槽宽扩大，局部淤积萎缩，整体变化不大。

3.2.4 典型横断面变化

图9为世业洲河段典型横断面年际变化，断面平面位置见图1。其中SY1断面位于分流过渡段，SY2断面位于左汊进口处，SY3断面位于右汊进口处。总体上看，世业洲段各典型断面在蓄水后均有明显的冲刷下切，其中世业洲左汊进口处断面主槽在2019年出现较大幅度的左移，约左移300 m，主要原因是镇扬三期整治工程抑制了左汊逐渐发展的态势，主槽左移减轻了右侧世业洲洲头的冲刷，从而避免左汊进一步发展扩大。

3.2.5 汊道分流比变化

由图10可见，蓄水前后世业洲汊道分流比变化趋势没有发生明显变化，总体呈左汊逐渐增大，右汊逐渐减小的发展趋势。1970年前汊道分流比处于相对稳定的状态，左右汊分流比约为1∶4.4；1970年后左汊缓慢发展。近年来，世业洲汊道仍处于左汊缓慢发展、右汊相对萎缩状态，左汊分流比缓慢增加并逐渐达到40.3%左右。此后随着镇扬三期深水航道整治工程的实施，左汊分流比缓慢增大趋势得到初步控制，至2021年3月，左汊分流比降至33.6%。

3.3 两汊道近期演变规律总结

鹅眉洲汊道段属于径流河段，世业洲汊道段属于感潮河段，二者同为处于长江下游的分汊河段，在上游流量基本不变而输沙量大幅减少的条件下均表现为江心洲冲淤演变加剧，但由于世业洲汊道段额外受到潮汐作用，其演变剧烈程度较之鹅眉洲汊道段又有所不同。

从深泓变化上看，鹅眉洲汊道段与世业洲汊道段同样为微弯分汊型河道，且均为左汊较为顺直右汊弯曲的河势结构，汊道内深泓同样保持着较为稳定的格局。在三峡水库蓄水前，鹅眉洲汊道段和世业洲汊道段的深泓在进口段、分流区和出口段有较明显的变化，但世业洲出口段深泓摆动幅度较大，主要原因在于潮汐往復作用，涨退潮的潮位变化造成感潮河段的冲刷；蓄水后，鹅眉洲汊道段深泓线趋于稳定，深泓线年际间变化速度减缓，而世业洲汊道段蓄水后深泓线变化趋势没有发生较明显的改变。

从深槽变化上看，两河段的-10 m深槽在蓄水后均向利于左汊进流变化，鹅眉洲汊道段上游侧安庆单一段深槽槽尾指向鹅眉洲洲头，引起水流对鹅眉洲左缘的持续冲刷，使潜洲不断右移，导致右汊进流不畅而左汊逐渐发展，世业洲分流区-20 m深槽向左发展，使主流逐渐左偏，也向利于左汊进流的方向发展。

从典型断面变化上看，蓄水后下游河段总的表现为普遍冲刷，鹅眉洲汊道段与世业洲汊道段的典型断面的深泓均表现为逐年冲刷下切，相比鹅眉洲汊道段，世业洲汊道段在各个典型断面位置的冲淤演变更为剧烈。

从分流比上看，两河段在分流比的变化趋势上具有同样的特点，均表现为左汊冲刷发展，分流比逐渐增大，其主要原因是上游侧深泓变化逐渐冲刷洲滩左缘，促使主流逐渐偏向江心洲左侧。鹅眉洲汊道变化具有周期性规律，左汊处于发展态势的根本原因是潜洲右移向江心洲合并靠拢，2010年右汊和中汊分流比之和为56.26%，表明了鹅眉洲右汊和中汊仍有较强的水流承载能力，因此蓄水后年内流量分配更均匀的条件下其变化相对减缓。

综上所述，鹅眉洲汊道段与世业洲汊道段在三峡水库蓄水运行后有着类似的冲淤演变特点，即主流整体左偏使左汊河道逐渐发展。结合其历史演变来看，鹅眉洲的这一发展趋势只是周期演变中的一个阶段，而世业洲在三峡水库蓄水后演变趋势没有发生变化，表明其正处于单向发展的过程中。

4 影响因素分析

三峡水库蓄水运行以来，水库蓄水拦沙改变了下游水沙条件，引起河道演变趋势出现不同程度的改变，与此同时，近年来气候变化引起洪水频发，而且人类活动对河道边界的改变也不可忽视。因此，长江下游典型分汊河段演变的影响因素主要可归为水文动力条件的变化、洪水事件以及人类活动三个方面。

4.1 水文动力条件的变化

上游控制性水库建成运行后，由于水库常年在汛限水位和正常蓄水位之间调度运行，而上游来沙沉积于水库下层死水位以下，因此造成“清水”下泄。从大通站实测资料可以看出，三峡水库蓄水后，多年平均流量变化仅3%，而多年平均输沙量减少68.6%，即水库运行引起下游水沙极不平衡。

对于径流河段而言，三峡水库蓄水运行后的水沙变化意味着径流冲刷作用的增强，如鹅眉洲左缘、鹅眉洲段左汊受到较剧烈的冲刷作用，各典型断面床底均呈逐年冲刷下切的变化趋势。相对于鹅眉洲段的典型断面变化，世业洲段的典型断面冲淤变化更为剧烈，对于感潮河段而言，除径流作用增强外，在三峡水库蓄水运行后，其潮汐作用也出现相应变化，表现为高潮位、潮差和落潮历时均有所升高，其中潮位潮差枯季上升约5%，落潮历时洪季上升约8%，即蓄水后潮汐作用对感潮河段枯季主槽及洪季全断面的冲刷作用有所加强，致使世业洲段冲淤演变较鹅眉洲段更为剧烈。

4.2 洪水事件

近代工业活动造成气候显著变化，其中水库大坝的建设就对降雨和气温存在一定的影响[12]。研究表明，南方诸河流的水文特性受到气候变化影响的作用要大于沿线人为因素的作用[13]。随着气候变化的影响逐渐显现，极端水文事件出现的频率也逐渐增大[14]。其中，洪水具有极强的造床作用，造成河道全断面剧烈的冲淤变化，甚至会影响河段河势稳定[15]。2016年、2017年和2020年，下游就连续出现较大洪水，最大流量分别达到70 700 m3/s、70 600 m3/s和74 000 m3/s。而对于鹅眉洲汊道段而言，在中高水位条件下中汊和右汊仍有较强的水流承载能力，因此其左汊发展的趋势相对受到抑制，与之相对，世业洲汊道段分流比在洪枯条件没有明显区别，因此其左汊发展趋势没有受到较大的影响。

4.3 人类活动

河道整治工程、码头渡口等工程的建设是人类在短期内控制河道演变或改变其发展趋势的重要手段，护底护岸等对河道边界硬化加固的工程措施能够一定程度上减轻河床的冲刷。安庆河段从20世纪50年代至2010年间，左岸自六合圩到马窝、右岸自杨家套到黄湓闸、鹅眉洲头及左右缘、江心洲头和右缘累计建设护岸51.87 km；2011年后，为稳定航道继续在潜洲和鹅眉洲洲头布置了洲滩守护工程，并在中汊布置了二道护底带，这些工程对河道冲淤变化起到一定的抑制作用，控制了河道的总体河势。镇扬河段整治工程聚焦于六圩弯道、和畅洲和世业洲三个汊道段，其中三期整治工程主要针对世业洲左汊持续发展的态势建设了世业洲左汊口门护底工程、潜坝工程和护岸工程，新建护岸18.35 km，加固护岸21.02 km，累计护底35.54万m2，潜坝坝长959 m。自2016年镇扬三期整治工程开始，左汊分流比下降趋势明显，抑制了左汊持续发展的趋势。相比而言，由于世业洲冲淤演变更剧烈且其左汊单向发展趋势明显，因此世业洲洲头工程施护强度相对更大。

5 结论

（1）鹅眉洲段与世业洲段具有类似的演变规律，均表现为左汊冲刷发展，分流比逐渐增大，主要原因是深泓和深槽的变化促使水流冲刷洲滩左缘，促使主流逐渐偏向江心洲左侧。而鹅眉洲汊道段的演变具有周期性演变的特征，世业洲汊道段的演变则表现为单向发展。

（2）三峽水库蓄水运行后，鹅眉洲汊道段与世业洲汊道段均出现冲刷加重的现象，世业洲段冲刷下切现象较鹅眉洲段更严重，表明潮汐作用对感潮河段全断面的冲刷使其冲淤演变更剧烈。

（3）长江下游典型河段的演变主要影响因素可归结为水文动力条件的变化、洪水事件和人类活动。其中水文动力条件的变化主要来自上游控制性水库的调节运行影响；洪水事件是人类工业活动长期影响累计的结果，增大了大洪水的发生频率；人类实施的河道边界加固工程使施护部位的冲刷得到一定缓解。

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Evolution Law and Influencing Factors of Typical Furacted Channels in Lower Yangtze River

QU Geng1，YANG Hanlin1，ZHANG Jie2，WU Yan2，LUAN Hualong1，PAN Maotai3

（1.Changjiang River Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China；2. River Management Office of Yangzhou，Yangzhou 225899，China；3. Changjiang River Management Office of Anqing，Anqing 246001，China）

Abstract：The lower Yangtze River is featured with widely distributed aits with many furated river segments，making the channels evolution pattern complicated. Based on the prototype data of Emei ait and Shiye ait，we analyzed the variation of thalweg，cross section and split ratio of branching segments，and compared the main influencing factors. The results show that the left branch of Emei ait has continued developing since the impoundment of the Three Gorges reservoir，with the maximum split ratio approaching 60%；so has the Shiye ait，reaching 40.3%. The Emei ait has been evolving periodically with the Qianzhou ait developing rightward to the Emei ait；the left branch of Shiye ait is developing unidirectionally with the left branch mouth severely scoured. The evolution of each typical furcated river segment is mainly affected by the changes in hydrodynamic conditions，climate change and human activities，among which tidal effect makes the evolution of tide-sensitive segment more intense than that in runoff-dominated segment.

Key words：frucated channels；river evolution；Anqing river reach；Zhenyang river reach；influencing factor