河势控制工程论文

摘要：安徽省芜湖长江大桥建成运行20a来，受建桥及上中游水库运用后水沙条件变化等多重因素影响，桥位下游局部河势调整变化频繁，对河势稳定、两岸港口运行及航道稳定带来不利影响。对工程河段水下地形等資料进行了河势演变分析。下面是小编为大家整理的《河势控制工程论文 (精选3篇)》，仅供参考，大家一起来看看吧。

河势控制工程论文 篇1：

长江中下游崩岸治理与河道整治技术措施研究

摘要：受河道的自然调整以及上游干支流水库的使用给来水来沙条件造成的影响，长江中下游河道长时间经受长距离的冲淤变化，近些年，部分河段的河势调整比较剧烈，常常会发生新的崩岸险情，如果处理不及时，将严重危及到长江堤岸的安全，引发局部河势的调整，甚至会影响到长江经济带战略的落实，为此，要高度重视长江中下游崩岸治理与河道整治。

关键词：长江中下游;崩岸治理;河道整治;技术措施

长江中下游河道起点是宜昌，终点是长江河口，流经6个省市，河道的总长为1893千米，长江中下游干流堤防长度大概是3900千米，目的是保障长江经济带的防洪安全。长江中下游地区是冲击平原，河岸多为二元结构，抗冲性比较差，河床的冲淤问题频发，很容易出现坍塌的险情，有些汊道分流比变化剧烈，容易导致局部河势的调整，加大了崩岸治理的难度。

一、长江中下游护岸工程现状

自新中国成立之后，国家高度重视长江中下游的河道治理工作，上世纪五六十年年代重点围绕着堤防与防洪标准开展护岸工程的建设，在60年代末到70年代，逐渐落实重点河段的河势控制，80年代之后，主要是对重点的河段进行治理。据资料显示，截止到1998年，长江中下游完成护岸长度为1189千米。1998年的洪水灾害后，开始实施重要堤防隐蔽工程，加高、加固长江中下游干流堤防，同时治理河势变化比较剧烈的河段，护岸总长为436千米。从上世纪90年代以来，国家大力开展长江中下游的航道整治工作，改善了航道条件，有效控制了长江中下游干流河道的发展，河势的发展趋于稳定。

河道护岸工程建成以后，并非一劳永逸，依据现场勘测及调查资料的分析可以了解到，目前，长江中下游河道护岸工程还存在着一些问题，主要体现在以下几个方面：护岸工程的耐久性、护岸工程自身的质量、护岸段崩岸风险的控制以及护岸工程的稳定性等等。

二、长江中下游崩岸的特点

有些崩岸发生在干堤堤脚的位置，影响着防洪安全，受局部河势的变化，经常会发生崩岸等险情，尤其是窄滩段与堤外无滩段，崩岸发生后会直接影响到防洪安全。有些崩岸发生在重要的控制节点，影响着河势的稳定，尤其是一些分汊河段及重要的滩岸控制节点，缺乏有效控制，河段处的河势变化剧烈，影响着河势的稳定。

三、长江中下游崩岸治理与河道整治技术分析

（一）崩岸治理技术和实践

长江中下游河道的两岸大部分是冲击平原二次元结构，承接着来自上游的来水量，当来水量非常大时，河床和水流便会相互作用，河道的演变较为复杂，经常会出现河道崩岸的问题。在长江中下游治理中，崩岸治理是非常重要的环节。近些年，随着相关工作人员的持续探索，换工程技术取得了实质性的进展，积累了丰富的经验，取得了一些可喜的成果。从工程形式方面来看，从原本的守点工程（比如丁坝、矶头）转变为平顺型的护岸，同时出台了相应的文件，对工程作出了进一步的规范，包括《长江中下游护岸工程技术要求》、《长江中小幼平顺护岸工程设计技术要求》等等，在工程实践中得到了广泛的使用。从护岸的材料方面来看，从上个世纪50年代到70年代之间，主要材料为柴枕、沉柴排和抛石，发展到上个世纪80年代到90年代，引用了新的材料，包括塑护软体排、混凝土铰链排以及枕和模袋混凝土等等。比方说，在1984年到1985年期间，将铰链混凝土沉排护岸工程应用在了武汉河段，模袋混凝土护岸最早被使用在間隙九江的马湖堤河段处，之后渐渐地被应用在九江县内的上荆江文存、永安堤、江新洲堤等地，在1996年，四面六边透水框架首次应用在长江益公堤，上世纪90年代末，钢丝石笼护岸及混凝土异形块被应用在下荆江湖南段。上世纪90年代初，长江中下游航道整治工程中开始使用系统压载软体排技术。在2011年，湖北省观音洲段及杨岭子段使用了宽缝加筋生态混凝土护岸技术，2015年，在湖南的七弓岭弯道道使用了卵石排护角技术。与此同时，针对护岸破坏机理以及护岸施工展开了大量的试验，了解了不同种类的护岸及其破坏机理。

通过近70年的长江中下游河道崩岸治理的实践，在护岸工程的设计规划、研究、施工及运行等方面，都得到了较为丰硕的成果，积累了丰富的经验。

（二）河道整治技术

1.河道整治技术的归类和阐述

第一，河型不同的河道河势控制办法。对于长江中下游河道来说，它的类型主要可以分成三大类，分别是蜿蜒河型、分汊河型以及顺直河型，不同河型的演变规律是不同的，所以河势控制的方法存在一定的差异。

顺直型的河道通常是借助工程措施来控制滩槽的格局以及河宽，进而实现稳定河势、调整河势的目标。而蜿蜒型的河道主要是采用布置治导线或工程措施来调整和控制河道弯曲的半径、河道长度以及河道宽度。分汊型的河道通常采取布置治导线或者是利用岸线控制、江洲心控制、节点控制等方法调整河宽、河长、弯曲半径与弦长，令其向着有助于河势的方向上发展。

总的来说，在布置工程时需要把河道治理规划、防洪规划以及河道规划当作依据，协调好长江中下游、左右岸之间的关系，将堤防工程的保护以及河势恶化的控制安全摆在首位，遵循由重至轻的原则，分期落实。

三峡水库使用之后，在水库拦蓄作用下，坝下游的来水来沙条件出现了显著的变化，各种类型的河床、河道演变也发生了相应的变化，河势控制工程应当全方位分析航道安全、河势稳定以及防洪安全等一系列因素，制定科学的控制办法。

2.重点河段的综合整治技术

伴随社会经济的飞速发展，河道治理愈发注重综合利用，从原本较为单一的整治发展为综合整治，包括抗洪、水资源利用、航道、河势控制、河滩和岸线的利用等等。结合整治的目标及人物，可以将长江中下游河道的综合整治分成以航道及防洪为主的综合整治，以边滩环境及防洪为主的综合治理，以航道、岸线、河势控制为主的综合治理等各个类型。

（二）河势控制工程的使用和实践

长江中下游从上个世纪50年代开始便开始执行河势控制工程，但是受资金等因素的影响，工程的进展速度比较缓慢，1998年洪水事件发生后，国家进一步强化了对长江中下游堤防工程的建设，比方说，在1992年到2002年建设了马鞍山一期整治工程，值1998年之后建设了下荆江堤防隐蔽工程、新济州河段整治工程扥等，尤其是在三峡水库蓄水使用之后，河势控制工程的进度持续加快。比方说，2005年之后，建设了下荆江河势控制应急工程，发挥出较强的社会效益与经济效益。例如下荆江在1983年之后的30年里。河势工程工程的护岸长度高达140千米，共完成3处削矶和拓卡，对两处弯道河势进行了调整，在维持有利河势的同时，抑制了不利的河势，更好地保障了防洪及堤防的安全，为航道的稳定和整治创设了有利的条件。

（三）河道综合整治技术的实践

长江中下游自上个世纪80年代便开始对重点河段进行治理，建设了许多重点河道的整治工程，取得了理想的工程效果，下面简要为大家介绍工程实例。

1. 界牌河段防洪和航运综合治理工程

步入上世纪80年代之后，界牌河段的航运隐患及防洪隐患愈发突出，水利部门与航道部门联合设计了枯水双槽的整治计划。工程建设结束后，过渡段的深泓擺动范围逐渐减小，基本控制住了岸线及河势，明显改善了航道的条件，靠自然水深达到设计的航道尺度，持续改进了新堤夹进流的条件，分流比持续扩大，有效地缓解了洪湖市居民及工业生产用水的压力。

2.龙王庙综合治理工程

该工程位于长江和汉江交汇的汉口岸，也被称为武汉防汛第一险段，一直以来，都是武汉汛期防守的关键。长江科学院与长江勘测规划设计研究有限公司本着‘拓展口门、改善河势、出险加固、综合整治’的原则，提出了龙王庙段的综合整治方案。2000年该工程顺利完工，有效解决了交汇处防洪方面的安全问题，同时解决了因为迎流顶冲导致的岸脚淘刷等问题，，稳定了该段的河势，令航运条件明显改善，通航标准有所提高。

总体来讲，龙王庙综合治理工程不单单是一项御洪工程，更是一项社会工程，在提升城市堤防御洪能力的同时，将防汛的险点转变成景点，一举两得。

结束语：

综上所述，长江中下游的河道岸线比较长，发生崩岸的几率较大，崩岸具有突发性、危害性大等特点，为此，需要建立起长效的应急机制，围绕着国家治水治江的理念与标准，综合使用多学科交叉、多元技术手段联合的崩岸治理与河道整治方法控制险情，同时要加强河道监测，做好崩岸预警工作，推动地方经济的可持续发展。

参考文献：

[1]卢金友， 朱勇辉， 岳红艳，等. 长江中下游崩岸治理与河道整治技术[J]. 水利水电快报， 2017， 38（11）：9-9.

[2]周金岩. 长江中下游河道崩岸治理方案比选与分析[J]. 水利建设与管理， 2020， 40（9）：6-6.

[3]胡维忠. 长江中下游干流河道崩岸状况及其防治[J]. 长江技术经济， 2020， 4（1）：4-4.

作者：许冰

河势控制工程论文 篇2：

安徽省芜湖长江大桥下游河道演变及治理对策

摘要：安徽省芜湖长江大桥建成运行20 a来，受建桥及上中游水库运用后水沙条件变化等多重因素影响，桥位下游局部河势调整变化频繁，对河势稳定、两岸港口运行及航道稳定带来不利影响。对工程河段水下地形等資料进行了河势演变分析。结果表明：芜湖长江大桥建成后，该河段演变主要表现为陈家洲、曹姑洲及其前沿浅洲等洲滩冲淤摆动以及洲滩间串沟随之交替变化，陈家洲、曹姑洲等洲滩不稳、汊道冲淤反复演变。建议尽早实施曹姑洲分汊段整治工程和大拐护岸加固工程，稳定芜湖河段下段河势及陈家洲汊道分流格局。

关键词：河道演变;河势调整;河道治理;芜湖长江大桥;安徽省

中图法分类号：TV147 文献标志码：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2021.08.006

0 引 言

长江中下游区域是我国经济最为发达地区之一，良好而稳定的河势是进行经济建设的前提条件。然而，由于长江上中游水库和跨江桥梁等涉江工程的建设，影响了河道的演变。研究新水沙条件下的河道演变规律， 开展长江河道治理规划， 实施河势控制工程， 可为沿江区域的社会经济发展提供支撑[1-2]。

针对长江中下游河段，特别是芜湖河段的近期河道演变研究成果丰富。姚仕明等[3]认为随着丹江口水库、三峡水库等长江干支流大型水库的建成，河道水沙条件发生了一系列变化，大通水文站多年平均含沙量减少，清水下泄将导致河道下切，坡脚冲深变陡，滩槽高差加大，岸坡趋于不稳定。这些变化打破了长江中下游干流河道演变相对平衡的格局，使其冲淤过程与演变规律发生了新的变化[4]。通过遥感资料分析评估河道岸线的演变分析认为，长江安徽段河道在1980～2000 年间依然呈现淤积特征，而 2000～2008 年间河道冲刷明显[5]。谷霄鹏[6]认为，近期芜湖长江大桥上段深槽不断冲刷变深，岸坡不断冲刷变陡，河床将向纵深向发展，须加强大拐段河岸监测分析。武荣[7]认为长江芜湖河段下段近期总体处于冲刷状态，2007 年自芜湖大桥至东梁山段的-20 m 深槽已全线贯通，应防止新汊道的继续扩大，以稳定左汊分流比。

长江上大桥的建设对河道演变也产生了影响。通过对铜陵长江大桥建成后的河道演变分析认为，该河段平面变形小，但工程对上下游河道、沙洲产生了一定的影响，主要表现为下游沙洲附近的滩槽冲淤明显，分、汇流区主流摆动不确定[7-9]。吕平等[10]以马鞍山长江大桥为例，通过概化模型和水槽模型试验研究认为，近岸桥墩越靠近主槽对局部河床变形影响越大，对岸坡稳定的不利影响相对较大。

芜湖长江大桥为特大公铁两用桥，位于芜湖河段广福矶下600 m处，2000年9月建成通车。大桥主桥路段呈正西至正东方向布置，采用低塔斜拉索加劲的连续钢桁梁结构，采用漂浮体系，上层为公路桥，下层为铁路桥，正桥上部为五联14孔。大桥所在的芜湖河段系长江中下游重点河段。大桥建成运行后，也将对桥位附近河床及下游河道演变产生影响。因此，研究大桥下游河势演变显得尤为迫切。研究工作对于探索大桥附近河床冲淤演变的基本规律，分析新水沙条件下河道可能出现的新演变态势，科学规划河道治理并促进河道向稳定的方向发展具有一定的理论价值和实际意义。 本文主要分析芜湖长江大桥至东西梁山河段河道演变，并提出相应治理对策。

1 河道及工程概况

芜湖河段上起三山河口，下迄东西梁山，河道全长43 km。河段左岸筑有无为大堤，右岸是繁昌江堤、麻凤圩江堤和芜当江堤。左岸除蛟矶、西梁山为天然山矶外，主要为冲积平原;右岸自上而下有弋矶山、广福矶、四褐山、东梁山等山矶。陈家洲、曹姑洲均系现代沉积物组成，其抗冲性较差，可动性大。为了保障防洪安全、岸线利用、供水安全及航道稳定，近几年实施了大拐、黄山寺至张家湾、陈家洲右、曹姑洲心滩头部及左缘、曹姑洲头部及右侧等护岸工程，在曹姑洲心滩左缘新建2条护底带，在曹姑洲与陈家洲间2号串沟内建设2条护底带（图1）。

芜湖长江大桥建成时间与三峡水库蓄水运行时间相近。据大通水文站实测资料统计，三峡工程运行以来，长江安徽段来水来沙变化明显。三峡水库蓄水前（1950～2002年）与蓄水后（2003～2017年）相比较，蓄水前多年平均径流量9 052亿m3，蓄水后减少了4.6%;蓄水前多年平均流量28 700 m3/s，蓄水后减少了4.7%。蓄水前多年平均输沙量4.27亿t，蓄水后减少幅度达67.9%;蓄水前多年平均含沙量0.479 kg/m3，蓄水后减少幅度达67%。

2 河道演变

2.1 历史演变

芜湖河段在大拐处有一个近于90°的急弯，形成历史可追溯到1865年，经河道左冲右淤、弯顶下移演变，至1934年弯道上段形成鲫鱼洲，主流过鲫鱼洲尾后紧贴伍显外滩下行，主流北移，左岸大拐一带河岸崩退，至20世纪60年代末江岸距无为大堤不到1.0 km。大拐下游2.0 km处的蛟矶，宋朝时尚在江中，清康熙时已靠左岸。大拐以下单一段河道变化不大，分汊段曹姑洲、陈家洲早在唐代即已形成，两洲间在20世纪50年代尚可通航，近期已淤塞。陈家洲左汊100多年前呈鹅头型，经过淤积和切割，洲体变窄，在黄山寺附近仍可见左岸有3条牛轭湖的遗迹。东、西梁山隔江相立，古称天门山，至今仍隔江相对。

2.2 近期演变

2.2.1 单一段

1998年后芜湖段-20 m深槽自大拐贯通至弋矶山下，深槽尾部向下游延伸至广福矶上游附近。大桥至外贸码头附近20世纪90年代初出现-20 m冲刷坑，之后逐年发展，深槽头部稳定在大桥上游280 m附近，深槽尾部逐年下延，2002年后深槽与下游四褐山附近冲刷坑相贯通。

青弋江口以下段右岸岸线多年来变化较小。左岸岸线建桥前冲淤交替、以淤为主，建桥后大拐至桥位上游仍呈淤积态势，大桥至裕溪口段岸线略有冲刷后退。

2.2.2 分汊段

（1）洲滩变化。弋矶山至东西梁山段为分汊河型，20世纪60年代，自上而下依次有曹姑洲、新洲、陈家洲。1986年曹姑洲头右缘冲开一条新的分流水道，切割下的新沙洲逐渐淤长，称为浅洲。浅洲出水后逐渐发展壮大，2007年洲头（0 m等高线）距大桥约980 m，之后浅洲头冲刷后退，洲体随着曹姑洲头崩退而向下游延展。曹姑洲退缩与浅洲发展呈此消彼长、相互呼应状况。随着时间的推移，陈家洲逐渐向下淤长，曹姑洲逐渐退缩下移靠近陈家洲，浅洲不断发展，有取代曹姑洲之势（图2）。

（2）汊道变化。①左汊道长约13 km，上段（大桥至裕溪口贮木场）进口河床宽浅，江中浅滩淤涨左右摆动频繁。左汊道下段近40 a来的演变主要表现为进口河床拓宽，江中浅滩淤长且左右摆动频繁。黄山寺至张家湾为左汊弯道段，称为北水道，历史上变化较频繁且变化幅度较大。1976～1998年深槽整体左移500～600 m。2002年左汊左岸黄山寺至张家湾段护岸工程实施后，该段深槽左移进程减缓，2002～2020年北水道河槽相对稳定。②受天然节点四褐山、东梁山控制，右汊河道平面形态呈藕节状。右汊内-10 m深槽与上下游贯通，深槽位置及走向变化不大，上段因浅洲淤长，深槽左缘对应浅洲位置冲淤变化较频繁，总趋势为向江中淤积;下段因江中浅滩淤长，深槽右缘对应浅滩位置冲淤变化较频繁，2007年，-20 m深槽尾部与下游深槽贯通。2010年后，自大桥至东梁山段-20 m深槽已全线贯通。

（3）汊道分流分沙变化。据近40多a来统计，曹姑洲、陈家洲汊道历年次分流比右汊明显大于左汊。分流比随着汊道的演变而相应变化，低水期水流主要集中在右汊，中高水期左汊分流比有所增大。左汊分流比在高水期约为30%～40%，低水期约为10%左右。分沙比与分流比变化相一致，同期左汊分沙比略高于分流比。从同水位分流比情况看，近期左汊处于衰退期，右汊处于发展期。

2.3 演变趋势

历史上，芜湖河段发生过的较大变化包括：大拐段左移下挫，分汊段曹姑洲、陈家洲周期性演变，张家湾段河道大幅度左右摆动等，而近期大拐护岸工程、黄山寺至张家湾段、陈家洲右缘护岸工程的实施，减缓了该河段下段自然演变进程，基本控制了下段总体河势。

芜湖长江大桥建成后，从大桥附近下游河道地形变化分析可知，左岸冲刷明显，右岸较为稳定;主河床0 m等高线从1997～2010年向下游方向基本没变，从2010～2016年向下游推移了400 m;-5 m等高线从1997～2010年向下游推移了800 m，从2010～2016年向下游推移了1 250 m;表明主河床向下游的深切在加大（图3）。从大桥以下芜湖河段演变分析可知，因曹姑洲头及其左右缘整治工程未实施，分汊段洲滩、汊道冲淤变化仍较频繁，左汊上段裕溪口一带深槽仍将左右摆动，河床仍处于不稳定状况，左汊下段黄山寺至张家湾段相对稳定。浅洲与曹姑洲间以及曹姑洲与陈家洲间汊道发展，将分一部分水流自左汊流入右汊（见图2）。

3 河道治理措施建议

芜湖河段下段总体河势相对稳定，分汊段洲滩、汊道冲淤变化频繁，对局部河势及左汊裕溪港区利用较为不利。结合芜湖大桥建桥后下游河道演变分析，建议抓住有利时机实施曹姑洲分汊段河道系统治理。

（1）大拐护岸加固工程。自20世纪70年代实施大拐护岸工程以来，实际护岸长度约13 km，近期水流对大拐顶冲部位呈下移趋势，在水流长期强烈冲刷作用下，已护工程区深槽冲刷，部分地段引发新的崩岸，建议抓紧对大拐护岸中下段长约6 km范围进行全面加固，形成稳定的河势控导工程。

（2）曹姑洲分汊段河道治理。建议采取工程措施，封堵潜洲与曹姑洲及曹姑洲与陈家洲间汊道（串沟），稳定曹姑洲、陈家洲左右汊道，保持左右汊分流比及右汊为主的分流格局。抓住有利时机对潜洲洲头实施护滩及导流工程，防止潜洲进一步冲刷后退，为形成稳定的陈家洲汊道分流口创造有利条件，根据两岸港区运行需要以及航道治理的要求，适当调整陈家洲左右汊分流比。

（3）黄山寺至张家湾段护岸工程下延。2001年长江隐蔽工程对黄山寺至张家湾段实施护岸工程后，陈家洲左汊弯道段河道逐渐趋于稳定，弯道凸岸陈家洲左缘小幅度向下淤长，为遏制陈家洲左汊进一步向弯曲方向发展，近期应加强观测，适时采取黄山寺至张家湾段护岸下延工程措施。

（4）陈家洲右缘护岸工程加固。根据河势演变分析，近期受陈家洲与曹姑洲间串沟出流下压作用和四褐山挑流减弱作用双重影响，水流对陈家洲右缘顶冲作用减弱。因洲滩、汊道冲淤调整频繁，近期加强观测，根据水流顶冲强度及陈家洲右缘岸坡变化情况，适时采取加固工程措施，以稳定陈家洲右汊下段河势，为下游河段河勢稳定创造有利条件。

4 结 语

芜湖河段历史上变化较大，2001～2002年大拐、黄山寺至张家湾、陈家洲右缘等长江隐蔽工程实施后，总体河势相对稳定。2000年芜湖长江大桥建成运行，主要呈冲刷状态，桥位下游局部河势调整变化频繁，主要表现为陈家洲、曹姑洲及其前沿浅洲等洲滩冲淤摆动以及洲滩间串沟随之交替变化，陈家洲、曹姑洲等洲滩不稳、汊道冲淤反复的演变，对河势稳定、两岸港口运行及航道稳定带来不利影响。建议尽早实施曹姑洲分汊段整治工程和大拐护岸加固工程，稳定芜湖河段下段河势及陈家洲汊道分流格局。

参考文献：

[1] 李金瑞，丁兵. 安徽省长江崩岸应急治理工程效果分析及建议[J]. 人民长江，2020，51（8）：1-7.

[2] 陈肃利. 对长江中下游干流河道治理的几点认识[J]. 人民长江，2003，34（3）：1-3.

[3] 姚仕明，卢金友. 长江中下游河道演变规律及冲淤预测[J]. 人民长江，2013，44（23）：22-28.

[4] 刘东风，吕平. 安徽省长江崩岸预警技术研究与应用[J]. 水利水电快报，2017，38（11）：91-95，118.

[5] 齐跃明.  RS在长江安徽段河道演变影响因素分析中的应用[D]. 武汉：中国地质大学，2003.

[6] 谷霄鹏. 长江芜湖河段大拐崩岸段河道演变分析[J]. 水利规划与设计，2019（11）：4-8.

[7] 武荣. 长江芜湖河段下段河势演变分析[J]. 江淮水利科技，2014（2）：13-14，38.

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[9] 刘东风，吕平. 安徽省长江河道治理及保护的实践与探索[J]. 长江技术经济，2018（2）：41-46.

[10] 吕平，黄卫东，曾慧俊. 马鞍山长江大桥近岸桥墩对河岸稳定影响试验[J]. 武汉大学学报（工学版），2014，47（1）：66-70.

（编辑：李 慧）

作者：陈尚林

河势控制工程论文 篇3：

三峡工程运用后石首弯道段整治工程累积影响和演变趋势研究

摘要：石首弯道段位于长江中游下荆江首端，河道形态复杂多变，河床演变较为剧烈。在大量河道治理及航道整治工程的控制下，岸坡稳定性及航道条件得到了增强和改善。三峡水库蓄水以来，坝下荆江河段的来水来沙条件发生了显著变化，石首弯道段也出现了大幅冲刷，但在一系列河道治理及航道整治工程的作用下，除了局部河段深>A摆动和冲淤变化较为明显外，总体河势基本稳定。随着三峡水库及上游干支流水库群不断建成和运用，该河段河势仍将持续调整。近岸河床的不断冲刷下切，已有工程难以适应新形势下的河床变形，不断出现崩塌冲失，对现有堤防、河势控制工程、护岸工程和航道整治工程等的安全运行以及涉水工程与航运等带来新的问题。提出应抓紧深入研究三峡水库及上游控制性水库运用初期长江中下游重点河段河势变化与综合治理方案等重大技术问题。

关键词：河道治理;航道整治;崩岸;演变趋势;石首弯道段;长江中游;三峡工程

中图法分类号：TV147 文献标志码：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2020.01.005

1 研究背景

石首弯道段位于长江中游下荆江首端，上起新厂，下迄北碾子湾，由顺直段、分汉段和急弯段组成，进口附近右岸有藕池口分流人洞庭湖，藕池口附近淤積形成天星洲，弯道放宽段有倒口窑、藕池口心滩，弯顶左岸侧为向家洲边滩。该河段河道形态较为复杂，多年来河床复杂多变，演变较为剧烈。1994年6月该河段向家洲切滩撇弯后，河势出现较大调整。近年来，由于受上游来水来沙条件、藕池口分流分沙变化以及人类活动等因素的影响[1]，石首弯道段仍处于调整变化之中，给防洪、航运以及沿江涉水工程的正常运行带来一定影响。目前，该河段实施了大量的河道治理及航道整治工程，使得岸线稳定性及航道条件得到了增强和改善，但该河段河势仍处于不断的调整变化中。随着长江三峡水库及上游干支流水库群的不断建成和运用，加上流域水沙条件的变化，将对长江河道演变与整治工程的运行及效果产生深远的影响。鉴于石首弯道段的复杂性，本文选择该河段为研究对象，开展三峡工程运用后该河段整治工程累积影响和演变趋势研究，为该河段综合治理、保护与开发利用提供技术支撑。

2 河道治理与航道整治工程基本情况

自然条件下，下荆江弯道河道演变的主要特征为凹冲凸淤，为了控制河势、提高荆江地区的防洪能力，通过长期的堤防及护岸工程建设，特别是1998年大水后堤防、护岸、水闸等的大规模整险加固工程的实施，对稳定岸线与控制河势起到了重要作用[2-3]，河道防洪标准也有了较大提高。近年来，随着长江航道治理进程的加快，陆续在周天、藕池口、碾子湾等碍航问题较为突出的水道实施了关键部位的控制性工程，使得以堤防、护岸为主体的河控工程体系相对更加完备。

2.1 河道治理工程

从20世纪70～80年代以来，该河段开始逐步实施了一些护岸工程，主要位于防洪险要与对河势起控制作用的重点岸线。至三峡水库蓄水前，实施的护岸工程有茅林口至古长堤（37+280-28+000）、向家洲（26+000-22+000）、送江码头（0+000-3+600）、北门口（S6+000-S9+000）、鱼尾洲（10+380-3+780）等，护岸总长度约24.85km，累积完成石方约254.57万m³;特别是1998年大水后至三峡水库蓄水前，国家投人大量资金对长江中游干流河道的崩岸进行了较为系统的整治。三峡水库蓄水运用后，改变了长江中游的来沙条件，坝下游出现了沿程较为剧烈的冲刷。在此期间，该河段实施了部分河势控制应急工程与长江重要堤防隐蔽工程中的剩余河势控制工程，以及航道整治工程包含的护岸工程项目。在长江荆江河段河势控制应急工程2006年度实施的项目中，该河段北碾子下段（6+000～6+730）、茅林口（36+300～35+000）等先后于2007～2010年度实施，施工总长度2.6km。此外，三峡水库蓄水前后的2001～2008年，北碾子湾（0+000-7+300）段完成护岸长度7.3km，完成石方约71.76万m³。

2.2 航道整治工程

研究河段包含天星洲水道、藕池口水道及碾子湾水道上段，上游为周公堤水道。天星洲水道为顺直放宽并有藕池口分流的喇叭形河道，藕池口水道上段为顺直分汉河道段、下段为急弯段。为缓解1998，1999年特大洪水淤积造成的浅滩碍航局面，以及针对三峡水库蓄水后出现的新情况，维持枯水期航道畅通，在以堤防和护岸为主体的已建河势控制工程体系的基础上，近年来实施了大量航道整治工程（见图1）。

该河段上游的周公堤水道于2001年12月至2002年5月、2006年12月至2008年4月分别实施了清淤应急工程、航道整治控导工程等。近年来，由于天星洲水道的新厂边滩及天星洲洲体左缘崩岸持续发展，航道形势较严峻，在2013年9月至2015年底实施的长江中游荆江河段航道整治工程昌门溪至熊家洲段工程（以下简称“荆江3.5m工程”）中对新厂边滩进行了守护。

针对藕池口水道的碍航问题，于2010年10月至2012年4月实施了藕池口水道航道整治一期工程，包括左岸陀阳树边滩护滩带、沙埠矶护岸，天星洲洲尾左缘的护岸、护滩，以及藕池口心滩左缘中段的护岸。由于一期工程对进口段左边界控制尚不充分，在荆江3.5m工程中继续对藕池口水道实施了陀阳树边滩守护、焦家码头护岸加固、天星洲左缘下段守护、倒口窑心滩守护工程等。

2000～2003年，在碾子湾水道先后实施了清淤应急工程及碾子湾水道航道整治工程，包括左右两岸的丁坝、护滩带及护岸等;在荆江3.5m工程中继续对该水道实施了南碾子湾上段守护工程和左右两岸的护岸加固工程等，由于工程位于该研究河段出口附近及下游，因此本文不考虑该水道的相关工程。

3 来水来沙变化

石首弯道段的水沙主要来自宜昌以上长江干支流，同时受藕池口分流的影响，该河段上下游的控制水文站分别为沙市站、监利站。本文分析藕池口分流分沙比变化时，为剔除松滋口、太平口及引江济汉等分流分沙的影响，选取沙市站为基础进行分析。

3.1 沙市站来水来沙变化

3.1.1 年际变化

经统计分析，三峡水库蓄水前后沙市站水沙特征值如表1所示，1981～2018年的历年径流量及输沙量如图2所示。可以看出，三峡水库蓄水运用以来，年径流量较蓄水前多年平均值偏枯，减少约2.8%，但变化趋势不明显;年输沙量大幅度减少，减少约89.9%，年均含沙量也明显小于蓄水以前的多年平均值;多年均值中数粒径有所粗化。

3.1.2 年内变化

三峡水库蓄水前后年内月均径流量、输沙量如图3所示。从图3可以看出，三峡水库蓄水后，干流各控制站的主要径流量仍集中在5～10月，水位年内变化规律未有大的改变。但是受三峡水库调度方式影响，特别是上游一些大中型水库的陆续建成和运用的累积影响，6～10月径流量较水库蓄水前减小，枯水期1月至汛前5月月均径流量有所增加。水库蓄水后，年内各月月均输沙量均明显减小，5～11月减少较多，减幅达82%～92%，其中10月份减少幅度最大，主要由水库蓄水及上游来水来沙减少所致。

3.2 藕池口分流分沙变化

近几十年来，由于下荆江裁弯、葛洲坝和三峡工程兴建等自然和人为因素的影响，导致藕池口分流洪道日益萎缩，分流分沙比减小[4]。以沙市站为参照，藕池口历年分流分沙比变化如图4所示。从图4可以看出，近年来，藕池口年分流比呈缓慢减少趋势，三峡水库蓄水前后并未出现明显变化;三峡水库蓄水后，分沙比发生了变化，分沙比的年际间变幅有所增大;分流比较蓄水前有所减小，但蓄水以来的分流比变化趋势不明显。

4 工程实施后累积影响分析

4.1 近期石首弯道段冲淤变化

三峡水库蓄水运用前，该河段整体表现为淤积，基于地形法计算石首弯道段（公2～荆99）河床冲淤量，1998年10月至2002年10月，该河段总体淤积量133万m³，河床平均淤积厚度0.03m;三峡水库蓄水运用后的2002～2016年，受三峡水库清水下泄影响，该河段来沙大为减少，整体表现为冲刷，河床整体冲刷量5614万m³，平均冲刷深度达-1.37m。三峡水库蓄水以来的河床冲淤分布如图5所示。可以看出，藕池口口门、陀阳树至古长堤一带淤积较明显;天星洲左缘、倒口窑心滩左缘、向家洲边滩头部冲刷较明显。

4.2 工程实施后运行效果分析

石首弯道段的护岸工程集中在20世纪7080年代至三峡水库蓄水前实施，尤其是1998年大水后，对中游干流河道的崩岸进行了较为系统的整治，对稳定岸线、控制河势并提高防洪能力起到重要作用。三峡水库蓄水运用后，该河段实施的工程以航道整治工程为主。河段上游周天航道整治工程实施以后，限制了石首弯道上游长顺直段中枯水期主流摆动幅度，主流沿天星洲左缘近岸河床而下，引起天星洲左缘崩塌，弯道上段主流线的趋中下行，冲刷切割倒口窑心滩、顶冲北门口下段，北门口下段（未护岸段）岸线的大幅崩塌，加速了顶冲点下移的进程。近年来，在该河段实施了一系列工程，如藕池口水道航道整治工程、倒口窑心滩守护工程、陀阳树边滩护滩带守护工程、天星洲左缘下段守护工程及焦家码头护岸加固工程等，较好地抑制了过渡段中枯水时的水流分散，约束了水流，维护了河势稳定;进一步稳定了藕池口水道的进口边界;改善了陀阳树边滩TH5号护滩带附近水流分散、航槽弯曲的现象，使上、下深槽衔接更加平顺，增加了航宽。

目前，石首弯道段有大量的已建和在建的河道治理及航道整治工程。随着这些工程的不断完成，河岸的抗冲能力将得到增强，较大程度地抑制了近岸河床的横向发展，有助于形成并稳定良好的滩槽格局及边界，稳定河段河势并改善航道条件。

4.3 水沙变化对工程的累积性影响

三峡水库蓄水运用以来，石首弯道段的来水来沙条件发生了较大变化，大洪水流量被削减调平，洪水漫滩的水情概率变小，进口含沙量也急剧减少，河段处于强冲刷状态。近年来，通过大量工程的治理守护，河岸线得到了初步控制，但受年际来水来沙条件的影响，局部河段深泓摆动和冲淤变化较为明显，使部分护岸工程段及紧邻下游的未护岸段出现了一定的滑挫崩岸现象。该河段顺直段主流向左岸摆动，贴岸冲刷茅林口至古丈堤沿线近岸河床，引起该堤段岸线出现崩塌现象;天星洲洲体淤长，藕池口口门河床淤积抬高、过流条件恶化;古丈堤至向家洲段主流位于左侧下行，向家洲持续崩退，深泓左移;北门口弯道顶冲点下移，北门口弯道上深槽淤积消失、下深槽严重冲刷并向下游发展，北门口已护工程段（中下段）出现多处崩岸险情，已护工程段下游的未护岸段岸线大幅度崩塌;随着北门口段弯道顶冲点大幅度下移，鱼尾洲段的护岸工程段脱流、近岸河床淤积以及北碾子湾的顶冲点因北门口贴流段的延长而下移，导致北碾子湾岸线的不断崩退（见图6）。

該河道已实施的护岸工程，多采用基于冲淤交替河道的传统护岸技术，且大部分建于三峡水库蓄水前，设计中基本未考虑三峡工程运用后对坝下游河段冲刷的影响[2]，更未考虑上游控制性水库运用后的影响。随着三峡水库蓄水运用和上游控制性水库的陆续建设以及水土保持工程的陆续实施，该河段已经并将在相当长时间内继续冲刷调整，局部护岸段近岸河床大幅冲深，已有护岸工程难以适应新形势下的河床变形，不断出现崩塌冲失。此外，近岸河床出现较大冲刷后，水深增加，传统护岸工程的施工难度较之前更大，质量控制较之前更难，在这样大幅度冲刷条件下，护岸工程的稳定性和有效性也都大大降低。

5 石首弯道段河道演变趋势

5.1 冲淤变化预测

长江科学院采用1991～2000年系列年，综合考虑上游干支流水库建库调蓄的影响[5]，进行了长江上游水库泥沙淤积计算及宜昌至大通一维水沙数学模型计算，为石首弯道段实体模型试验提供进出口边界条件。实体模型采用2016年11月地形作为初始地形，预测第巧年末冲淤情况（三峡运用第30年末）。

根据模型试验结果，第5年末，该河段25m高程以下冲刷-2340万m³，平均冲深0.48m;模型运行至第10年末，该河段冲刷1693万m³，平均冲深0.35m;模型运行至第15年末，该河段整体冲刷946万m³，平均冲深0.19m。可以看出，该河段仍以冲刷为主，且整个试验河段冲刷幅度较大。但随着时间推移，模型各个河段冲刷量均呈现逐渐减少的趋势，其中在第10年末至第巧年末整个试验河段的冲刷量为946万m³，仅为15a总冲刷量（4979万m³）的19%，说明在以上水沙系列作用下，河床地形冲刷幅度逐渐减小。

5.2 河道演变趋势预测

动床模型试验结果表明，至第巧年末，试验河段整体冲刷下切幅度较大，但随着时间推移，试验河段冲淤幅度趋于变缓。在该河段大量护岸及航道整治工程的作用下，滩槽位置相对稳定，主流线及深泓位置整体变动不大，总体河势未发生大的变化，但在局部河段（过渡段等）河势调整较为剧烈。天星洲左缘、向家洲首部至北门口及张城垸一带、北碾子湾等位置深槽有变宽延长冲深的趋势。通过模型试验发现，该河段存在的问题包括：天星洲左缘有所崩退;向家洲上游焦家铺一带陀阳树边滩尽管建设了一系列护滩带，但该处深泓贴岸，主流顶冲向家洲边滩首部，仍存在着切滩撇弯趋势;藕池口心滩尾端至北门口一带深泓贴岸，藕池口心滩尾端高滩不断崩退，不利于河势稳定;弯道处主流曲率半径过小，使北碾子湾一带持续冲刷崩退;藕池口口门上游分流道不断淤长，可能对藕池口分流造成影响。

6 结论和建议

石首弯道段河道形态较为复杂，多年来河床演变较为剧烈。目前实施了大量的河道治理及航道整治工程，岸线稳定性及航道条件得到了增强和改善。三峡水库蓄水以来，坝下荆江河段来沙剧减，石首弯道段也出现了大幅冲刷下切，在一系列河道治理及航道整治工程的作用下，该河段河势基本稳定，但局部河段深泓摆动和冲淤变化较为明显。随着三峡水库及上游干支流水库群不断建成和运用的影响，该河段河势仍将持续调整。动床模型试验结果表明，至第巧年末，试验河段整体冲刷下切幅度较大，但随着时间推移，试验河段冲淤演变幅度趋于变缓。然而，河道近岸河床的不断冲刷下切，已有工程难以适应新形势下的河床变形，不断出现崩塌冲失，对现有堤防、河势控制工程、护岸工程和航道整治工程等的防洪安全以及涉水工程与航运等带来新的问题。因此，需要在以往研究的基础上，针对三峡工程和上游控制性水库的陆续建成运用后面临的新形势、新问题，抓紧深入研究三峡水库及上游控制性水库运用初期长江中下游重点河段河势变化与综合治理方案等重大技术问题。

参考文献：

[1]卢金友，姚仕明，黎礼刚，等.石首弯道段整治研究[C]//长江中游藕池口水道综合治理学术研讨会交流材料.武汉：长江科学院，2007.

[2]姚仕明，何广水，卢金友.三峡工程蓄水运用以来荆江河段河岸稳定性初步研究[J].泥沙研究，2009（6）：24-29

[3]长江科学院.荆江河段河势变化分析及河势控制措施研究[R].武汉：长江科学院，2013.

[4]渠庚，刘心愿，郭小虎，等.三峡工程运用前后藕池口分流分沙变化规律分析[J]，水利学报，2013，44（9）：1099-1106.

[5]長江科学院.三峡工程运用后重点河段河势变化及治理对策研究[R].武汉：长江科学院，2019.

（编辑：李慧）

收稿日期：2019-10-31

基金项目：国家重点研发计划项目（2016YFC0402300）

作者简介：刘心愿，男，高级工程师，博士，主要从事水库调度及江湖演变与治理研究工作。E-mail：wishesliu@126.com

作者：刘心愿 渠庚 姚仕明 朱勇辉 刘亚