2.4 长江下游若干河段河床地貌变化简析
将上述五个河段在三峡工程蓄水后2006年的河床地貌,与20世纪80年代后期(1986年或1987年)的河床地貌相比较,可以评估其河势的稳定情况,并可看出很多有代表性的地貌变化情况。
1.九江河段(上半段)
历史上九江河段左岸有黄广大堤费家湾和刘佐口两处著名险工,20世纪50—60年代,人民群众自力更生在张家洲右缘(右汊内)修建短丁坝群遏制了崩岸,保障了洲堤安全;60—70年代,安徽宿松在张家洲左汊实施了同马大堤汇口丁坝工程,70—80年代初,在江西九江人民洲右汊实施了永安堤护岸工程。通过以上护岸工程的实施,基本遏制了两岸河漫滩的崩岸,张家洲得以相对稳定。由于上述护岸工程标准普遍偏低,在1983年洪水作用下,多处丁坝发生险情甚至“抄后路”,几经加固;直到1998年洪水后,九江河段的崩岸才得以全面治理,实施了多处新护工程,原有的护岸工程也得到加固。
随着两岸的河漫滩和张家洲体南缘逐步稳定,九江河段(上半段)的河床演变主要表现在平滩河槽内各种地貌的冲淤变化。60—80年代中后期是长江中下游来水来沙相对稳定的时期,该河段上段人民洲60年代洲头向上伸展较远,右汊60—80年代一直为主汊,大树下以下有-10m深槽;左汊60年代6m等高线贯通,到1987年,枯水河槽7m等高线在进口已不贯通,洲头滩与进口左侧边滩相连,可见其左汊在这期间处于淤积萎缩态势。张家洲汊道在这期间的分流区、左汊滩槽形态、右汊二级分汊形态、张南水道上浅区的正常浅滩、下浅区的宽浅交错浅滩等均变化不大(图2-1、图2-11)。
从图2-11和图2-12对比分析可知,自1987年至三峡工程蓄水后2006年的20年间,九江河段(上半段)两岸平滩岸线变化很小,张家洲洲滩岸线变化也很小,即稳定性程度较高的河漫滩和江心洲汊道形态均较稳定,表明了九江河段的总体河势已趋基本稳定。在左汊乌龟洲通过堵支并入张家洲和在右汊新洲附近实施航道整治工程后,张家洲汊道的稳定性又有进一步的增强。
图2-11 长江九江河段河势(1987年5月、7月)
图2-12 长江九江河段河势(2006年5月)
另一方面,通过近期20年的河床演变,九江河段(上半段)河床地貌有以下几处发生了明显变化(对照图2-11和图2-12,文中标号①、②、…即图内所在部位,下同):
①大树下附近进口段河势发生变化。1987年,进口段-3m深槽由左径直进入人民洲右汊并与其-3m深槽连通,至2006年,-3m深槽左移并在汊道进口段已与右汊深槽断开,进口段右侧形成7m心滩。
②1986年人民洲左汊口门有7m边滩、洲头滩以及它们之间的浅滩,至2006年均被冲刷,口门被冲开,汊内出现-3m深槽,表明进口主流左摆,左汊处于发展态势。
③人民洲顺直汊道汇流段与张家洲汊道进口段之间的衔接部位(二套口段),1986年为上、下-3m深槽之间过渡的浅区,2006年已变为深槽贯通段,同时深槽拓宽,表明该段河槽冲刷非常显著。
④张家洲汊道进口段-3m深槽,1987年与两汊口门深槽均呈间断态势,2006年已变为与右汊-3m深槽基本贯通,表明右汊明显冲刷发展并与上游河势衔接更好。
⑤张家洲右汊进口段-3m深槽与中段左侧深槽之间的过渡段,在1987年尚为正常浅滩,至2006年由于进口段深槽前端南偏,张南水道上浅区已由正常浅滩变为交错浅滩。
⑥张南水道下浅区原为严重碍航浅滩,这期间由于右汊分流比有所增大,水流顶冲下移使-3m深槽随之下移,航道条件得到很大改善。
⑦张家洲左汊内小支汊阻塞,乌龟洲并入张家洲,使该汊中下段成为滩槽分明的单一河道。
以上分析表明,由于进口段主流偏左,使原本趋于淤衰的人民洲左汊(支汊)转而向冲深发展;张家洲汊道右汊也稍有发展,且深槽偏南有利于第二级分汊的支汊即官洲右泓向冲刷发展,张南水道上浅区浅滩性质的转化而使通航条件相对较差。就整体河势而言,九江河段(上半段)总体河势已趋基本稳定。张家洲汊道在稳定性增强的同时,右汊内官洲右泓有所发展;人民洲汊道因左汊有所发展而变得相对不稳定。以上变化产生的利弊影响值得关注。
2.大通河段
大通河段属顺直微弯分汊型河道,右岸为凹岸,受到阶地控制;左岸为凸岸,系河漫滩地貌。历史上和悦洲以上洲滩常受切割形成心滩,然后淤积成江心洲,即铁板洲。和悦洲与铁板洲之间的串沟发展成汊,并向和悦洲一侧冲刷平移发展直至衰亡,二洲合一统称为和悦洲。因此,大通河段的主要演变特征是在和悦洲的洲头冲淤和洲滩之间的串沟发生周期性变化,具有较强的规律性。1959年,和悦洲洲头又产生串沟,随着串沟冲刷发展,上游形成铁板洲雏形并淤高淤大,至1976年达3m高程,1986年达5m高程,成为新的铁板洲。与此同时,原和悦洲以上的滩头向上延伸,-7m沙嘴上延至九华河附近(图2-13)。20年来岸线变化不大。平滩以下河床地貌形态比较单一,江心洲汊道形态和主、支汊格局也较稳定。该河段总体河势基本稳定。
大通河段1986—2006年总体河势变化不大,其河床地貌变化,可概括为以下几个方面(图2-13和图2-14):
①进口段左侧,长而顺直的3m边滩和-7m潜边滩有所淤积展宽和向下游延伸,说明整体河势近期有右偏的趋向。
②正由于存在上述变化,这期间和悦洲-7m以上的洲头沙嘴有所冲刷后退,但仍保持平缓的纵坡形态,说明上游河势右偏产生的量变过程是很缓慢的。
③铁板洲滩面以3m表示的河床相和以7m表示的河漫滩相都在持续淤积,洲面已出现10m的平滩高程线,说明该江心洲的稳定性有所提高。
④和悦洲与以上铁板洲之间的支汊在拓展并向下游平移冲刷发展,和悦洲洲头后退,其间倒套溯源冲刷。
⑤右汊下段目前尚无大的变化。
图2-13 长江大通河段河势(1986年10月)
图2-14 长江大通河段河势(2006年5月)
⑥左汊和悦洲对岸六百丈潜边滩也有所淤宽。
分析表明,大通河段总体河势基本稳定。进口段左侧的长边滩向右淤宽,说明进口段河势有整体向右偏的趋势,但发展速度较为缓慢,尚未影响到汊道滩槽格局;相应地,分汊段江心洲头低滩虽然有所后退,但洲头低滩形态没有大的变化。与此同时,和悦洲以上的铁板洲已淤积成为较稳定的江心洲,它们之间的小支汊呈溯源冲刷发展并有向下游缓慢平移的趋势,若任其发展,将有可能夺右汊下段之流,成为和悦洲汊道的中汊。为确保河势不发生大的变化,宜尽早堵塞该小支汊,使之成为较稳定的双汊河段;或者尽快对和悦洲头左缘进行护岸,也可抑制小支汊的发展。
3.芜裕河段
20世纪80年代前,芜裕河段由两个分汊河段组成:鲫鱼洲汊道和陈家洲汊道。鲫鱼洲在向左岸平移过程中其右缘受主流冲刷,洲体不断减小,于80年代中后期被冲刷殆尽。与此同时,在右岸又淤涨潜边滩,之后切割成潜心滩,到1986年仍然为依附于右岸的潜心滩。陈家洲汊道在20世纪60—70年代为曹姑洲和陈家洲顺列、中间有心滩的顺直多汊河段。1981年,陈家洲与心滩并为一体,仍称陈家洲,至1986年,曹姑洲尾继续下移有与陈家湾上侧淤并之势,与此同时,曹姑洲头的低滩受切割又形成一个小心滩(图2-15)。
图2-15 长江芜裕河段河势(1986年10月)
自1986—2006年的近20年内,芜裕河段大拐以上左、右岸崩岸处均受到护岸工程控制,大拐以下右岸为山矶和阶地,左岸为河漫滩,崩岸处也受到无为大堤护岸工程控制。因此,总体河势可谓相对稳定。然而,该河段洲滩呈周期性冲淤变化,对河势稳定产生一些不利影响(对比图2-15和图2-16),表现在:
图2-16 长江芜裕河段河势(2006年5月)
①大拐以上的顺直微弯段,北埂处1986年的-8m潜边滩先变为具有河床相堆积的心滩(以2m等高线表示),然后又有河漫滩相泥沙堆积(以5m等高线表示),到2006年已经成为一个小江心洲。
②与此同时,小江心洲的右汊发展,2006年汊内已出现-8m深槽。
③大拐以下曹姑洲头右侧的小江心滩向上游和左侧拓宽伸展,2006年已成为一个有河漫滩相泥沙淤积的小江心洲,并有继续淤涨之势。
④曹姑洲头受冲刷后退,洲尾淤积继续下延,洲体呈缩短之势。
⑤曹姑洲与其上游新生的小心洲之间串沟,2006年已发展为自左汊进入右汊的横向支汊,该汊向下游平移是纵、横向水流作用的结果。
⑥曹姑洲尾与陈家洲之间串沟趋于萎缩,两洲有合并之势。
⑦陈家洲左汊虽然总体呈缓慢淤积态势,但其中下段已成为滩槽分明的弯道段。
⑧陈家洲右汊下段内右侧的-8m潜心滩,在陈家洲右缘防护趋于稳定情况下,是逐渐变为依附于右岸的潜边滩,还是继续淤高成为心滩有待观察。
分析表明,大拐以上北埂潜边滩通过切割成心滩已进一步演化为江心洲,双汊河段形态已成定局。该江心洲的前身为原鲫鱼洲,按历史演变的周期性规律,其右汊将不断发展并左移,最终成为主汊,左汊将缓慢淤积并最终变为支汊;江心洲右缘将被新主汊冲刷,左缘则逐渐淤积,整个洲体向左侧移动。在江心洲运移过程中,洲体先增大后变小,直到洲体被冲刷殆尽。与此同时相应的变化是右侧新的潜边滩又将滋生。但在今后含沙量极度减小的条件下,该江心洲的变化不大可能重复原鲫鱼洲的演变过程,或周期性变化规律将可能受到“清水”下泄的影响,江心洲和两汊的冲淤将发生新的变化。在大拐以下的陈家洲汊道中,新的小江心洲为原曹姑洲头切割形成且它们之间串沟不断冲刷发展,曹姑洲尾与陈家洲头之间的串沟不断淤积,但在含沙量显著减小的条件下,两洲不一定能很快相并,在相当长时段内可能仍将保留汊的形式而维持中、高水过流。曹姑洲与以上的新江心洲之间将成为新的汊道。陈家洲左汊下段将缓慢淤积;右汊内右侧原来的潜心滩为洲右缘崩岸河道展宽所形成,但在陈家湾右缘护岸稳定后,该潜心滩可能会变成右岸的潜边滩,但在含沙量显著减小的情况下也可能会成为心滩。总之,芜裕河段由洲滩冲淤产生的河势变化仍然具有复杂的一面。
4.南京河段
南京河段自20世纪50—80年代,先后实施了下关、浦口、大厂镇沉排护岸,七坝、大胜关、梅子洲头、九袱洲、八卦洲头、燕子矶、天河口、西坝和栖霞龙潭等抛石护岸,对河势与汊道稳定起了有效的控制作用。按图2-17和图2-18的比较可以看出,自1986—2006年的20年内,两岸岸线十分稳定,洲滩形态基本稳定。南京河段的河势控制工程,在保障两岸防洪安全和经济社会持续发展发挥了十分重要的作用,南京河段的整治堪称长江中下游河道治理的一个典范。另外,20年来,南京河段河床地貌也有一些值得关注的变化(对照图2-17和图2-18):
①由梅子洲左汊向下延伸的-15m深槽与九袱洲处深槽之间的浅区已被冲刷,变成-15m贯通的深槽。
②由于梅子洲左缘-15m深槽有下延之势,潜洲段主流右移,潜洲受到一定的冲刷,洲体宽度减小,潜洲右汊是否有缓慢发展之势,值得关注。
③八卦洲左汊口门淤积态势受到抑制,-15m深槽在北汊口门处已贯通,说明左汊进口枯水分流减弱的趋势已受到遏制。
④八卦洲右汊内原有的犬牙交错边滩中,右岸燕子矶下的边滩已被冲刷,基本河槽有所拓宽。
⑤栖霞龙潭弯道左岸潜边滩已淤高,成为-5m高程以上的边滩,左侧倒套缓慢发展,有逐渐成为心滩之势。
分析表明,南京河段自七坝以下的河势控制工程取得了良好效果,20年来河势基本稳定。基本河槽在近期有冲刷趋向;潜洲段附近河床的冲刷若持续发展,可能引起河势较大变化,应予以关注。
图2-17 长江南京河段河势(1986年10月)
图2-18 长江南京河段河势(2006年5月)
5.扬中河段
扬中河段是长江下游河床演变较为复杂的河段,也是河道整治比较薄弱的河段之一。它由一个大江心洲(即太平洲)分为左、右汊。左汊为主汊,其中又包含一个弯曲型落成洲汊道和一个顺直型鳊鱼沙汊道;右汊为蜿蜒型支汊,该汊出口还有顺列的砲子洲和录安洲;其下至鹅鼻嘴为微弯的单一河道。该河段内成规模的整治工程只有嘶马丁坝群护岸,其他为鳊鱼沙左、右汊内断续的护岸。自1986—2006年的20年内,两岸岸线变化不大,但江心洲、滩变化较大,总的来说,河道平面形态变化不大,但河势不稳定的因素较多(图2-19、图2-20)。
图2-19 长江扬中河段河势(1986年12月)
①由于上游五峰山节点以下主流向右移动,1986年三益桥附近河床内的正常浅滩至2006年变为上、下深槽交错的浅滩。
②与此同时,落成洲头冲刷后退,洲头左缘上段潜边滩冲刷,下段形成小心洲已并入落成洲尾;落成洲右汊口门受冲刷,1986年-5m线在进口处为边滩形态,至2006年已被冲开且-5m槽基本贯通右汊,右汊处于进一步发展的趋势。
③落成洲右汊出口受冲刷,汊尾展宽,右侧心滩淤高成小江心洲,其右侧小汊也受冲刷而扩大。
④同样,也因上游主流向右移动,长期较稳定的太平洲右汊进口段-5m拦门沙浅滩被冲刷,口门段汊内河床形成-10m深槽。
⑤天星洲左小汊进口-5m拦门沙浅滩受冲刷。
图2-20 长江扬中河段河势(2006年5月)
⑥由于砲子洲尾冲刷后有利于录安洲右汊进流,使得右汊持续冲刷,-15m深槽几乎贯通,右汊明显发展。
⑦江阴微弯段左侧潜边滩和潜心滩发育,冲淤变化较大。
⑧鳊鱼沙汊道近期稳定性有所增强,但由于该沙基本为心滩,高程低,冲淤变化大,仍影响着左、右汊河床的冲淤及其稳定。
分析表明,扬中河段河岸变化不大,但洲滩相对不够稳定。由于嘶马段实施了护岸工程,不但制止了河道崩岸,而且杨湾段成为窄段,使其上、下段成为两个宽窄相间的分汊河段。杨湾以上河段为弯曲型的落成洲汊道。该汊道在1986—2006年的20年内,落成洲右汊发展,洲体冲淤变形,右汊出口拓宽,并形成新的小江心洲;太平洲右汊进口也在缓慢冲刷发展。究其原因,与和畅洲左汊分流比急剧增大、出口水流向右岸顶冲增强,汊道进口主流动力向右移有关。虽然受到右岸山体对水流的控制,但动力作用右移的内在因素始终存在。杨湾以下为顺直型的鳊鱼沙汊道,其心滩呈长条形,高程低,冲淤变化大,但近期洲体和分流稳定性有所增强。太平洲尾以下天星洲左汊有所发展,录安洲右汊发展较明显。江阴微弯段凹岸深槽相对稳定,但左侧潜边滩、潜心滩冲淤变化较大,形态不够稳定。总之,扬中河段河漫滩河岸和大江心洲等大的地貌形态相对稳定,但江心洲的局部和小江心洲、边滩、心滩冲淤变化较大,表明河床不够稳定,由此对河势造成一定的影响。
以上对长江下游五个有代表性的河段近20年的河势与河床地貌作了简要分析。就河道平面形态(包括河岸与洲滩形态)、动力轴线(或深泓线)和汊道分流与冲淤变化情况对以上五个河段的河势进行评价,表明河势稳定性由高到低的排序显然是南京河段、大通河段、九江河段、芜裕河段、扬中河段。南京河段的河岸河漫滩、江心洲、深泓线、主、支汊河床地貌等均较稳定,梅子洲、八卦洲两汊道分流也相对稳定,仅梅子洲左汊内潜洲附近冲淤变化较大。大通河段河岸稳定,和悦洲及其以上铁板洲的平面形态总体相对稳定;由于进口水流缓慢右移,左岸长边滩有所淤积,和悦洲(铁板洲)洲头低滩有所冲刷;对河势来说不够稳定的因素是两洲间串沟可能会发展成为支汊并继续向下平移,且有可能袭夺右汊下段部分水流之势,但整治并不困难,整治力度也较小。九江河段两岸均较稳定,除人民洲汊道进口主流有所左偏外,全河段深泓线均较稳定;张家洲汊道稳定性得以增强。该河段不稳定的因素有二:①人民洲左汊发展;②张家洲右汊内官洲右泓也在发展,对局部河势有一定影响。芜湖河段两岸稳定;大拐上段新洲如仍延续原鲫鱼洲的周期性变化,则洲体将向左摆动调整,左汊仍作由兴变衰、右汊仍作由小变大的冲淤变化,但这种周期性重复的可能性在含沙量显著减小的情况下有待观察;大拐以下主要是曹姑洲头的滩槽变化,自左汊进入右汊的新汊发展和平移可能引起局部河势变化。扬中河段两岸岸线稳定,但江心洲稳定性较差,总体来说河势尚属相对稳定。由于该河段进口深槽右偏,对落成洲左汊深槽右移、洲头和左缘冲刷、右汊的冲刷发展,对太平洲头左缘崩岸和右汊进口冲刷等多方面,均产生较大影响;鳊鱼沙洲体尚不稳定,天星洲左汊和录安洲右汊冲刷发展以及江阴微弯段左侧潜心滩、潜边滩冲淤多变等的不稳定因素较多。可以说,扬中河段是河势稳定性较差的河段。