长江下游东流水道6 m水深工程治理思路及方案设计

马 一,吕永兴

(1.长江航道局，湖北 武汉 430010；2.中交广州航道局有限公司，广东 广州 510221)

东流水道位于长江下游九江市—安庆市之间，地处安徽省境内，左岸为望江县、右岸为东至县[1]。水道内汊道众多，滩槽变化剧烈，主支汊转换较为频繁，一直以来是长江下游重点浅险水道之一。

为更好地服务长江经济带建设，加快构建沿江综合立体交通走廊，打破长江中下游有机衔接的关键卡口，适应船舶大型化发展趋势，经过开展长江干线武汉—安庆段航道水深进一步提高的可能性论证工作，认为武汉—安庆通航标准为6.0 m×200 m×1 050 m(水深×宽×转弯半径)，可以作为一个时期的航道规划发展目标[2]。

长江下游东流水道6 m水深工程(简称“本期工程”)是实现上述航道规划目标的重要组成部分，工程实施意义重大。笔者分析东流水道航道条件、河床演变及碍航特性，结合东流水道本期工程思路，提出6.0 m水深建设方案，并采用模型研究工程方案效果，可为后续研究提供更为科学全面的技术支撑。

1 水道概况

1.1 水道特征

东流水道上起华阳河口，下迄吉阳矶，全长31 km，属顺直多分汊河型[3](图1)，按平面形态可分为3段：进口段、分汊段和出口段。进口段华阳河口—老虎岗，长约5 km，进口处河宽1.6 km左右，河道单一、顺直且略有放宽，河床相对稳定；分汊段老虎岗—狭阳湖，长约18 km，河道顺直宽阔，江面最宽处约4.5 km，河道中存在由老虎滩、天沙洲、玉带洲、棉花洲及大片低滩组成的带状滩群，将东流水道分为四汊，从左到右依次为莲花洲港、天玉串沟、西港和东港；出口段狭阳湖—吉阳矶长约8 km，河道单一，微弯窄深，河岸较为稳定[4]。

整治前，东流水道西港和莲花洲港交替作为主航道，均存在枯水期水深或航宽不足的状况[5]，且时有海损事故发生，严重影响枯水期船舶的正常营运及航行安全。为改善东流水道航道条件，2004—2017年该水道先后实施整治工程，守护了部分关键洲滩，初步稳定了航道边界，遏制了东港快速发展的不利变化趋势，改善了西港的航道条件，工程达到4.5 m×200 m×1 050 m 及保证率98%的航道建设标准[6]。

图1 东流水道河势

1.2 水道维护情况

2017年11月1日起，试运行提高长江干线黄石上巢湖—安庆吉阳矶河段航道计划维护尺度。2017年11月—2018年4月，枯水期航道维护尺度由4.5 m×200 m×1 050 m提升至5.0 m×200 m×1 050 m，2019年3月10日转为正式运行。目前，东流水道航道等级为Ⅰ级，全年实行一类航标配布、一类航标维护。东流水道航道分月维护尺度情况见表1。

表1 东流水道航道分月维护尺度

注：航宽均为200 m，弯曲半径1 050 m。

2 河道演变及碍航特性

从历史演变看，东流水道一直保持着顺直多分汊河型，河床演变特征主要表现为：随着河段内洲滩群的不断冲淤归并与切割分离，各汊道出现往复兴衰现象，使主航道位置随之在东港、西港和莲花洲港之间不断调整变化[7]，河道自身的边界条件决定了东流水道发展为不稳定的多分汊河型。

2.1 汊道分流比变化

东流水道汊道分流格局近期处于较为剧烈的调整过程中(图2)。自2002年11月以来，东港分流比持续增加，至2014年2月东港分流比达到最大值51.6%，此后逐步回调，2016年3月减小为37%；西港分流比由2014年2月11.2%增加至2016年3月29.8%。2018年4月东港分流比进一步减小至34.5%，西港分流比增加至38.8%。

图2 东流水道各汊道近期分流比变化

2.2 河床冲淤变化

2016年3月以来，东港、莲花洲港河槽总体小幅淤积，老虎滩左槽左岸边滩冲刷明显，老虎滩左槽下段及西港过渡段冲刷剧烈，玉带洲右汊冲淤变化较大，中上段呈现左淤右冲、中下段左冲右淤的态势。

老虎滩头部以上顺直段冲淤交替，总体以淤积为主，幅度在0.5～1.0 m；老虎滩左槽左岸雷港口边滩雷港口以上由冲转淤，淤积幅度在1～2 m，冲刷区域下移至雷港口至3#丁坝一带，冲刷幅度在1 m左右，3#丁坝下游仍为淤积，幅度在2 m以上。老虎滩左槽上段小幅淤积，幅度在0.5 m以内；老虎滩左槽下段至西港过渡段一带仍继续冲刷，幅度在1 m以内。天玉串沟继续淤积，幅度在1～3 m；玉带洲右汊上段右侧七里湖一带仍有小幅冲刷，左侧继续淤积，幅度在2～3 m；玉带洲右汊中下段玉带洲右缘仍有小幅冲刷，左侧东流镇以下深槽淤积，幅度在2～3 m。东港总体略有淤积，幅度不大，莲花洲港进口段淤积明显，中段略有冲刷。

2.3 滩槽变化

东流水道滩槽格局总体稳定，但局部洲滩冲淤变化仍较为明显，老虎滩左缘仍有小幅冲刷，西港过渡段延续冲刷发展态势，天玉串沟大幅淤积，玉带洲右缘崩退，老虎滩左槽左侧雷港口边滩冲刷。

深槽变化主要发生在老虎滩左汊—西港—玉带洲右汊一线，老虎滩左汊5 m深槽槽头下延，西港5 m等深线由2016年3月断开约1 600 m发展至贯通，最小宽度达230 m。玉带洲右汊左侧深槽冲刷，右侧河槽淤积，河心水下心滩进一步淤长，3 m等深线淤积下延约1 180 m，5 m等深线淤积下延约380 m。

2.4 主要碍航特性

1)东流水道汊道分流格局变化剧烈，西港分流比较小且难以保持稳定，导致西港过渡段大幅淤浅，航槽内水深不足。西港浅滩位于西港进口，西港平面走向与汛期主流夹角较大，在汛期淤积严重，多数年份属交错浅滩。西港处于成熟期时，浅滩滩脊一般较低；西港处于发展初期或衰退期时，滩脊一般较高。由于西港衰退，西港进口浅滩持续淤积。同时，老虎滩尾部淤积下延挤压西港航宽，航道宽度逐年减小。2010年以来，4.5 m等深线已难以贯通，二期工程实施后，6.0 m等深线断开距离有所减小，但断开幅度仍较大。由于西港过渡段水流分散，西港分流较少，加上老虎滩尾变化不定，使得西港航槽难以稳定。

2)2002年11月—2014年2月，东港水道分流比呈增长态势，且出口水流受稠林矶挑流影响，主流左偏，玉带洲右汊上深槽左摆，玉带洲中下段右缘低滩冲刷，中下段河床将趋于宽浅，不利于航槽稳定。一期航道整治工程实施初期，由于西港分流比较大，过渡段水流集中顶冲七里湖，导致七里湖外滩地冲刷显著，滩面降低幅度达5.5 m左右，岸线最大崩退幅度约50 m；2009年之后由于西港分流比减小，七里湖岸线崩退幅度有所减缓。七里湖岸线的崩退导致玉带洲右汊河道向右展宽，紧贴七里湖岸线的下深槽相应右摆，而与过渡段的上深槽之间逐渐交错。2002年11月—2014年2月，随着东港出流的增大，上段深槽左偏明显，由此深槽交错形态越来越明显。在航道线路变得更加弯曲的同时，航道水深也有所减小，到2014年2月，该处6 m线中断，二期工程实施后，2014—2016年，该处深槽交错状态仍然持续，6.0 m线不通，2016年汛后，上深槽进一步下探，6 m线贯通，最小宽度260 m。

3 治理思路与原则

3.1 治理思路

为进一步提高航道水深、改善西港的航道条件，采用整治与疏浚相结合的措施，进一步稳定洲滩格局，先期实现西港6.0 m×110 m×1 050 m通航，并促进西港发展及航道条件改善，为全面建成西港6.0 m×200 m×1 050 m航道尺度奠定基础。

3.2 治理原则

1)生态优先，统筹兼顾。在实现工程建设目标的前提下，处理好航道工程与防洪、环保等外部环境影响的关系。

2)因势利导，整疏结合。本期工程采取关键性整治建筑物与基建性疏浚相结合的措施进行治理。

3)加强观测，动态调整。加强东流水道地形及水文观测，根据河道发展变化动态调整和完善治理方案，确保整治建筑物的稳定和整治效果的有效发挥。

3.3 汊道选择

从汊道航道现状、发展趋势、航道整治思路的一致性及实施总体工程可能产生的外部影响等方面，对东流水道各汊道情况进行综合分析(表2)。

1)莲花洲港已不具备成为主通航汊道的条件。一期工程稳定了莲花洲港进口段上游的雷港口边滩后，限制了莲花洲港进一步发展成为主汊的可能；且莲花洲港现状航道条件很差，进口及中段多处5 m等深线断开，航道条件不能满足建设标准的河段占莲花洲港的36%，治理和维护难度大。

2)东港现状航道条件相对较好，但从历史演变规律、近期演变态势看，东港航道条件难以保持长期稳定。二期工程实施后，老虎滩头部位置大幅上延，东港进流受到限制，不利于东港航道条件的保持；且东港中下段存在矶头，岸线凸凹不平，局部流态紊乱，航行条件较差。

3)西港作为主航道顺应了河势发展规律，与已建工程整治思路一致，具有良好的实施基础。近年来，老虎滩左槽、西港进口段冲刷发展势态明显，分流比有增加的趋势，航道条件逐步改善；若航道布置在西港，则本期航道整治与已建工程治理思路保持一致，可充分利用已建工程奠定的基础。

表2 东港、西港汊道航线比选

4 整治方案及效果

4.1 建设标准

本期工程航道建设等级为Ⅰ级航道，设计航道尺度6.0 m×110 m×1 050 m，通航保证率为98%；主要通航代表船型为：1.3万吨级内河货船、780 TEU集装箱船、1万吨级江海船双向通航、2 700 kW+4×5 000 t顶推船队。

4.2 建设方案

工程建设方案主要包括5个部分(图3)：

1)老虎滩护滩带加固工程：对老虎滩左缘已建护滩工程外缘及未守护的空挡区进行加固守护，加固工程总长4 150 m，稳定航道边界条件。

图3 工程平面布置

2)天玉串沟控制工程：在天玉串沟内2道已建护底带轴线位置布置2道护底带，护底带长分别为277 m和271 m，守护天玉串沟近期淤高的河床免受冲刷，稳定西港目前较优的主流流路。

3)稠林矶以下高滩守护工程：对右岸稠林矶以下长1 635 m的高滩岸线进行守护，守护工程与下游已建高滩守护工程衔接，稳定稠林矶岸线。

4)玉带洲右缘高滩守护工程：对玉带洲右缘长4 360 m高滩岸线进行守护，守护工程与上游已建高滩守护工程衔接，稳定玉带洲右缘岸线。

5)西港挖槽工程：沿现有深槽走向布置挖槽，挖槽宽度300 m、进口段放宽，底高程为设计最低通航水位下6.5 m(即1985国家高程基准-2.73 m)。通过挖槽引流、促进西港发展，平顺航道轴线走向，与整治工程相结合实现航道建设标准。

4.3 整治效果

为研究整治方案效果，采用物理模型在2018年4月地形基础上开展定床和动床物理模型对工程方案进行研究。东流水道定床物理模型范围上起华阳河口，下至吉阳矶，模型河段全长约32 km；动床物理模型范围上起牌石矶(望东长江大桥下游1.1 km)，下至棉花洲尾，模拟河段长约20 km。模型平面比尺为1:400，垂直比尺为1:125。

研究结果表明，东流水道通过采用整疏结合的工程措施，对老虎滩、玉带洲右缘及稠林矶一带高滩岸线的守护，有效稳定了局部河势，遏制了航道不利变化趋势，通过西港挖槽与天玉串沟控制，增强了西港航槽内水流动力，促进西港发展及航道条件改善。工程实施后，本水道能够达到航道尺度6.0 m×110 m×1 050 m、保证率为98%的设计标准，在不利水文年份须开展少量维护性疏浚；同时，随着工程效果的发挥及河道的自然演变，西港航道条件将进一步改善，为后续实现6.0 m×200 m×1 050 m航道尺度奠定了基础。

5 结论

1)从东流水道汊道分流比、河床冲淤及滩槽冲淤变化3个方面，分析水道碍航原因，即，该水道内汊道呈周期性兴衰交替，滩槽变化剧烈，西港过渡段主流摆动空间较大，难以形成稳定航槽；玉带洲右汊上深槽左摆，玉带洲中下段右缘低滩冲刷，中下段河床趋于宽浅。

2)从东流水道汊道航道现状、发展趋势、航道整治思路一致性及实施总体工程可能产生的外部影响等方面综合分析。结果表明：选择处于发展周期的西港作为远期主航道较为合理。

3)提出东流水道的本期工程治理方案，即：对老虎滩左缘进行加固、对玉带洲右缘及稠林矶岸线进行守护，在天玉串沟实施控制工程，实施西港挖槽工程，促进西港发展及航道条件改善。

4)采用模型研究工程效果。结果表明：工程实施后，能够达到航道尺度6.0 m×110 m×1 050 m、保证率为98%的设计标准，在不利水文年份须开展少量维护性疏浚，同时随着工程效果的发挥及河道的自然演变，西港航道条件将进一步改善，为建成200 m航道宽度奠定了基础。