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淺析長(zhǎng)江老海壩九龍港以下近岸河床沖刷成因

2007-01-24 13:46    【  【打印】【我要糾錯(cuò)】

  一. 長(zhǎng)江老海壩九龍港位于江蘇省張家港市境內(nèi),上接鎮(zhèn)楊河,是澄(江陰)通(南通)河段中部的易坍江區(qū)。

  20世紀(jì)70年代初,福姜沙左、右汊水流匯合后,被如皋沙群分成左、中、右三汊,左汊即原來(lái)的又來(lái)沙北汊、天生港水道上段,現(xiàn)已圍墾并登陸;中汊即又來(lái)沙與民主沙和長(zhǎng)青沙之間,是70年代中期迅速發(fā)展起來(lái)的汊道;右汊即老海壩瀏海沙水道。如皋沙群左、中、右三汊近期演變的主要特點(diǎn)是:70年代中期起,隨著又來(lái)沙北汊不斷淤積、萎縮直至消亡,中汊迅速發(fā)展,目前中汊分流比已達(dá)30%左右。由于中汊的迅速發(fā)展,分流量不斷增加,與右汊(瀏海沙上段)水流匯合后,導(dǎo)致右岸頂沖點(diǎn)由原來(lái)的老海壩一帶下移至九龍港以下,大大增強(qiáng)了九龍港—十一圩以下近岸河床的沖刷強(qiáng)度,現(xiàn)根據(jù)70年代以來(lái)歷年水下地形測(cè)量資料簡(jiǎn)要分析如下:一、如皋中汊演變過(guò)程

  1. 70年代如皋沙群各汊道形勢(shì)

  1970年時(shí)中汊僅僅是民主沙與又來(lái)沙之間一條很小的串溝,以-5m等深線為例,1970年僅是兩個(gè)間隔600m的小深槽,平均槽寬60m左右,長(zhǎng)江主流除又來(lái)沙北汊分泄少量外,絕大部分由雙澗沙北水道經(jīng)雙澗沙與民主沙之間汊道下泄入瀏海沙水道,直接頂沖右岸老海壩一帶江岸,河床沖刷江岸崩坍十分嚴(yán)重,老海壩成為長(zhǎng)江下游最嚴(yán)重坍江地段。為了防御長(zhǎng)江洪水,確保沿江人民群眾生產(chǎn)生活安全,從20世紀(jì)70年代初起,對(duì)老海壩局部嚴(yán)重坍江段興建部分丁壩護(hù)岸工程。到1974年共修建丁壩11條,1975年后除對(duì)已建丁壩工程進(jìn)行不斷加固外,新建護(hù)岸工程全部改為平順拋石護(hù)岸。至70年代末,自老海壩上游至九龍港以上,基本上實(shí)施了丁壩和平順拋石護(hù)岸工程。由于護(hù)岸工程的實(shí)施,初步控制了江岸崩塌強(qiáng)度,整治護(hù)岸效果比較明顯。老海壩下段九龍港以下江岸段,雖然亦受長(zhǎng)江主流控制,但由于該段江岸處于長(zhǎng)江主流頂沖區(qū)下游,近岸河床沖刷強(qiáng)度較上游老海壩一帶明顯減弱,河床江岸尚屬基本穩(wěn)定。此外,從1970年河道平面形態(tài)可見(jiàn),由于長(zhǎng)江主流走向不明,從雙锏沙水道至雙锏沙與民主沙之間呈小于90°急拐,水流流勢(shì)不暢,而中汊串溝與雙锏沙北水道口銜接平順,流勢(shì)暢順,約于70年代中期,中汊開(kāi)始發(fā)展,至1977年中汊發(fā)展已十分明顯。

  2. 80年代急劇變化

  1980年中汊進(jìn)一步擴(kuò)大,中汊進(jìn)口至出口6000m范圍內(nèi)歷年河道特征值變化如表1.由表1可知,1980年和1985年0m等深線以下河道平均寬度,分別較1970年擴(kuò)大1.1倍和1.8倍,80年代中后期0m線以下河寬略有增加,但幅度不大;1980年和1985年平均斷面面積較1970年分別擴(kuò)大7.26倍和13.9倍,1985年后平均斷面積呈少量增加趨勢(shì),1989年較1985年僅增加1156m2;河床平均高程1970年至1985年間年均沖刷0.76m,而1985以后變化不大;0m線以下河槽容積,1970年為503萬(wàn)m3,1980年猛增為4225萬(wàn)m3,80年代中期漸趨緩和,1985、1989年分別為7418萬(wàn)m3和7994萬(wàn)m3,1992年則減少為7582萬(wàn)m3.各汊道歷年實(shí)測(cè)分流比變化如表2.

  以上資料,充分說(shuō)明了中汊河槽自20世紀(jì)70年代以來(lái)的演變趨勢(shì)。70年代初至中期為中汊形成并趨于開(kāi)始發(fā)展階段,70年代中期到80年代中的十年間是中汊迅猛發(fā)展階段,80年代中期后緩慢變化。其原因:一是如皋沙群各汊道之間自然調(diào)整。70年代中期后,雙锏北水道分為兩股下泄,一股進(jìn)入中汊,另一股仍由雙锏沙和民主之間下泄。之后,由于中汊河槽進(jìn)口段與上游雙锏沙北水道呈微彎型河勢(shì),其彎曲半徑大于9km,水流暢順,河道阻力小,十分有利于中汊發(fā)展,而雙锏北水道與雙锏沙和民主沙之間汊道水流流勢(shì)呈小于90°急拐,彎曲半徑僅2km左右,隨著中汊發(fā)展,雙锏沙與民主沙之間河道不斷萎縮,而雙锏沙與民主沙之間汊道萎縮,又促進(jìn)中汊發(fā)展,中汊發(fā)展又加快了雙锏沙與民主沙之間汊道萎縮,如此惡性循環(huán)。二是中汊內(nèi)部控制工程的作用。為盡快控制中汊發(fā)展,80年代中后期,首先在長(zhǎng)青沙頭和西南角實(shí)施了一系列整治護(hù)岸工程,由于工程的實(shí)施,對(duì)抑制中汊發(fā)展亦起到了一定的作用。

  3. 90年代以后進(jìn)一步緩和變化

  20世紀(jì)90年代,由于雙锏沙與民主沙之間汊道完全消亡,以及根據(jù)長(zhǎng)江節(jié)點(diǎn)整治實(shí)施的中汊上游左岸章港—夏仕港段應(yīng)急整治工程,致使河床江岸進(jìn)一步穩(wěn)定、少變,從河勢(shì)角度,為中汊穩(wěn)定變化創(chuàng)造了十分有利的條件。此外汊內(nèi)口門左側(cè)又來(lái)沙一帶控制工程不斷實(shí)施,也是控制中汊發(fā)展變化的又一重要工程措施,估計(jì)今后中汊再度發(fā)展的可能性不大。

  二、如皋中汊發(fā)展對(duì)右岸老海壩下段江岸的沖刷影響

  70年代中期前,上游福姜沙左、右汊水流匯合后,分成雙锏沙南北水道,南水道在福姜沙尾90°急右轉(zhuǎn)進(jìn)入瀏海沙水道,北水道同樣呈90°急右轉(zhuǎn)經(jīng)雙锏沙與民主沙之間汊道下泄,二汊水流頂沖點(diǎn)在老海壩一帶,造成老海壩—九龍港近岸河床沖刷,江岸崩塌,經(jīng)局部實(shí)施整治護(hù)岸工程后,河床江岸逐趨穩(wěn)定。老海壩下段九龍港以下由于遠(yuǎn)離主流頂沖區(qū)域下游,河床江岸相對(duì)穩(wěn)定。70年代中期起,隨著如皋中汊迅猛發(fā)展,與瀏海沙上段水流匯合后,其頂沖點(diǎn)亦相應(yīng)下移4~5km,由原來(lái)的老海壩一帶下移至下游九龍港—十一圩,由于頂沖區(qū)域的下移,大大增強(qiáng)了九龍港以下近岸河床沖刷強(qiáng)度,直接影響江岸堤防安全,例如:

  1.1980年時(shí),中汊分流比僅9.6%左右,九龍港—十一圩僅有不連續(xù)的-40m深潭;1986年,中汊分流比猛增為26.8%,九龍港—十一圩因河床沖刷,-40m深潭貫通。

  2.1987年中汊分流比又增為28.2%,1988年7月14日,九龍港—十一圩中段的王竹西圩發(fā)生大面積崩塌,其塌口長(zhǎng)450m,最大坍進(jìn)120m,經(jīng)突擊搶險(xiǎn)拋石后,基本上控制了塌勢(shì),穩(wěn)定了江岸。

  3.90年代后,中汊分流比發(fā)展趨勢(shì)緩和,但主流頂沖區(qū)域河床沖刷強(qiáng)度未減,九龍港—十一圩以下河床普遍刷深并右移。1998年7月18日,在九龍港下側(cè)400m處又發(fā)生嚴(yán)重塌岸,崩塌長(zhǎng)300m,從近岸0m高程至深泓-55m高程,普遍刷深3~25m,近岸0米高程刷深28m,內(nèi)逼(右移)80m,-25m高程線內(nèi)逼90m。此外,據(jù)水下地形圖分析比較,十一圩港以下,近岸河床90年代前一直比較穩(wěn)定。近期資料分析表明,十一圩港以下沖刷加劇,這與1998年長(zhǎng)江大洪水有關(guān),但主要還是由于如皋中汊發(fā)展導(dǎo)致頂沖點(diǎn)下移4km至5km,大大增強(qiáng)十一圩港以下河床沖刷強(qiáng)度。

  三、洪北沙圍墾對(duì)右岸的影響

  洪北沙位于瀏海沙水道左側(cè),由淺灘逐漸淤漲而成。1989年,洪北沙為大小不等的兩個(gè)暗沙,汛期被洪水淹沒(méi),對(duì)減輕瀏海沙水道主河槽洪水壓力有一定作用。之后隨著洪北沙不斷淤漲,+1.0m高程以上灘面積達(dá)8.8km2.1998年,如皋市在洪北沙進(jìn)行了大規(guī)模圍墾,原來(lái)的一部分過(guò)灘水流被壓入瀏海沙水道,增強(qiáng)了主河槽的水流強(qiáng)度,加上瀏海沙水道深槽狹窄,無(wú)疑將對(duì)右岸產(chǎn)生不同強(qiáng)度的影響。此外,由于圍墾后的洪北沙緊靠瀏海沙水道深槽左側(cè),洪北沙右側(cè)圍堰在平面上看猶如凸向?yàn)g海沙水道的挑流丁壩,中汊與瀏海沙上段水流匯合后,由于洪北沙右側(cè)圍堤的挑導(dǎo)流作用,將長(zhǎng)江主流進(jìn)一步逼向右岸,經(jīng)九龍港—十一圩貼岸下泄,又加劇了右岸河床沖刷。

  四、結(jié)論及建議

  20余年來(lái),如皋中汊經(jīng)歷了形成、發(fā)展和漸趨穩(wěn)定等3個(gè)階段。由于中汊發(fā)展,與瀏海沙上段水流匯合后,導(dǎo)致右岸頂沖點(diǎn)由老海壩一帶下移至九龍港—十一圩,大大增加了九龍港—十一圩以下河床沖刷強(qiáng)度。目前中汊發(fā)展雖趨基本穩(wěn)定,但對(duì)右岸九龍港—十一圩以下近岸河床沖刷強(qiáng)度依然存在,如任其發(fā)展,將嚴(yán)重威脅長(zhǎng)江防洪安全。

  根據(jù)如皋沙群老海壩河段現(xiàn)狀河勢(shì)基本格局,在自然情況下,洪北沙的形成、發(fā)育、擴(kuò)大將增強(qiáng)對(duì)右岸老海壩—十一圩一帶沖刷強(qiáng)度,洪北沙進(jìn)行人工圍堤筑填后,其影響程度將有所加大。由于河勢(shì)變化和水流運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性,洪北沙圍墾后對(duì)右岸河床沖、淤變化影響程度如何?工程建設(shè)單位應(yīng)請(qǐng)有關(guān)科研、設(shè)計(jì)單位進(jìn)行分析論證,并采取必要的工程措施,使其影響降到最低限度,以確保老海壩—十一圩以下河床江岸穩(wěn)定。

  長(zhǎng)江老海壩瀏海沙水道右江岸不僅是重要防洪屏障,而且還是江蘇省境內(nèi)得天獨(dú)厚的長(zhǎng)江優(yōu)良深水岸線。目前已建有多個(gè)萬(wàn)噸級(jí)以上深水碼頭泊位,并有更多江岸線繼續(xù)開(kāi)發(fā)利用。然而局部河勢(shì)變化,及局部江岸沖刷崩塌,必將構(gòu)成港口經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)制約因素。為此,從防洪保安及進(jìn)一步促進(jìn)長(zhǎng)江岸線開(kāi)發(fā)利用出發(fā),必須加大長(zhǎng)江老海壩瀏海沙水道右岸九龍港—十一圩以下拋石護(hù)岸工程力度,使其實(shí)現(xiàn)最佳經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

  江蘇省張家港市水利局

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