航道整治工程對(duì)江心嶼河勢(shì)的影響及思考

林　統(tǒng)

(1.溫州市水利河口研究所，浙江　溫州　325000；2.溫州市水文站，浙江　溫州，325000)

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航道整治工程對(duì)江心嶼河勢(shì)的影響及思考

林統(tǒng)1,2

(1.溫州市水利河口研究所，浙江溫州325000；2.溫州市水文站，浙江溫州，325000)

摘要：20世紀(jì)70年代，由于港口航道整治需要，在甌江江心嶼段河道內(nèi)拋筑了一系列丁壩和淺壩，人為改變了江心嶼河道河勢(shì)和兩汊分流比。為確定航道整治工程對(duì)江心嶼河勢(shì)的影響和存在的問(wèn)題，結(jié)合江心嶼江道的最新地形和整治工程布局,分析了整治工程對(duì)河勢(shì)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，江心嶼南北汊均存在沿著右岸堤線的沖刷帶，且局部區(qū)域已經(jīng)形成沖刷深坑，堤防存在安全穩(wěn)定隱患；同時(shí)南北汊潮動(dòng)力正逐漸趨于平衡、分流比趨于穩(wěn)定。為確保堤防安全和河勢(shì)穩(wěn)定，建議加強(qiáng)河段丁壩調(diào)整和分流比調(diào)整評(píng)估研究。

關(guān)鍵詞：江心嶼；航道整治；分流比；堤防穩(wěn)定

1問(wèn)題的提出

甌江是浙江省八大水系之一，屬山溪性河流，溫溪以下至口門(mén)為感潮河段。江心嶼位于甌江下游河口感潮區(qū)，受上游徑流和下游潮流雙重作用。在天然狀態(tài)下，甌江河道主槽在江心嶼南北汊來(lái)回?cái)[動(dòng)，以北汊為主。20世紀(jì)70年代，由于港口航道整治需要，在江心嶼上游拋筑了上村丁順壩3 870 m，壩頂高程1.80 m(1985國(guó)家高程基準(zhǔn)，下同)，在江心嶼南汊新涂至朔門(mén)港區(qū)實(shí)施了航道挖槽工程，總長(zhǎng)4 150 m，進(jìn)口底寬450 m、底面高程-2.70 m[1]。在丁順壩、淺壩的導(dǎo)流和約束作用下，甌江河道主槽被強(qiáng)行固定在江心嶼南汊，南北汊分流比單調(diào)增長(zhǎng)，影響了甌江河勢(shì)的穩(wěn)定，近年南汊局部區(qū)域出現(xiàn)了堤防過(guò)度沖刷和掏空的情況[2]。隨著溫州市經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，甌江口內(nèi)的老港區(qū)岸線功能逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘泄δ?，航道等?jí)要求降低，因此，為穩(wěn)定甌江河勢(shì)、確保堤防安全穩(wěn)定，加強(qiáng)航道整治工程對(duì)甌江河勢(shì)的影響及其現(xiàn)狀存在問(wèn)題的研究必要而又緊迫。

2江道河勢(shì)演變趨勢(shì)

2.1江心嶼河段地形特征

航道整治工程實(shí)施以后，江心嶼段河勢(shì)總體趨勢(shì)為南汊單調(diào)沖刷態(tài)、北汊單調(diào)淤積態(tài)，在長(zhǎng)期沖淤河勢(shì)影響下，南汊已經(jīng)形成局部沖刷深坑，北汊形成了多個(gè)淺灘(見(jiàn)圖1)。

由圖1可見(jiàn)，江心嶼南汊河道主槽靠近右岸，下游靠右岸方向已經(jīng)出現(xiàn)了2個(gè)底高程為-20.00 m左右的沖刷深坑，2個(gè)沖刷深坑間沖刷帶底高程為-15.00～-17.00 m；江心嶼北汊主槽靠近右岸，北汊自西向東偏右岸存在1條沖刷帶，平均底高程為-3.00～-5.00 m，局部區(qū)域存在底高程為-7.00 m的深坑，北汊中部和下部存在2個(gè)淤積淺灘，平均底高程約為-1.00 m。

2.2航道整治工程對(duì)河勢(shì)的影響

航道整治工程實(shí)施后，江心嶼段河勢(shì)由南淤北沖逐漸向北淤南沖轉(zhuǎn)變，航道整治工程的分布見(jiàn)圖2。由圖1～2可知，江心嶼上游徑流和落潮流受上村丁順壩影響，主流被逼向江心嶼南汊；江心嶼南汊水流在東島頭位置受江心嶼東丁壩束流影響，主流被進(jìn)一步逼向右岸，緊近南汊右岸向下運(yùn)動(dòng)，因此江心嶼南汊河道地形總體受沖刷較強(qiáng)，在東島頭位置丁壩束流作用下河道右岸進(jìn)一步刷深，出現(xiàn)局部沖刷深坑和沖刷帶。江心嶼北汊河道水流在甌北鎮(zhèn)丁壩、龜山東壩、龜山西壩和江心嶼島地形挑流作用下，水流沿右岸運(yùn)動(dòng)后被挑流向左岸，在北汊形成了2個(gè)淺灘和沖刷帶。

2.3江心嶼河段沖淤變化

由章節(jié)2.1和2.2分析可知，航道整治工程對(duì)江心嶼南北汊河道的沖淤影響較大，據(jù)觀測(cè)，工程實(shí)施后的10 a里，南汊沖刷量約707.0萬(wàn)m3，北汊淤積量約860.0萬(wàn)m3[1]。2001年以來(lái)，江心嶼南汊沖刷區(qū)沖刷量約239.9萬(wàn)m3，淤積區(qū)淤積量約65.2萬(wàn)m3；北汊沖刷區(qū)沖刷量約257.4萬(wàn)m3，淤積區(qū)淤積量約40.9萬(wàn)m3，江心嶼南北汊河道沖刷量均遠(yuǎn)大于淤積量，江心嶼河道的沖刷情勢(shì)與上下游順直河道基本一致。2001—2014年，江心嶼上游和下游的順直河段均以沖刷為主，其中江心嶼上游沖刷量約528.3萬(wàn)m3、淤積量約171.3萬(wàn)m3，下游沖刷量約3 397.5萬(wàn)m3、淤積量約1 746.5萬(wàn)m3，沖刷量遠(yuǎn)大于淤積量，可知2001年以來(lái)甌江河道整體處于沖刷態(tài)(見(jiàn)表1)。程鵬等學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)江心嶼河段2000年以來(lái)潮差一直在增大，潮動(dòng)力增強(qiáng)可能是河道沖刷增強(qiáng)的原因之一[3]。

注：表中所示沖刷量為沖刷區(qū)的沖刷量，淤積量為淤積區(qū)的淤積量。

由表1可知，江心嶼河段2005—2014年沖刷速率較2001—2005年有所減緩，說(shuō)明河道沖刷有所減弱，但2005—2014年江心嶼南北汊河道沖刷速率逐漸趨于一致，說(shuō)明相較于2005年以前，江心嶼南北汊河道潮動(dòng)力逐漸趨于平衡。

3南北汊分流比變化

航道整治工程實(shí)施以前江心嶼南汊落潮分流僅15%，漲潮分流僅26%，而北汊漲落潮分流一度達(dá)到85%[1]。整治工程實(shí)施后，南汊沖刷增強(qiáng)，分流比快速增加，2000年以來(lái)南汊分流比基本趨于穩(wěn)定，漲潮分流比在82%～84%波動(dòng)，落潮分流比在84%～88%波動(dòng)(見(jiàn)圖3)。

由圖3可知，航道整治工程實(shí)施后10 a內(nèi)江心嶼南汊河道分流比快速增大。 1980年左右，南汊漲潮分流比約60%、落潮分流比約為70%。1980年后，分流比緩慢增大，2000—2005年南汊落潮分流比達(dá)到最大，約88%，隨后略有下降，漲潮分流比在82%～84%波動(dòng)。

分流比變化趨勢(shì)與南北汊沖淤變化趨勢(shì)基本一致。2005年以來(lái)南北汊潮動(dòng)力逐漸趨于平衡，河道沖刷速率逐漸趨于一致，河道兩汊分流比逐漸趨于平衡，可見(jiàn)航道整治工程對(duì)江心嶼河段河勢(shì)的影響基本達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

4結(jié)論及思考

4.1主要結(jié)論

20世紀(jì)70年代，航道整治工程實(shí)施后江心嶼河道主槽由北汊迅速向南汊轉(zhuǎn)變，受航道整治工程束流和挑流的影響，江心嶼南北汊漲落潮水流的主流均靠近汊道右岸，在工程實(shí)施后的前10 a內(nèi)南北汊分流比快速變化，河道呈現(xiàn)南汊沖刷、北汊淤積態(tài)勢(shì)。在長(zhǎng)期的南沖北淤態(tài)勢(shì)下，南汊下游右岸已形成高程約-17.00 m的沖刷帶和局部沖刷深坑，北汊河道靠近右岸堤防位置存在高程-5.00 m左右的沖刷帶，并形成了2處高程約-1.00 m的河道淺灘。綜上所述，航道整治工程對(duì)江心嶼河勢(shì)的變化起決定性作用，但是根據(jù)2001年以來(lái)的沖淤變化和分流比變化，可知江心嶼南北汊漲落潮動(dòng)力已逐漸趨于平衡。

4.2思考

(1)據(jù)分析,江心嶼河道2001年以來(lái)整體處于沖刷態(tài)，而南北汊主流均主要靠近右岸堤防，導(dǎo)致海塘堤防前形成了沖刷深坑帶，其中江心嶼南汊右岸最深處已達(dá)-25.00 m,而北汊也有進(jìn)一步刷深的趨勢(shì)，此前已發(fā)現(xiàn)江心嶼局部堤防存在過(guò)度沖刷的情況[2]。為確保堤防安全和穩(wěn)定，要加強(qiáng)對(duì)南北汊河道主流的調(diào)整研究，改變目前南北汊主流均靠向右岸堤防、沖刷帶緊貼堤防的現(xiàn)狀，重點(diǎn)是要加強(qiáng)上村丁順壩、甌北丁壩、江心嶼東丁壩、龜山東壩、龜山西壩的調(diào)整研究。

(2)啟動(dòng)江心嶼南北汊分流比調(diào)整評(píng)估研究工作，2000年左右南京水利科學(xué)研究院和浙江省水利河口研究院對(duì)江心嶼分流比調(diào)整進(jìn)行了深入研究[4-5]，提出南北汊70∶30為較合理分流比的建議，并給出了整治措施。目前江心嶼南北汊分流比達(dá)到了漲潮82∶18、落潮84∶16，且南北汊潮動(dòng)力正逐漸趨于平衡，以后應(yīng)在加強(qiáng)監(jiān)測(cè)的同時(shí)，適時(shí)啟動(dòng)分流比調(diào)整評(píng)估研究工作，確保江心嶼河勢(shì)的穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)：

[1]李浩麟,黃廷蘭,姚興漢.甌江溫州港航道整治分析[J].水利水運(yùn)科學(xué)研究，1985(3)：67-80.

[2]溫州市水利河口研究所.甌江江道監(jiān)測(cè)簡(jiǎn)報(bào)[R].溫州：溫州市水利河口研究所，2015.

[3]程鵬,林湘如.基于水動(dòng)力模型的感潮河段河口潮差變化分析[J].浙江水利科技，2015(3) ：4-6.

[4]南京水利科學(xué)研究院.溫州市城區(qū)防洪堤堤線及江心嶼南北汊道分流比改善措施動(dòng)床模型試驗(yàn)研究[R].南京：南京水利科學(xué)研究院，2001.

[5]浙江省水利水電河口海岸研究設(shè)計(jì)院.溫州市江心嶼南北汊分流比調(diào)整工程研究報(bào)告[R].杭州：浙江省水利水電河口海岸研究設(shè)計(jì)院，2002.

(責(zé)任編輯張書(shū)花)

The Influence and Thinking of Channel Improvement Project on Jiangxinyu Island Regime

LIN Tong1,2

(1.Wenzhou Institute of Hydraulics & Estuary, Wenzhou 325000, Zhejiang,China; 2.Wenzhou Hydrological Station, Wenzhou 325000, Zhejiang,China)

Key words:Jiangxinyu island; channel improvement; split ratio; embankment stability

Abstract:In the 1970s, as the need of port waterway regulation, a series of spur dikes and shallow dams were built at Jiangxinyu river segment of Oujiang River, artificially changed the river regime and diversion ratio of two branches of Jiangxinyu island watercourse. In order to confirm the effects of channel improvement project on Jiangxinyu island regime and existing problems, the river regime was analyzed combining with the latest terrain and renovation project layout of Jiangxinyu island riverway. The study found that there are wash zones on both south and north branches along the right bank of Jiangxinyu island, and scour pits formed in local area, presenting a hidden danger to the security and stability of embankments. At the same time, the tidal powers of north and south branch gradually tend to be balanced, and diversion ratio tends to be stable. In order to ensure the safety of embankment and stability of river，it was proposed to strengthen the spur dike adjustment and evaluation research of diversion ratio adjustment.

收稿日期：2015-10-12

基金項(xiàng)目：浙江省水利科技計(jì)劃項(xiàng)目(RB1213)；2014年溫州市科協(xié)軟科學(xué)研究課題(KX2014A-07)。

作者簡(jiǎn)介：林統(tǒng)(1983-)，男，高級(jí)工程師，博士，主要從事河流動(dòng)力學(xué)及河道整治研究。E-mail：23486841@qq.com

中圖分類號(hào)：U617

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008-701X(2016)02-0086-03

DOI：10.13641/j.cnki.33-1162/tv.2016.02.025