欒華龍 余文疇
摘要:長江下游澄通河段洲灘、漢道河勢格局復(fù)雜,九龍港人工節(jié)點(diǎn)具有承上啟下作用,對于穩(wěn)定該河段河勢起著重要作用。近期受上游水流條件及河勢變化的影響,民主沙右側(cè)灘岸沖刷后退,如皋中漢出流變化引起左側(cè)邊灘沖刷,九龍港節(jié)點(diǎn)段頂沖點(diǎn)下移,進(jìn)而影響通州沙東水道進(jìn)流條件。九龍港節(jié)點(diǎn)對下游河勢的控制作用呈趨弱態(tài)勢。基于此,提出了九龍港節(jié)點(diǎn)河勢控制建議:盡快實(shí)施民主沙灘岸守護(hù)工程形成彎段控制頂沖點(diǎn)下移,重點(diǎn)是實(shí)施尾灘強(qiáng)化固灘;實(shí)施九龍港節(jié)點(diǎn)整治工程,從而恢復(fù)并加強(qiáng)九龍港節(jié)點(diǎn)的控制作用。
關(guān)鍵詞:河道演變,節(jié)點(diǎn)控制,灘岸沖刷,九龍港節(jié)點(diǎn),澄通河段,長江下游
中圖法分類號:TV147文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A DOI:10.15974/j.enki.slsdkb.2020.02.005
澄通河段地處長江下游近河口段,上起江陰鵝鼻嘴,下訖常熟徐六涇,河道全長96.8km,由福姜沙汊道、如皋沙群段及通州沙汊道組成(見圖1)。其中,護(hù)漕港至十三圩港為多分汊的如皋沙群段,河道內(nèi)沙洲羅列,水流分散,目前分布有雙澗沙、民主沙、長青沙、泓北沙及橫港沙,河段進(jìn)出口江寬約6km,中間最寬處達(dá)10km。雙澗沙及民主沙將河道分為如皋中汊及如皋右汊,兩股水流匯合后進(jìn)人瀏海沙水道下段。瀏海沙水道下段左側(cè)為水下已連為一體的長青沙、泓北沙及橫港沙,三沙與北岸之間為上口已基本淤塞、漲潮流占優(yōu)勢的天生港水道。
九龍港節(jié)點(diǎn)是如皋中汊與瀏海沙水道兩汊道水流交匯頂沖九龍港一帶、在護(hù)岸工程的控制下形成的人工節(jié)點(diǎn),繼而隨著水流頂沖下移和護(hù)岸工程向下游延伸而形成的節(jié)點(diǎn)束窄段。多年來,該節(jié)點(diǎn)束窄段發(fā)揮著穩(wěn)定通州沙東西水道分流態(tài)勢的作用。然而,近年來隨著上游水流條件及河勢變化,九龍港節(jié)點(diǎn)的控制作用呈減弱態(tài)勢,并可能對通州沙汊道段灘槽格局產(chǎn)生自上而下的影響,威脅澄通河段河勢的穩(wěn)定。如不及時加以控制,勢必會對岸線及洲灘穩(wěn)定、航道條件、港口運(yùn)行以及沿江社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生不利影響。
1 如皋右汊近期灘槽演變特點(diǎn)
1.1 雙澗沙、民主沙右緣灘岸崩退與持續(xù)下移
雙澗沙與民主沙基本連成一片后構(gòu)成如皋右汊(瀏海沙水道)左邊界。以往,由福中水道和福姜沙右汊交匯后的落潮流先擺向左側(cè)雙澗沙(右側(cè)為護(hù)漕港邊灘),然后再向右岸過渡,直至九龍港節(jié)點(diǎn)束窄段。但近期如皋右汊中下段雙澗沙、民主沙右緣岸灘受沖后退,深槽向左彎造成主流頂沖下移。1997-2001年,如皋右汊主流開始左擺,雙澗沙右緣中下段低灘沖刷變陡;2001-2011年沖刷范圍沿沙體向下游延伸至沙尾,局部最大沖深超過12m,民主沙右緣-10m和-15m等高線分別后退270m和560m(見圖2(a));2011-2016年期間,岸灘沖刷速率加快,主要沖刷部位為雙澗沙中部至民主沙中部,最大沖深超過12m,民主沙沙尾淺灘被切沖散(見圖2(b))。
1.2 護(hù)漕港邊緣由淤積轉(zhuǎn)為沖刷
受上游福中水道主流右擺的影響,瀏海沙水道進(jìn)口段-15m深槽明顯呈右擺趨勢,主流明顯有所右移,護(hù)漕港邊灘上段由淤積轉(zhuǎn)為沖刷。2001-2011年護(hù)漕港附近邊灘-10m等高線沖刷后退380m;2011-2016年護(hù)漕港邊灘沖刷持續(xù),-10m和15m等高線分別沖刷后退約90m和200m。
1.3 段山港以下邊灘沙嘴延伸,沿岸槽變?yōu)榈固?/p>
隨著護(hù)漕港邊灘的沖刷后退,其下段至段山港-5m和-10m潛邊灘在2001-2011年向江中淤寬,2011-2016年潛邊灘持續(xù)淤積展寬,邊灘沙嘴向下游延伸,段山港至渡涇港之間沿岸槽演變?yōu)榈固住?/p>
如皋右汊是澄通河段近期河勢變化最大的部位,灘槽易位是該水道河勢變化的顯著特點(diǎn)。20世紀(jì)70年代,受福姜沙右汊出口彎曲水流和雙澗沙水道雙重影響,進(jìn)入如皋右汊的落潮流先向左彎曲,同時形成護(hù)漕港邊灘,再過渡到右岸段山港以下,水流頂沖點(diǎn)在老海壩一帶,使該汊右岸遭受嚴(yán)重沖刷,崩岸線長達(dá)14km,形成向右微彎的凹岸形態(tài),于是興建了長達(dá)10余千米、以丁壩組群為主要型式的保灘護(hù)岸工程。隨著雙澗沙水道的萎縮,即一股自左向右進(jìn)入右汊的落潮流不斷減弱,由左向右過渡的水流頂沖點(diǎn)下移,段山港原-10m沙嘴及其岸之間的倒套也隨之下移,1983年沙嘴在段山港口門下游側(cè),1993年、1997年、2001年陸續(xù)下移至渡涇港上游約0.5km,渡涇港下游2.1km和3.3km。上述邊灘沙嘴下移與相對應(yīng)的雙澗沙和民主沙的灘岸變化并不完全同步,民主沙一側(cè)-20m深槽的下移稍滯后于右側(cè)-10m潛邊灘和沙嘴的下移。從如皋右汊中段(民主沙頭部)和中下段(民主沙直至沙尾)的斷面沖淤變化可以看出,在2001年之前,因受到上段彎道(護(hù)漕港邊灘對岸)掩護(hù),左側(cè)中段河岸尚處于淤積態(tài)勢,但在2001年以后灘體則顯著沖刷后退;中下段變化較復(fù)雜,但也看出水流存在左偏的趨勢,只是水流頂沖還未下移至洲尾,該段仍為過渡段部位,到2014年-20m深槽才接近洲尾。以上分析表明,2001年是該段河道演變的轉(zhuǎn)折年。此外,自2001年開始護(hù)漕港邊灘由淤積轉(zhuǎn)為沖刷,而對岸則由沖刷轉(zhuǎn)為淤積,如皋右汊灘槽易位,原有一定約束水流的護(hù)漕港邊灘上端產(chǎn)生了新的沖刷,邊灘沖刷向下游發(fā)展,使該段水流有取直的趨勢,造成原頂沖老海壩的頂沖點(diǎn)下移到九龍港以下,給下游河勢帶來新的問題。
2 九龍港節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定性分析
2.1 影響九龍港節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定的因素
福中水道與福姜沙右汊交匯水流形成護(hù)漕港邊灘以來,自護(hù)漕港邊灘開始形成局部向左凹的河勢條件。此后,瀏海沙水道的河勢就遵循“緩慢向左彎-向下游發(fā)展-向右岸過渡”的趨向,2001年自左向右過渡至太字圩港,2011年和2014年過渡段逐漸下移至渡涇港,水流頂沖點(diǎn)也隨之下移至九龍港和九龍港以下。護(hù)漕港邊灘斷面20世紀(jì)70-80年代至2001年都是雙澗沙一側(cè)崩岸后退同時雙澗沙灘面淤高,2001-2011年則相反,右側(cè)邊灘受沖刷,說明2001年是轉(zhuǎn)折年;太字圩港斷面2001-2018年左岸大幅沖刷,右岸邊灘至2016年為大幅淤積,2016-2018年受護(hù)漕港潛邊灘下移影響近岸有沖有淤(見圖3);渡涇港斷面是過渡段的形態(tài),變化較為復(fù)雜,但其-5m以下的近岸潛心灘受到明顯沖刷,表明彎道自上而下移動基本上已經(jīng)到達(dá)民主沙尾(見圖3)。
20世紀(jì)70年代,如皋中汊分流比非常?。?979年僅為9.6%),出口水流傍靠民主沙10m尾灘。隨著如皋中汊分流比增大,自1993年開始,一干河斷面右岸均受到中汊分流和近期瀏海沙水道頂沖下移的影響,自2001年以來,其左岸-5m以下邊灘一直呈單向沖刷后退之勢,2018年斷面深槽最深點(diǎn)高程沖深至-45m(見圖3)。
整個如皋右汊河勢的發(fā)展均有水流頂沖下移的趨向。①護(hù)漕港邊灘上段受到?jīng)_刷,邊灘約束水流作用變?nèi)?②雙澗沙、民主沙微彎段水流頂沖下移,水流向下游相對趨直;③過渡至右岸的水流頂沖點(diǎn)下移,致使節(jié)點(diǎn)控制作用減弱;加之如皋中汊的出流使節(jié)點(diǎn)對岸邊灘受到顯著沖刷,也導(dǎo)致九龍港節(jié)點(diǎn)控制作用減弱。
2.2 九龍港節(jié)點(diǎn)段近期河床沖淤變化
20世紀(jì)80年代以來,九龍港節(jié)點(diǎn)段近岸河槽不斷刷深,前沿由-30m發(fā)展成-50m的貫通深潭,多處出現(xiàn)-60m深潭,如1983年南岸九龍港附近出現(xiàn)了-50m深潭,1993年出現(xiàn)了-55m深潭,1997年出現(xiàn)了-60m深潭,但深潭平面位置基本處于相對穩(wěn)定狀態(tài),2013年7月深槽刷深到-71.4m,2014年實(shí)施老海壩節(jié)點(diǎn)綜合整治工程,2016年近岸深槽最深點(diǎn)高程為-61.7m,右側(cè)近岸淤積岸深槽有所回淤,岸坡變緩。
20世紀(jì)80-90年代,九龍港節(jié)點(diǎn)險(xiǎn)工段一直處于深泓近岸、坡陡流急的沖刷狀態(tài)。2001年之前,右岸深槽沖刷,左側(cè)凸岸-10m以下淤積,-10m以上沖刷;2001年以后則是右側(cè)深槽淤積,左側(cè)凸岸0m以下至槽部-35m均沖刷。這說明節(jié)點(diǎn)段水流向左側(cè)灘部轉(zhuǎn)移,河槽約束作用有所減弱。九龍港節(jié)點(diǎn)下游的十一圩斷面2001年前深槽不斷沖深,右側(cè)岸坡變陡,左側(cè)凸岸-15m以上灘部淤積;2001-2011年右側(cè)深泓有所外移,近岸深槽有所淤高,而左側(cè)凸岸-15m以下大幅沖刷,-10m以上變化不大;2011-2014年深槽進(jìn)一步?jīng)_深外移,凸岸淤積形成潛邊灘,-20m以下深槽變得窄深,可見原九龍港段的頂沖點(diǎn)已下移至十一圩附近。
2.3 九龍港節(jié)點(diǎn)河床演變與通州沙汊道河勢的關(guān)系
(1)以往九龍港節(jié)點(diǎn)對下游河勢的控制作用。澄通河段總體河勢為張家港一南通段向北凸出,九龍港附近略向南凹進(jìn)。隨著九龍港岸段護(hù)岸控制工程的加強(qiáng),九龍港以下沿岸建有沙鋼多座碼頭,十二圩附近建有沙洲電廠,加上對岸泓北沙圈圍工程的束水控制作用,該段逐漸向人工節(jié)點(diǎn)的方向發(fā)展。多年來,該節(jié)點(diǎn)束窄段發(fā)揮著穩(wěn)定通州沙東西水道分流態(tài)勢的作用。
(2)與通州沙銜接段近期河床沖淤變化。九龍港節(jié)點(diǎn)段與通州沙汊道之間的銜接段河勢變化復(fù)雜。十三圩港斷面顯示左岸-15m以上邊灘淤積,-15m以下河道則明顯沖刷下切,上游沖刷下泄的泥沙在此形成潛心灘,斷面右側(cè)-10m以上岸灘變化不大,-10m以下則有所沖刷后退(見圖3)。該銜接段河槽主流右擺,這與九龍港節(jié)點(diǎn)頂沖點(diǎn)下移密切相關(guān),并對通州沙東、西水道進(jìn)流條件產(chǎn)生影響。
(3)通州沙東水道進(jìn)口段河勢變化。由于九龍港節(jié)點(diǎn)段頂沖下移,通州沙東水道進(jìn)口段主流有所右擺,深槽部位大幅度淤淺,橫港沙外側(cè)、九龍港對岸的深槽最深點(diǎn)從2001年的-67m淤淺至2011年的-32m,-30m等高線以下面積減小85%,任港附近的深槽最深點(diǎn)從2001年的-52m淤淺至-42m。2001年通州沙東水道進(jìn)口段靠左岸的-20m深槽與上游-20m深槽首尾稍有交錯,之后進(jìn)口段深槽頭部繼續(xù)右移。2011年上、下深槽首尾明顯交錯,到2016年形成了左、右-20m槽中間夾-15m沙埂的形態(tài)。水流右擺使左深槽大幅淤淺而原潛心灘和右潛邊灘均大幅沖刷。通呂運(yùn)河口附近斷面左深槽淤積的同時,2001年右側(cè)-10m潛心灘到2014年已被沖刷成-17~-18m深槽。
總之,九龍港節(jié)點(diǎn)頂沖點(diǎn)下移影響通州沙東水道進(jìn)流條件,引起下游河勢變化,表明九龍港節(jié)點(diǎn)對下游河勢的控制作用呈趨弱態(tài)勢。
3 九龍港節(jié)點(diǎn)河勢控制建議
3.1 瀏海沙水道民主沙灘岸守護(hù)和尾灘固灘
(1)實(shí)施民主沙灘岸守護(hù)工程形成彎段控制頂沖下移是當(dāng)務(wù)之急。九龍港節(jié)點(diǎn)段頂沖點(diǎn)下移是節(jié)點(diǎn)控制作用減弱的主要表現(xiàn),其原因?yàn)槿绺抻毅獾内呏卑l(fā)展和如皋中汊出流條件的變化,而主要與民主沙右緣灘岸沖刷及頂沖點(diǎn)下移密切相關(guān)。因此,當(dāng)務(wù)之急是對民主沙洲灘下段進(jìn)行守護(hù),首先控制下游末端的繼續(xù)沖刷下移,再自下而上逐段實(shí)施守護(hù),在民主沙頭及其以上附近的雙澗沙洲灘作適當(dāng)后退,形成具有進(jìn)一步彎曲形態(tài)的灘岸段,從而有效地控制頂沖的下移和向右岸的過渡。
(2)尾灘強(qiáng)化固灘是重中之重。如果如皋右汊護(hù)漕港邊灘以下向左凹進(jìn)的微彎深槽頂沖下移進(jìn)一步趨直發(fā)展,不僅會給右岸段山港直至海螺碼頭的岸線利用帶來麻煩,而且頂沖下移切開民主沙尾15m沙嘴、形成潛心灘南移,將對海螺碼頭以下岸線利用造成更不利的影響,對下游河勢影響更大。民主沙尾潛邊灘沙嘴的存在有利于維護(hù)現(xiàn)有的河勢,抑制右岸的岸線利用朝困難的趨向發(fā)展。尾灘狹頸部位切割成為潛心灘,使局部河勢更為復(fù)雜。因此,實(shí)施民主沙尾灘強(qiáng)化固灘工程是重中之重。
3.2 實(shí)施九龍港節(jié)點(diǎn)段整治工程
九龍港節(jié)點(diǎn)是如皋沙群段和通州沙汊道進(jìn)口段之間的銜接段,在河勢控制中具有重要作用,不僅控制如皋沙群段洲灘的下移,又為通州沙汊道提供了相對穩(wěn)定的進(jìn)口條件。但根據(jù)近期該河段河勢演變分析成果,隨著如皋右汊左移且頂沖下移和如皋中汊的發(fā)展與出口水流順直下移,兩汊匯流點(diǎn)相應(yīng)下移,節(jié)點(diǎn)處深槽也相應(yīng)下移;節(jié)點(diǎn)段對岸洲體岸灘受到?jīng)_刷,沿左側(cè)已形成一個副槽。這二者變化使九龍港節(jié)點(diǎn)的控制作用不斷減弱。原來由節(jié)點(diǎn)向通州沙左汊過渡后的河勢右靠,出現(xiàn)東水道左深槽發(fā)生淤積、右側(cè)洲灘發(fā)生沖刷、中間出現(xiàn)沙埂的不利態(tài)勢,估計(jì)這種發(fā)展勢頭還將持續(xù)。如果這一趨勢得不到遏制,河勢將進(jìn)一步朝不利方向發(fā)展,對通州沙東水道上段的穩(wěn)定、左岸南通岸線利用和通州沙洲體穩(wěn)定都會造成不利影響。
因此,需采取措施遏止九龍港節(jié)點(diǎn)控制作用的弱化趨勢,恢復(fù)并加強(qiáng)其控制作用,建議:①由于九龍港險(xiǎn)工段堤外為窄灘甚至無灘,岸坡陡峻,水深流急,需繼續(xù)加固九龍港(險(xiǎn)工)上下段的護(hù)岸工程;②對九龍港對岸長青沙洲灘(含中汊出口)沖刷崩退段實(shí)施保灘護(hù)岸工程。
4 結(jié)語
近年來,受瀏海沙水道頂沖下移,雙澗沙、民主沙右側(cè)灘岸沖刷后退以及長青沙西南角岸線后退的綜合影響,九龍港節(jié)點(diǎn)段頂沖點(diǎn)進(jìn)一步下移,這一變化使通州沙汊道進(jìn)口段水流可能整體向右偏移,其結(jié)果是東水道上段水流右擺、左側(cè)近岸深槽產(chǎn)生淤積、右側(cè)沖刷,通州沙灘面過流增強(qiáng)、串溝有所發(fā)展,以及西水道沖刷發(fā)展、分流比有所增大。為有效抑制九龍港節(jié)點(diǎn)控制作用,減弱對河勢的影響,實(shí)施民主沙灘岸守護(hù)工程,形成彎段、控制頂沖下移是當(dāng)務(wù)之急,重點(diǎn)是實(shí)施尾灘強(qiáng)化固灘;同時實(shí)施九龍港節(jié)點(diǎn)整治工程,繼續(xù)加固其上下段護(hù)岸工程,實(shí)施九龍港對岸長青沙保灘護(hù)岸工程。