长江下游鳗鱼沙心滩演变特征及趋势分析

收稿日期：２０１８－０８－１０作者简介：郭德俊，男，长江水利委员会水文局长江下游水文水资源勘测局，工程师． 文章编号：１００６－００８１（２０１８）１０－００５６－０５长江下游鳗鱼沙心滩演变特征及趋势分析郭德俊 王　悦 肖仲凯 方　波（长江水利委员会水文局长江下游水文水资源勘测局，江苏南京　２１００００） 摘要：扬中河段鳗鱼沙心滩是长江下游主要碍航浅滩之一。

三峡水库蓄水、上游嘶马弯道的演变、进口边界条件的影响以及航道整治工程的实施造成了鳗鱼沙心滩形态的调整。

在总结历年鳗鱼沙心滩演变特征的基础上，深入分析了河床边界条件与水流动力条件的相互作用。

结果表明，三峡水库蓄水之后，研究河段遭到冲刷，但落成洲右汊下移使这一趋势得到缓解，同时中小流量导致二墩港水下坝埂挑流作用相对加强，上述特征将有利于鳗鱼沙左、右槽的发展。

关键词：河床演变；鳗鱼沙心滩；长江下游中图法分类号：ＴＶ１４７ 文献标志码：Ａ ＤＯＩ：１０．１５９７４／ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｓｄｋｂ．２０１８．１０．０１４ 鳗鱼沙心滩水域位于长江下游扬中河段左汊。

由于该段呈长顺直宽浅形态，主流摆动不定，心滩存在其中，左右深槽冲淤变化较大，容易导致两侧航槽水深和航宽不足，是长江下游主要碍航浅滩之一［１］。

鳗鱼沙心滩是否稳定，将直接影响到长江下游１２．５ｍ深水航道的建设，因此掌握其演变规律是十分必要的。

以往国内关于鳗鱼沙心滩的研究主要围绕河段历史演变和近期演变现象展开，几条顺直水道演变的特点可归纳如下：长顺直的河道属性是浅滩形成的前提［１］，心滩与左、右两槽冲淤变化密切相关［２］。

研究内容大多仅限于针对已有现象的总结，未能揭示河床边界与水沙条件的内在联系。

本文在总结鳗鱼沙心滩演变特征的基础上，进一步分析了鳗鱼沙心滩水流特性，研究水沙条件和河床边界条件的共同作用对河床演变的影响，并对其演变趋势进行了预测。

１　河道概况１．１　河道基本情况扬中河段上起五峰山，下迄江阴鹅鼻咀，主汊（左汊）总长９１．７ｋｍ，河段进出口均由山岩、石矶形成良好的天然节点控制。

太平洲洲体长３１．０ｋｍ，最宽处１１．０ｋｍ，是长江下游最大的江心洲。

扬中河段按形态及水流特性可分为上下两个特征河段，五峰山至界河口为上段，属弯曲分汊河段，其间包含了太平洲、落成洲、禄安洲、炮子洲等江心洲，水流分汊，鳗鱼沙心滩即位于太平洲左汊；界河口至鹅鼻咀为下段，俗称江阴水道，全长２４．４ｋｍ，河道平面型态两头窄、中间宽，进口段受右岸天生港矶头岸壁的控制，河宽约１．８ｋｍ。

扬中河段河势见图１。

１．２　水文泥沙特征（１）潮位。

扬中河段潮位受长江径流与潮汐双重影响，为非正规半日潮。

潮位每个太阳日两涨两落，并且受上游径流影响，年内变幅较大。

（２）来水来沙。

长江下游感潮河段与非感潮河段的分界点位于安徽池州的大通水文站附近。

据统计，大通站以下干流区间入江流量约占大通站流量的３％左右，因此大通水文站的流量、泥沙特征基本能代表长江下游来水、来沙的基本特征。

三峡水库蓄水后以小水少沙年为主，大通站２００２年前多年平均年径流量为９０５２亿ｍ３，多年平均年输沙量为４．２７亿ｔ，２００３～２０１２多年平均年径流量较２００２年前平均值减小约７．８％，平均年输沙·６５·图１　扬中河段河势量较２００２年前减小６６．０％。

表明自２００３年以来大通站输沙量减小明显。

从来水来沙的年内分配来看，大通水文站年内来水来沙主要集中在汛期，５～１０月来水量约占全年的７０．７％，来沙量约占全年的８７．３％。

大通站流量泥沙特征值统计见表１。

表１　大通水文站流量、泥沙特征值统计（１９５１～２０１２年）项目流量含沙量年输沙量特征值／（ｍ３·ｓ－１）发生日期（年－月－日）特征值／（ｋｇ·ｍ－３）发生日期（年－月－日）特征值／亿ｔ发生日期历年最大９２６００１９５４－０８－０１３．２４０１９５９－０８－０６６．７８０１９６４年历年最小４６２０１９７９－０１－３１０．０１６１９９９－０３－０３０．７１８２０１１年多年平均（三峡水库蓄水前）２８７０００．４４０４．２７０多年平均（三峡水库蓄水后）２６５０００．１７０１．４６０（３）分流、分沙比。

根据四十多年实测太平洲、落成洲的分流、分沙资料统计分析，太平洲左汊分流在９０％左右，历年变幅小于３．５％，基本保持稳定，分沙比的变化稍大于分流比，历年变幅小于８．０％；落成洲右汊分流比１９８５年为１４．１％，分沙比为１２．６％，１９９１年后右汊有所发展。

２　河床演变分析２．１　演变特性鳗鱼沙心滩多年来主要经历了“形成－发展－萎缩－恢复－调整”的演变过程。

２０世纪５０～９０年代，上段嘶马弯道崩岸严重，一部分泥沙由于弯道环流的作用在对岸边滩及落成洲上落淤，一部分泥沙下移至顺直河段落淤，导致江心形成散乱心滩———鳗鱼沙，加上该时期长江下游多为水少沙多的年份，鳗鱼沙心滩发育至历史最高形态，河道断面形成两槽一滩的“Ｗ”形态，河道主流在二墩港附近分两支进入鳗鱼沙左、右槽。

９０年代中后期长江频发大洪水，因心滩位于顺直河道中心，受水流冲刷影响，心滩头部冲退、尾部下移，总体呈萎缩态势，滩尾受下游河宽的限制基本稳定。

２００１年以后，江中又出现零星心滩，并逐渐恢复淤长，滩面最高点位置依然在尾部，２００５年心滩尾部最高点高程达－０．７ｍ，至２００６年心滩头部向上游淤进，中部刷深，形成上、下两段，滩体基本得到恢复。

２００６～２０１１年，心滩位置虽变化不大，但已分裂为零散滩体，滩体范围明显缩小，心滩下段几乎冲失，滩面高程降至－８ｍ左右。

鳗鱼沙心滩－１０ｍ心滩历年变化示意见图２。

２．２　影响因素分析影响河床演变的主要因素可概括为进口条件、出口条件及河床边界条件［３］。

对于太平洲分汊段，上游大港水道和下游江阴水道，多年来河势稳定，对河床演变的影响较小；对于鳗鱼沙心滩，上游嘶马弯道持续发展，二墩港抗冲节点一直存在，特殊的河床形态和边界条件决定了不同流量下河段内水沙输移的特性，对河床演变有显著的影响；同时扬中河段的河道整治工程和航道整治工程也对鳗鱼沙水域的稳定起到了积极作用。

２．２．１　进口水沙条件对鳗鱼沙心滩的影响嘶马弯道为太平洲左汊的上段，其演变特点直接影响到下游鳗鱼沙心滩的发展。

嘶马弯道上起三江·７５·图２　鳗鱼沙心滩－１０ｍ心滩历年变化营，下至高港，为向左弯曲的双分汊河道，江中靠太平洲一侧分布有落成洲，受五峰山挑流的影响，主流贴凹岸（走落成洲左汊）下行至高港灯凸咀逐渐向右岸过渡。

１９８１年前，过渡段深泓顶冲点在三江营（淮河入江口）上游约２．３ｋｍ，１９８１年以后深泓顶冲点逐渐下移，至１９９８年顶冲点位置已下移到三江营下游约１．２ｋｍ处。

在顶冲点不断下移的同时，分流段主泓也随之右偏趋中，至１９９８年摆到历年分流段深泓线的最右侧，１９６６～１９９８年，最大右移幅度约１０００ｍ。

１９９８～２００１年，分流段主流线坐弯向左摆，顶冲点上移到三江营附近，２００１年以后顶冲点位置基本稳定，深泓线摆动较小。

嘶马弯道近期演变主要表现为：左岸崩退，右岸淤积，崩岸自上而下发展，目前已下移到高港灯一带。

近年来，弯道进口段深槽缓慢向下游发展，并向右扩大；落成洲头冲尾淤，洲体下移，落成洲右汊，１９６６年以后冲刷扩大，目前仍呈现发展的态势；在左岸嘶马港至引江河口段岸线崩退的同时，落成洲下游边滩淤涨扩大；边滩遭水流切割后出现切割体，落成洲右汊出口又形成了新的分汊水流串沟，串沟形成后呈缓慢发展的趋势。

落成洲右汊０ｍ以下槽蓄量１９６６～２００１年冲刷了７８４万ｍ３，２００１～２０１１年冲刷了６５２万ｍ３（见表２）。

落成洲右汊发展和嘶马弯道崩退冲刷掉的泥沙随水流下泄，在顺直河段淤积，因此在三峡水库蓄水，上游来沙量锐减之后，鳗鱼沙没有萎缩消失，反而逐渐恢复。

表２　落成洲右汊河道槽蓄量变化万ｍ３２．２．２　河床边界对鳗鱼沙心滩的影响鳗鱼沙水域上游扬弯与引江河口一带存在礁板沙水下平台，抗冲能力较强，起着抑制主流左移的作用，落成洲两汊水流汇合后，经礁板沙水下平台挑流自左岸过渡至右岸二墩港附近。

１９６６年，礁板沙水下平台凸出岸边约４００ｍ，平台高程约－１６ｍ，二墩港附近水域由于受主流的顶冲，局部冲刷坑最深点高程达－５６ｍ。

随着嘶马弯道崩区的下移，礁板沙水下平台呈崩退态势，至２０１１年崩退约２７０ｍ，目前礁板沙水下平台缩小到仅为３７０ｍ×８５ｍ，平台左侧也出现冲刷，高程已降低至－１９ｍ以下，冲深约３ｍ，自左向右过渡的主流顶冲点也逐渐下移。

过渡段主流走向总体呈现左偏、下移，也反映了礁板沙水下平台部分冲失后挑流作用的减弱。

１９６６～１９９８年随着过渡段主流走向的下移，右岸二墩港以下冲刷崩退，二墩港附近水下坝埂显现，坝埂两侧深槽刷深。

１９９８年后，坝埂左右槽始终存在，其左槽呈扩大趋势。

因此，只要二墩港水下坝埂具有一定的挑流作用，鳗鱼沙左、右槽会随着挑流强弱而变化。

不同流量条件下水流动力轴线不同，进口节点的挑流作用强弱有所差异，导致河段水力输沙特性也不同。

根据弯道出口水流特性，中小水流量条件下，水深较小，水下坝埂挑流作用相对较强，水流动力轴线由右岸节点向左岸过渡；随着流量的增大，坝埂挑流的相对减弱，主流线沿着右岸下行。

不同流量级下ＫＡＺ０８断面（断面位置见图１）流速分布见图３。

从图３可以看出，鳗鱼沙断面ＫＡＺ０８流速分布与流量有相关关系。

当流量Ｑｃ大于３００００ｍ３／ｓ时，主流贴右岸进入鳗鱼沙右汊，心滩右槽发展；当·８５·1.61.20.80.40-0.4-0.8-1.2-1.60 500 1 000 1 500 2 000 2 500/m24181262-6-2-18-24/m Q =19 800 m /s Q =50 100 m /sQ =29 600 m /s Q =40 000 m /s 图３　鳗鱼沙心滩ＫＡＺ８断面流速分布流量Ｑｃ小于３０００ｍ３／ｓ时，主流贴右岸经过水下坝埂的挑流作用进入鳗鱼沙左汊，心滩左槽分流比较大。

因此，鳗鱼沙水域受二墩港水下坝埂挑流的影响，主流以Ｑｃ为界流路不同。

借鉴造床流量的概念，定义Ｑｃ为影响河床演变的临界流量，临界流量是对造床流量的细化，是对河床局部冲淤起决定作用的流量。

水下坝埂虽然没有石矶节点挑流作用强烈，但是在一定程度上能影响河势变化。

２．２．３　整治工程情况扬中河段三益桥水域的主要治理思路是通过治理落成洲洲头，限制落成洲右汊发展，增强过渡段浅区水流动力。

鳗鱼沙水域的主要治理思路是维持目前左槽为主航道的格局，通过分期实施心滩治理工程，逐步改善航道条件。

主要包括两个部分：①控制守护鳗鱼沙心滩，在维持目前相对有利的滩槽格局的基础上，适当加大加高心滩，调整滩槽水流分布，增加浅区的冲刷能力；②对局部河段河岸进行护岸加固，稳定河道两岸边界。