长江中下游河道整治和护岸工程实践与展望_余文畴

收稿日期:2002-05-30

作者简介:余文畴,男,长江水利委员会长江科学院河流研究所,长江水利委员会技术委员会委员,教授级高级工程师。

文章编号:1001-4179(2002)08-0015-03

长江中下游河道整治和护岸工程实践与展望

余文畴　卢金友

(长江水利委员会长江科学院,湖北武汉430010)

摘要:在简述长江中下游河道基本情况和整治任务基础上,系统总结了建国50a 来河道整治工程的实践,包括规模宏大的护岸工程,蜿蜒河道裁弯工程,分汊河道稳定和堵汊工程以及重点河段综合整治;介绍了护岸工程

的传统技术和新技术的发展;对新世纪长江中下游河道整治工作提出了建议。再经过50a 的奋斗,长江一定会成为堤防稳固、河势稳定、水环境优良,永远造福于人类的河道。关　键　词:护岸工程;裁湾工程;堵汊工程;综合整治;长江中下游中图分类号:TV86 文献标识码:A

1　长江中下游河道基本情况及整治任务

长江在穿过著名的三峡峡谷后,带着4500亿m 3

的巨大径流量和5亿多吨的巨大泥沙量,以磅礴的气势进入广阔的中下游平原;在汇聚洞庭湖水系、汉江、鄱阳湖水系等众多支流后,以

平均每年10000亿m 3的水量注入东海。长江全长6300多千米,是世界第3长河。

长江中下游干流河道自宜昌至枝城河段长约61km ,是山区河流进入平原河流的过渡段,河道平面形态和洲滩格局长期以来保持基本不变,河势相对稳定。枝城至藕池口的上荆江,长约172km ,为弯曲分汊性河道。该河段北岸为荆江大堤,深泓逼岸,防洪形势险要。河道演变的特点是弯道凹岸崩坍,江心洲的弯道内主支汊冲淤变化,兴衰交替。藕池口至城陵矶的下荆江,约175k m ,属典型的蜿蜒性河道。河道平面形态蜿蜒曲折,泄洪不畅;演变的特点是凹岸崩坍,凸岸边滩淤长,并可能发生撇弯切滩或自然裁弯。上荆江和下荆江右岸共有四口(松滋、太平、藕池、调弦)分流入洞庭湖,经洞庭湖调节后并汇集湘、资、沅、澧等支流,于城陵矶处汇入长江,构成复杂的江湖关系。城陵矶以下1485km 的河道属分汊型河道,两岸有汉江等支流以及鄱阳湖水系、巢湖水系,太湖水系入汇,经过长期的造床过程,形成藕节状宽窄相间的分汊型河段。其演变的主要特点是,崩岸频繁发生,汊道冲淤兴衰呈周期性变化规律。

从以上河道演变基本特点可以看出,长江中下游河道存在的主要问题是:江岸崩坍严重,威胁防洪大堤安全和两岸工农业及港口设施的正常运行;部分河段河道泄洪不畅;局部河段河势还很不稳定;有些河段主流摆动,浅滩变化频繁,碍航现象严重;有些河段淤积严重,影响港口、码头和泵站正常运行。因此,长江中下游河道治理规划确定的整治任务是,通过综合治理,控制和稳定有利河势,调整改善不利河势为有利河势,稳定岸线,扩大泄洪能力,改善航运条件,使长江中下游干流河道成为一条河势和岸线稳定、堤防体系稳固、泄洪通畅、航道与港域条件良好

和水环境优良的河道,为沿江地区经济与社会的稳定持续发展创造条件。

2　建国以来长江中下游河道整治

2.1　长江中下游护岸工程

在长江中下游干流河道综合治理工程措施中,护岸工程是

一项最基本的整治工程。这是因为,护岸工程不仅涉及中下游长达1800多千米河道内的江岸防护,而且还是裁弯和堵汊整治中必不可少的河势控制工程。在航道整治中,也是以稳定河势的护岸工程为基础的。因此,实施长江中下游护岸工程是长江水利委员会和中下游各省市50a 来为之奋斗的一项重要的工作。

长江中下游修建护岸工程,最早可追溯至1465年荆江大堤抛石矶头护岸,至20世纪初,整个中下游仍只有荆江大堤矶头群和其它几处零星可数的矶头和桩石工程。新中国成立后,长江中下游护岸工程建设蓬勃发展,修建了荆江大堤和无为大堤护岸加固工程,武汉市龙王庙等险工加固工程,南京市下关、浦口护岸工程,同马大堤、黄广大堤、九江江堤、临湘江堤护岸工程,下荆江河势控制工程以及长江中下游各分汊河段河势控制工程。在长江口地区,大力兴建了以丁坝群为主的海塘护滩工程。20世纪90年代以来,在改革开放、经济蓬勃发展的形势下,为满足防洪和综合治理日益增长的要求,中下游河道河势控制力度不断加大,重点河段的整治不断加强,护岸工程逐步发展到稳定分汊河道和控制其分流比的整治。1998年洪水是建国以来长江中下游又一次大洪水,长江中下游护岸工程经受住了考验。在抵御1998年洪水中各段护岸工程基本没有受到破坏,但也存在不少险情。同时,1998年洪水对河道的冲淤作用使一些河段的河势发生变化,对防洪安全和河势稳定都产生不利影响。在党中央、国务院的关怀下,1999年以来在长江中下游掀起了空前的治理长江、实施护岸工程建设的新高潮。据不完全统计,建国50a 来,长江中下游护岸工程抛石总量达8959.7万m 3,建

第33卷第8期人　民　长　江

Vol .33,No .82002年8月

Yangtze River Aug .,　2002

成丁坝700余条,柴排408.9万m2,混凝土铰链排117.1万m2,护岸总长度达1525km。

50a来实施的护岸工程,是防洪工程的组成部分,增强了堤岸的抗洪能力。护岸工程使长江中下游河势基本得以稳定,兼顾了两岸国民经济各部门的要求,稳定和改善了长江这一黄金水道,促进了沿江各工矿企业经济发展,发挥了护岸工程控制河势的综合效益。

2.2　下荆江系统裁弯工程

在下荆江九曲回肠的蜿蜒型河段,为扩大河道泄量,于1967年和1969年分别实施了中洲子和上车湾裁弯工程。1972年又发生沙滩子自然裁弯。由此3处裁弯,实现了荆江防洪规划中南线系统裁弯方案,沙市洪水位可降低0.5m,缩短航程78km,对防洪和航运带来显著的工程效益。在系统裁弯工程中有两点必须指出:①裁弯引河开挖断面只占河道全断面的117～130,与国外裁弯全断面开挖相比,大大节省了工程量;②在中洲子新河崩岸剧烈发展,崩速达每月150m的情况下,取得了抛石护岸稳定岸线的成功经验。

2.3　分汊河道整治及堵汊工程

长江中下游分汊河道的治理,摒弃了昔日江心洲应当“自生自灭”,整治也应当“保岸不保洲”的观点,首先按河势控制要求稳定两岸岸线,继而实施以稳定江心洲头为重点的河势控制工程。在这个基础上进行控制、改善分流比的整治。张家洲、官洲、鹅眉洲、小黄洲、梅子洲、八卦洲及和畅洲都是沿上述途径进行整治的。堵汊工程是对分汊河道实施的一种根本性整治。堵汊工程的整治方向符合分汊河道江心洲不断并洲并岸的历史演变趋势,特别是对多汊河段中平面变化较大、影响汊内河势稳定、其崩岸影响堤防安全的小支汊,实施堵汊工程是必要的。长江中下游20世纪70～90年代,先后实施了官洲西江、扁担洲右汊、玉板洲右汊、兴隆洲左汊和太阳洲左汊以及崇明岛与团结沙之间的堵汊工程。实践证明,上述堵汊工程的实施,对于促使河势稳定、改善航道、消除崩岸、开发江心洲及消灭钉螺是有利的。另一方面,堵塞较大支汊应取慎重态度,应对上游水位和上下游河势的调整影响进行综合分析研究。

2.4　重点河段综合治理工程

20世纪80年代以来,长江中下游重点河段的综合治理也取得了很大的进展。经国家计委审批的南京、镇扬河段一期综合治理工程已于1993年完成,均取得初步稳定河势的效果,目前正在进行二期整治工程。由水利部、交通部共同投资的界牌河段整治工程基本完成,较好地解决了该河段防洪和航运之间的矛盾。马鞍山河段、安庆河段正在实施一期整治工程。其它重点河段均结合防洪护岸工程,对河势进行了程度不同的控制。这些重点河段一般都有重点堤防和重要城市,都分布着许多大中型工矿企业。在整治工程布置方面,考虑了上下游、左右岸的关系以及国民经济各部门近期和远景的要求。

经过建国50a来的河道整治及护岸工程实施,荆江大堤、无为大堤等重要堤防的护岸工程得到进一步加固;长江干堤二级堤防护岸工程有的已经完成,有的正在实施;下荆江河势控制工程已全面实施;武汉、南京等大多数重点河段河势逐步稳定,并进一步实施稳定汊道的整治工程;其它重点河段和二类河段,也通过护岸工程控制河势入手,进行了不同程度的整治。这样,长江中下游河道整治基本上达到了《长江流域综合利用规划》中关于河道整治的目标,即:“至本世纪末或稍后,达到基本控制河势,稳定大部分重点河段岸线,增强防洪能力,改善航道条件,促进沿江城镇、港口建设和工农业生产的发展”的整治目标。

3　长江护岸工程技术发展

(1)抛石护岸历史悠久,具有就地取材,施工方法简单,可分期施工、逐年加固,维修方便,造价低廉等优点。以往在各种水流、边界条件下均使用过,护岸效果较好。在崩速极大的剧烈崩坍条件下,采用抛石护岸能很好地适应河床变形。正因为抛石护岸具有上述优点,所以在长江中下游应用最为广泛,积累经验也较多。为了摸清抛石护岸的机理,自20世纪60～70年代,长江科学院进行过块石在河床冲刷时的位移特性、平顺抛石护岸破坏过程、抛石加固方案和施工方法等试验;进行了丁坝水流结构和局部冲刷以及不同护岸形式的对比试验;在水槽中对抛石进行数万次抛投试验,求得落距概率分布特性,并结合实地抛投试验,获得抛石落距迄今仍采用的经验公式。此外,还采用日本制SP-2浅地层剖面仪和长江委物探队自制C K-1型水声勘探仪,取得了荆江大堤块石分布资料。这些成果对抛石工程实践均起到积极的指导作用。

(2)铰链混凝土板沉排,于20世纪80年代初在武汉河段天兴洲首次采用并取得成功。1998年洪水后,在武汉龙王庙险工段和黄冈、同马、无为大堤护岸工程中也开始采用。实践表明,在河床剧烈变形导致崩岸的地段,前沿若设置一定数量的抛石以适应较大的变形将更为合理。铰链沉排护岸具有整体性好,取材容易,能工厂化生产,机械化施工,质量易控制等优点,但造价较高,并需防止抛锚破坏。

(3)模袋混凝土护岸,近几年在江阴、九江、扬州及无为等地均有实施,取得了初步效果。模袋混凝土护岸具有整体性强,抗冲能力强,施工机械化程度高,施工速度快,抗风浪冲击能力强,施工质量容易控制等优点,但对河道平整度要求高,水下岸坡整修量大且定位较困难,造价高,适应河床变形的能力较差。当河床有较大的冲深,刚性的模袋混凝土排前沿将悬在水流中极易折断破坏。如能在模袋混凝土排前沿抛一定数量的块石将会很好地适应河床变形。

(4)土工织物砂枕(排)护岸具有取材容易,体积和重量大,稳定性好,工程数量与质量容易控制,造价较低及施工方便等优点。20世纪80年代初以来,先后在长江中游田家口、天星阁、上车湾新河、七弓岭、后洲、寡妇夹段使用,取得了一定的抗冲效果。在界牌河段实施的在排上均匀分布压小的沙袋,适应河床变形的性能较好。土工编物砂枕(排)护岸以往多用于崩岸强度小,水流顶冲不强烈的地段。最为突出的缺点是,防止抛锚破坏的能力差。

(5)梢料(柴枕、柴排、柴帘、沉树、沉梢坝等)护岸多用于滩岸抗冲能力差、发生大型窝崩的地段。柴排护岸在20世纪50年代于南京下关、浦口、大厂镇、海门青龙港、安徽安定街、裕溪口、马鞍山、武汉青山、沙市学堂洲等处均应用过。直至20世纪80年代上海市海塘工程和南通、启东、海门的丁坝护底均大量采用过。柴排护岸整体性好,但施工难度大。后来,改进为柴帘,用于沙市河段西流湾护岸。实践表明柴排寿命可达30～40 a。柴枕护岸具有一定的整体性,用于迎流顶冲、崩岸强度大、河床抗冲能力弱的地段,迄今仍然在荆江河段大量采用。沉树也是一种传统的护岸型式,用于崩窝缓流落淤非常有效。沉梢坝是20世纪80年代后发展起来的护岸工程型式,在镇江市崩窝治理和上海崇明岛团结沙堵汊中成功采用。

16 人　民　长　江2002年