长江芜湖段疏浚砂利用实践与思考.pdf
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1、第7 卷第3 期2023年6 月doi:10.19679/ki.cjjsjj.2023.0303长江技术经济Technology and Economy of ChangjiangVo1.7No.3Jun.20232023,7(3):1 3-1 8长江芜湖段疏浚砂利用实践与思考谢长准1,雷文韬2.3(1.安徽省长江河道管理局,安徽芜湖2 4 1 0 0 3;2.长江科学院河流研究所,武汉4 3 0 0 1 0;3.水利部长江中下游河湖治理与防洪重点实验室,武汉4 3 0 0 1 0)摘要:近年来,三峡水库出库泥沙量大幅减少,长江中下游河道水流挟沙力长期处于非饱和状态,相同流速下会加剧河床及河岸
2、原堆积性或沉积性泥沙被水流冲起、带走,造成河床冲刷、河岸崩塌,影响防洪安全、河势稳定和水生态安全,目前长江安徽段已处于无砂可采状态。对近2 0 a长江铜陵、黑沙洲、芜裕3 个河段的河床冲淤、河势变化以及重点崩岸区、重要港区、航道局部河势变化进行了分析,并研究了河道整治、航道整治、防洪工程加固、崩岸区治理等疏浚砂利用需求,结合维护河势稳定、航道通畅的总体目标,提出了疏浚砂不上岸利用,取之河道、用之河道的总体原则,以及维护河道水沙平衡、河势稳定和通航安全的具体利用思路。关键词:疏浚砂;利用;冲淤;河势稳定中图分类号:TV147;T V 8 51文献标志码:A长江芜湖段上起安徽省芜湖市土桥镇,下至芜
3、湖市大桥镇,流经铜陵河段、黑沙洲河段、芜裕河段等3 个河段,其中铜陵河段、芜裕河段为长江中下游干流重点治理河段。长江芜湖段两岸地处长江经济带、长三角一体化两大国家战略区域,在安徽省国民经济发展中占有重要的战略地位。近年来,在自然条件和人类活动的双重影响下,长江上游梯级水库拦蓄大量泥沙,长江中下游来沙显著减少,引起河道长距离冲刷、江湖关系调整、泥沙营养物质输运受到影响等,对长江芜湖段河势演变及泥沙时空分布产生了重要影响。同时,长江流域沿收稿日期:2 0 2 3-0 3-2 0基金项目:国家自然科学基金长江水科学研究联合基金项目(U2240206);流域水治理重大科技问题研究资助项目(CKSC20
4、211039/JL)作者简介:谢长淮,男,高级工程师,硕士,主要从事长江河道管理工作。E-mail:1 1 3 9 6 1 0 4 9 9 q q.c o m13江地方经济与生态文明建设对泥沙利用与管理提出了更高要求,流域泥沙的供需矛盾日益突出 2 。因此,加强长江芜湖段疏浚砂的综合利用研究是十分必要的。已有学者对长江中下游疏浚砂综合利用进行了探索 3-9 ,部分研究提出可借鉴国外的相关技术、管理与指导理念,结合国内研究进展与相关经验,依托与水工程生态学等生态环保领域的积极合作,完善疏浚和疏浚物管理体系与“工法自然”方法。地处长江下游的江苏省镇江市先行进行了疏浚砂利用试点,开展了很多开创性的有
5、益尝试 1 4-5,然而这长江技术经济第7 卷第3 期些研究更多地是基于航道疏浚需求开展的疏浚砂利用研究 6-8 。针对长江芜湖段疏浚砂来源的详细分析以及利用思路的相关研究尚不多见,迫切需要开展长江芜湖段疏浚砂利用研究。1长江芜湖段近期变化情况1.1近期总体冲淤态势将长江芜湖段流经的铜陵、黑沙洲、芜裕3 个河段(见图1)1 9 8 7 一2 0 2 1 年河道水下地形套绘,进行河道演变分析及基于地形法的冲淤量计算,可知,2 0 0 3 年三峡蓄水前,长江芜湖段总体呈冲淤平衡或小幅淤积态势,1 9 8 7 一2 0 0 3 年,铜陵、黑沙洲河段分别淤积0.51 亿m和0.0 9 亿m(见图2),
6、而芜裕河段冲刷0.1 2 亿m;三峡蓄水后,上游清水下泄、来沙量大幅减少,长江芜湖段出现大幅冲刷,2003一2 0 2 1 年,铜陵、黑沙洲、芜裕河段分别冲刷1.90亿m、0.4 8 亿m和0.8 6 亿m。进一步分析发现,三峡蓄水后,长江芜湖段整体呈冲刷态势,且冲刷强度不断增大,2 0 1 6 一2 0 2 1 年,铜陵河段冲刷量高达1.2 3 亿m,年均冲刷量近2 50 0 万m,芜裕河段冲刷量也达0.53 亿m,年均冲刷量超1 0 0 0 万m。此外,由芜湖段河道深泓纵剖面可知(见图3),同样呈不断冲刷下切态势,2 0 0 1 一2 0 2 0 年,铜陵、黑沙洲、芜裕河段深泓纵面分别平均
7、冲刷达2.3 m、1.2 m 和 3.4 m。东梁山大桥镇鸿江区朱家鸿江区桥港光湖长江大桥镜湖区无为市可段黑沙洲芜裕河三山港天然洲获港土桥镇铜陵河江家洲铜陵市图1 长江芜湖段地理位置140.8(,2)/喜渊中0.510.40.17铜陵河段-0.4-0.39-0.45-0.8-1.2-1.6050-10-15-20-25-30-35-40-45机图3 长江芜湖段历年河道深泓纵剖面变化1.2近期河道变化情况1.2.1河势总体变化铜陵河段近期随着成德洲右汉分流比的增加,右汉呈冲刷发展态势,2 0 0 0 年以前左汉分流比约60%,2 0 1 8 年5月左汉分流比为4 3.9%、右汉分流比超过左汉,2
8、 0 2 0 年6 月左汉分流比为50.7%,左右汉分流比近5:5。随着右汉分流比的增加,成德洲右缘崩岸频发,2 0 1 5年成德洲右缘局部实施了崩岸应急治理工程,洲滩岸线崩退态势得到初步遏制,但上下游未护区域仍呈冲刷态势,呕需守护。黑沙洲河段近期左汉呈冲刷发展态势,左汉分流比增加,三垄圩一带岸线大幅冲刷后退,威胁河芜湖市势稳定及航道安全,其中2 0 2 0 年6 月左汉分流比为44.6%。而右汉流程短而顺直,天然洲右缘多年来崩繁昌区岸剧烈,严重威胁附近人民群众生命财产安全,后经过治理守护,近期岸线基本稳定。芜裕河段近期上段潜洲右汉口门拓宽,右汉分流比增加,水流顶冲右岸新大圩段致其发生崩岸,0
9、.09-0.01黑沙洲河段-0.040.14-0.29-1.2319872003年2 0 0 3 2 0 0 7 年2 0 0 7 2 0 1 1 年20112016年2 0 1 6 2 0 2 1 年图2 长江芜湖段历年河床冲淤量变化统计2040太阳系0.120.02芜裕河段-0.12-0.420.53起点距/km6080100朱家桥港120-2001年深泓线2010年深泓线2020年深泓线东梁山140谢长淮,等:长江芜湖段疏浚砂利用实践与思考后经过治理守护,新大圩段岸线基本稳定,但近岸深槽仍在冲刷下移,威胁下游未护段。芜裕河段下段曹姑洲呈崩退态势,其上游沙洲淤积、水流分散,汉道向多分汉发展
10、,威胁通航安全,2 0 1 7 年后,对曹姑洲济附近心滩、串沟进行了整治,洲滩岸线趋于稳定。1.2.2重点崩岸区局部河势变化根据局部河势特点、历史崩岸情况等,选取白苑镇三垄圩段、潜洲右汉新大圩段、大拐段作为典型崩岸区,分析近年局部河势变化情况。其中,白镇三垄圩段岸线大幅崩退,近期黑沙洲左汉呈冲刷发展态势,弯顶凹岸三垄圩一带岸线大幅冲刷后退,0 m岸线冲刷后退约2 0 0 m;潜洲右汉新大圩段不断冲刷发展,近期潜洲右汉近岸深槽冲刷下切,并向下游发展,崩岸险情不断向下游发展,自1 9 9 5年以来累计发生崩岸2 0 余处,崩岸长度约6 km,部分圩堤崩入江中;大拐段局部深槽冲刷下切,岸坡变陡,虽然
11、大拐段已实施护岸工程,但因横向冲刷后退受阻,局部深槽刷深、岸坡变陡,大拐拐头近岸岸坡大幅冲刷后退,2 0 0 2 一2 0 2 0 年该段-2 0 m等高线深槽向左岸摆动达近4 0 0 m,崩岸风险增加。1.2.3重要港区及重要涉水工程局部河势变化根据局部河势特点、港区重要性等,选取三山港区、朱家桥港区、荻港港区、裕溪口港区作为典型港区,对其典型横断面变化进行分析。可知,以上4 个重要港区除局部有所冲淤外,岸线总体变化不大,河势总体较为稳定。此外,根据近年来典型河道横断面的套绘(见图4),分析了长江芜湖段芜湖长江三桥附近的局部河势变化情况。结果表明,芜湖长江三桥及其下游段河床中部冲刷下切,左岸
12、明显淤长,左岸下游部分码头前沿港池淤积,会对其正常运营产生不利影响。1.2.4航道局部河势变化长江芜湖段主航道自铜陵河段土桥开始,沿左岸刘家渡、太阳洲下行,至金牛渡过渡至右岸,沿起点距/m05001050-5-10-15-20-25图4 芜湖长江三桥下游处典型河道横断面变化东联圩下行进入黑沙洲河段,靠右岸荻港港区下行进入天然洲右汉,出天然洲右汉后靠右岸三山港区,在潜洲前沿过渡至大拐段,在大拐经9 0 转弯后进人芜湖河段下段,过芜湖长江大桥后靠右岸朱家桥港区,经东梁山后出芜湖市。长江芜湖段主航道近年来基本稳定,沿线安定街、刘家渡、太白洲、太阳洲、东联圩、高安圩、保定圩、大拐等历史险工险段经过多年
13、治理守护,岸线及深槽基本稳定。目前该段航道局部河势变化主要为曹姑洲的消退及心滩的淤长,及其与陈家洲之间形成2 个串沟,该段水流散乱,威胁通航安全及下游港区安全运行。2长江芜湖段疏浚砂综合利用需求2.1综合利用背景条件由以上对长江芜湖段近期河床冲淤、河势变化以及重点崩岸区、重要港区、航道局部河势变化的分析,可以看出,长江芜湖段在总体河势、港区冲淤以及有关政策要求等方面具备特定的背景条件,一是长江芜湖段整体呈冲刷态势,且冲刷强度在增大,部分冲刷严重威胁防洪安全及河势稳定;二是芜湖港区整体呈稳定态势,仅个别码头前沿出现淤积,整体上看,对港口水运的影响较小;三是安徽省委省政府对省境疏浚砂利用提出了明确
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