长江中下游马当河段和东流水道演变关联性特征探讨.pdf
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1、第 卷第 期 年 月水道港口 收稿日期:;修回日期:基金项目:国家重点研发计划项目()作者简介:车瑞(),男,江苏赣榆人,工程师,主要从事水利水电工程研究。:(),长江中下游马当河段和东流水道演变关联性特征探讨车瑞,张玮,于倩(上海勘测设计研究院有限公司,上海 ;河海大学 港口海岸与近海工程学院,南京 ;上海投资咨询集团有限公司,上海 )摘要:河道具有能够传递上游河势调整至下游河段的性能被称为关联性河段。利用马当水道和东流水道的实测水文地形资料,分析了各汊道的自然演变情况,并通过建立马当 东流河段的二维水动力模型,在验证的基础上,从上游河势变化和公式定量计算的角度,探讨了马当河段和东流水道的演
2、变关联性。结果表面:马当河段的演变趋势是南兴北衰,而东流水道演变却呈交替性变化,马当水道河势调整没有向下游东流水道传递;通过疏浚、筑坝等手段改变马当圆水道分流比,对东流水道影响微小,东流水道的汊道演变由水道自身水沙运动规律所导致;马当河段与东流水道之间顺直微弯段的水流摆动力与边界约束力的比值始终小于 ,顺直微弯段能有效约束水流动力轴线的摆动。关键词:马当水道;东流水道;河道演变关联性;河道整治中图分类号:;文献标识码:文章编号:()分汊河道在长江中下游大量存在,有些汊道段的河势调整后会继续传递到下游,使得下游河道演变受到上游河势调整的影响;而有些汊道段的河势调整后将不再向下游传递 。上游河势调
3、整能够传递至下游或者下游河势调整能够影响上游的河段被称为具有关联性。目前,河段的关联性分析主要为定性分析 ,定量分析尚在探索阶段 。定性分析法指根据研究区域多年实测水文地形资料或数学模型,研究两河段间的河势演变特征,分析河段间的关联性关系;定量分析法是以实测资料或者模型计算为主要数据来源,按照某种数理方式进行加工整理,得出河段间的关联性关系。本文同时采用定性与定量分析法,基于大量的实测水文地形资料和数学模型对马当水道和东流水道之间的关联性关系进行分析。河段概况马当河段位于长江下游九江市至安庆市之间,上起小孤山,下至华阳河口,江中骨牌洲将河床分成南北两汊,主流走南汊,主航道亦位于南汊,从上至下由
4、马当南水道、马当阻塞线水道组成,全长约 。东流水道位于马当河段下游,上起华阳河口,下迄吉阳矶,全长约 ,属顺直分汊河道。该河道在老虎滩洲头形成一级分汊,被江心老虎滩分为南、北两汊。南汊为东港水道,北汊为老虎滩北槽。老虎滩北槽在娘娘树下游水域被玉带洲分为南北两支,形成二级分汊。其中,北支为莲花洲港水道;南支又被天沙洲分为天玉串沟和西港,河道形势见图 。各汊道自然演变情况 马当河段汊道演变()历史演变。年 月车瑞,等长江中下游马当河段和东流水道演变关联性特征探讨从马当河段的历史演变可以看到(图 ),在 年 年测图上,北汊中段弯顶处发生大幅度的冲刷崩退,河道进一步向北展宽,河宽由 年 年的 增加到
5、,北汊更显弯曲。与此同时,江心洲滩发生不同程度的淤积扩大,相互之间逐渐有滩地相连,北汊整体淤浅,深泓南移,南汊转而明显优于北汊,南汊下段的马阻汊道也发生了类似的变化,瓜子洲北汊逐渐淤浅而南汊冲刷发展。年以后,马当河段河势无太大变化,南汊一直保持主汊地位,北汊进一步淤窄、弯曲,南北汊之间河宽继续增加,年增至 ,年 年增至 ,江心洲滩进一步淤积合并,洲滩之间的窜沟减少,年减至 条,年经人为围堵,最后一条窜沟也终于消失,江心洲完全连成一片。与此同时,南汊下段的马阻汊道北汊进一步淤浅、南汊冲刷发展,瓜子号洲有所增大。至 年,已基本形成目前的河势,南汊稳居主汊地位,主流过小孤山直接进入南汊,始终沿南岸下
6、行进入下游水道。图 马当 东流河段河势 年 年 年 年 年 年图 马当河段河势演变 表 马当河段两汊深泓冲淤变化统计表 测时马当河段南汊()马当圆水道()年 月 年 月 年 月 年 月 年 月 年 月 年 月 ()近期演变。最近几十年,马当河段的岸线总体变化较小,河势基本保持稳定。对于马阻水道,总体来说南部岸线局部崩退、北部岸线局部淤长,其中瓜子号洲体岸线在 年以后基本保持稳定。对于马当南水道,骨牌洲自 世纪 年代至 世纪初,左岸洲头经历了淤长而又冲刷后退的过程,现在基本保持稳定;右岸洲头由于相关部门实施了护岸工程,岸线相对稳定。南北汊深槽沿程冲淤变化频繁,但总体上:南汊沿程均有所冲深,据统计
7、深泓纵剖面 以下面积可知(表 ),面积由 年 万 至 年增加到 万,至 年增加到 万,再到 年增加到 万,根据计算,年 月至 年月南汊冲刷量为 万,年月至 年 月南汊冲刷量达 万,冲刷十分显著;而北汊的进口段逐年淤浅明显,中下段在 年、水道港口第 卷第 期年大洪水后发生大幅度淤积。图 东流水道历史演变图 东流水道汊道演变()历史演变。在 年 年,莲花洲港为主汊,航道条件较好。在进口段水流动力轴线位于天心洲左侧,在中部和下部水流动力轴线位于莲花洲港内;左岸雷港口附近岸线崩退,使得左岸河道拓宽;因为玉带洲的形成,使附近河道分为两汊,河槽容易发生淤塞,东流水道滩群面积总体上呈扩大趋势。在此期间,河道
8、左岸以及江心洲左岸的共同崩退,使得东流滩群的高滩从河道的左侧移至河道的右侧(图 )。()近期演变。老西港为主汊(年 年)在这个阶段,老西港经历了从发展到成熟再到衰退的过程,河道岸线明显向左侧崩退(图 )。在 年 年,雷港口娘娘树与莲花洲港一带的边滩均有所发育并向河道平行下移,这导致了水流动力轴图 东流水道近期演变图(年 年)线在枯水期向右侧偏转,莲花洲港进口段航道淤塞,航行条件变差,西港过流量增加。在 年前后,老西港枯水期分流比达到 ,老西港发展至成熟期。但是受到水道内上滩群尾部发育下延的影响,老西港的过流条件持续恶化,水流又开始偏向莲花洲港。从表 可以看出,年 月与 年 月相比,两者均为涨水
9、初期,但老西港分流比减少 。表 年 年东流水道各汊分流比变化 测时水位(航行基面以上)流量()分流比 东港 老西港 西港莲花洲港 年 月 年 月 年 月 年 月 年 月 老西港衰亡、新的西港形成(年 年)在这个阶段,老西港经历了从衰退到衰亡的过程,新西港经历了从孕育到发展的过程,莲花洲港经历了从发展到成熟再到衰退的过程,与此同时,东港一直保持相对稳定的状态;在进行整治护岸工程后左岸的崩退受到控制(图 )。在 年,水道上滩群尾部持续发育下延,最终使老西港完全堵塞。年之后,横流切割水道上滩群尾部形成串沟,经过不断的发展最终孕育出了新西港。在 年 年,老西港的分流比持续下降,到 年分流比仅为 ,与此
10、 年 月车瑞,等长江中下游马当河段和东流水道演变关联性特征探讨同时,莲花洲港分流大幅度增加至 (表 )。新西港形成后分流效果明显,莲花洲港分流比在 年又下降到 (表 )。表 年 年东流水道各汊分流比变化 测时水位(航行基面以上)流量()分流比 东港过渡段西港 天玉窜沟莲花洲港 年 月 年 月 年 月 年 月 年 月 年 月 年 月 西港发展至鼎盛时期(年 年)随着天沙洲洲头的冲刷崩退,水流向右侧偏转,莲花洲港逐渐淤积堵塞,西港进口段的河槽得到拓宽(图 ),在枯水期过渡段的分流比由 年的 增加至 年的 (表 )。在 年和 年,老虎滩中下部和西港浅滩由于长江流域的两次大洪水发生严重淤积。洪灾后,东
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