长沙枢纽至芦林潭河段滩险整治效果分析与评价

余雅雪

(1.湖南省交通规划勘察设计院有限公司， 湖南 长沙 410200； 2.长沙理工大学 水利工程学院， 湖南 长沙 410114)

1 研究背景

湘江是长江七大支流之一，也是湖南省境内最大的河流。湘江2 000 t级航道建设一期工程(株洲—城陵矶)全长281 km，按Ⅱ(3)级航道标准建设，设计航道尺度为2.8 m×90 m×550 m(航深×航宽×最小弯曲半径)，工程于2011年10月正式开工建设，2015年2月起陆续交付相关单位进行试运行。

近年由于无序采砂现象严重，而洞庭湖上游三口四水来沙补给量也在不断减少， 造成河槽内河床长期处于冲刷状态， 河床整体下切程度日益增大，使长沙枢纽以下整治河段水位有严重下降趋势[1]。本文选取湘江2 000 t级航道建设一期工程中的长沙枢纽至芦林潭河段，对比分析各滩险在整治工程前、后河道平面、河床冲淤，航道尺度等方面的变化情况，分析其整治效果。

2 浅滩特性

湘江长沙枢纽至芦林潭段航道，共整治12个滩险，浅段主要以浅、窄、弯碍航，无急流险滩。各段的水流条件、河床边界、洪枯水流量、含沙量及演变规律各异。

各滩险河段特性见表1。

表1 长沙枢纽至芦林潭段滩险特性滩 名距城陵矶里程/km河床地质滩险类型设计水位/m滩长/m河宽/m洪水枯水铜官滩、黄泥滩—金钩寺滩群铜官滩140砂汊道21.691 0001 000600黄泥滩139砂砾过渡段21.661 000980600二圣庙滩138砂砾汊道21.621 0001 200465金钩寺滩137砂砾汊道21.591 0001 290580鱼尾— 文经滩群鱼尾滩136砂汊道21.556001 300700文经滩119卵石汊道20.962 0001 300500湘江洪 道濠河 口东支河段滩群 濠河口滩113粘土弯道20.752 500600350南门港滩103砂河口20.371 300750350乌龙咀滩101砂砾过渡段20.29657700300黄猫滩95砂弯道20.061 300819314

续表1 长沙枢纽至芦林潭段滩险特性滩 名距城陵矶里程/km河床地质滩险类型设计水位/m滩长/m河宽/m洪水枯水老鼠夹滩93砂弯道19.991 4001 063500白泥湖滩89.5砂汊道19.852 600900550

3 整治方案

湘江长沙枢纽至芦林潭段，水量较充沛，河流坡降较小，浅段主要以浅、窄、弯碍航，无急流险滩。在整治该河段的碍航浅滩时，除了对浅段进行疏浚外，还根据需要布置整治建筑物，利用湘江水量充沛的优势，充分发挥整治建筑物的作用，达到冲刷和稳定航槽的目的。对于部分滩情明显好转、航槽尺度明显增大的河段，则采用“立足当前，兼顾长远，并通过洲滩的守护，稳定已形成的良好的滩槽格局”整治原则，确保航槽能长期保持稳定，浅滩不再重新恶化。具体整治措施见表2。

4 工程效果分析

本文通过对整治前测图、整治后竣工图及2018年工程河段测图进行对比，从整治工程实施前、后的河道平面、河床冲淤、航道条件等方面变化情况对长沙枢纽至芦林潭航段整治效果进行分析。

4.1 河道平面变化分析

4.1.1铜官滩、黄泥滩—金钩寺滩群

铜官滩作为长沙枢纽以下的第1个滩险，对比整治前、后测图可以看到，全河段大部分水深条件良好，但受采砂影响，洪家洲右副汊河床下切严重，为保证左汊主航道的稳定，对洪家洲右汊尚未下切河段进行护底，护底采用石笼护垫，护底范围长约560 m，宽约60 m。并在石笼护垫上游下切河床边界处布设四面六边透水框架，布设范围长约560 m，宽约40 m，促使水中泥沙落淤，同时避免坡脚被淘刷，达到淤滩护滩的目的。黄泥潭—金钩寺滩群受采砂影响，水深充裕，未发现浅点，已不需要疏浚。依据2018年最新测图显示，受两岸大堤及守护措施的影响，该段河岸在工程后未发现明显的冲蚀、崩塌、岸线后退或向河中进驻的现象，河床平面形态处于稳定状态。

4.1.2鱼尾—文经滩群

鱼尾—文经滩群处于铁角嘴至濠河口的微弯河段中，萝卜洲纵贯本滩群，右汊是常年通航汊道，该段河势比较稳定。从整治前、后测图可以看出，鱼尾—文经滩河段两侧河岸未发现明显的冲蚀、崩塌、岸线后退或向河中进驻的现象，河床的平面形态处于稳定状态。但本段受采砂影响，导致江心洲和左汊河床发生变化，本着动态管理原则，设计增加了护滩带的长度，并在护滩带上抛四面六边透水框架保护。工程完毕后，水流归顺，右汊主航槽流态较好，河势归于稳定。

4.1.3湘江洪道濠河口东支河段滩群

湘江自濠河口分为东、西2支，西支经刘家坝至临资口汇资水东支后，至芦林潭，全长33 km；东支经湘阴县城至芦林潭与湘江西支汇合，全长24 km，为主流洪道。上世纪末针对濠河口的急弯和水流“泡”、“漩”等通航问题，已多次进行研究论证和航道整治[2]。本次东支河段在整治过程中，为增大航道弯曲半径,采取了切除凸咀和边滩的工程措施。对比整治前、后测图可以看到，濠河口东支河段两侧河岸及河洲未发现明显的冲蚀、崩塌、岸线后退或向河中进驻的现象，河床总体平面形态处于稳定状态。

4.2 河床冲淤变化分析

4.2.1铜官滩、黄泥滩—金钩寺滩群

从铜官滩平面变化图可以看到，工程后河段有冲有淤，主航槽总体较稳定，变化较大的为洪家洲右汊，受采砂影响河床下切严重。

从铜官滩断面冲淤变化图(见图1)可以看到，CS1和CS2断面洪家洲右汊河床下切明显，最大下切深度达7 m以上。CS3断面河床冲淤变化不大，主航槽水深条件良好。

图1 铜官滩群断面变化

近年来，水利部门对湘江下游采砂进行了规划，乱挖乱采现象得到了有效控制。对比2015年和2018年铜官滩、黄泥滩—金钩寺滩群河段地形图可知，该段河床仍有所下切，但下切幅度较往年相比明显减小。总而言之，工程后铜官滩、黄泥滩—金钩寺滩群河段主航槽呈稳定状态，无明显淤积，水深条件良好；洪家洲右汊采取护底促淤等工程手段后，保持了较好的分流比，岸线稳定，达到了整治的预期效果。

4.2.2鱼尾—文经滩群

鱼尾—文经滩群从平面变化图可以看到,工程后河段局部河床出现冲刷下切，局部出现淤积，但总体呈现较为稳定状态，变化较小。

从鱼尾—文经滩群断面冲淤变化图(见图2)可以看到，工程后CS1断面洲头左汊河床下切较明显，为挖砂所致。CS2断面河床变化不大，这是因为鱼尾—文经滩河床质为硬粘土夹砾石，抗冲性很强，河床不能自然冲深。

受下游采砂影响，鱼尾—文经滩段枯水落差较大，长沙枢纽至湘阴45 km河段，枯水落差约1.0 m，而鱼尾—文经滩段落差则在0.5 m以上，造成了该段水流流态复杂。文经滩口枯水期有效航宽仅90 m左右，理论上可以双向通航，但考虑到船员航道熟悉程度、水流条件、船舶拥挤等情况，必须实行单向通航管制。因此鱼尾—文经滩段已成为湘江干线交通瓶颈之一，近年来每逢枯水季节，大量船舶经常在该航段搁浅、拥堵。

图2 鱼尾—文经滩群断面变化

4.2.3湘江洪道濠河口东支河段滩群

1) 濠河口滩群。

从湘江洪道濠河口东支河段平面变化图可以看到,工程后河段整体呈现下切的趋势，部分河段有小幅淤积。

从濠河口滩群断面冲淤变化图(见图3)可以看到工程整治的情况，濠河口进口右岸突咀被切除，切咀的土方用于填塞左岸深潭，表面采用系砼软体排护底。谭家洲弯道的部分凸岸也进行了适当切除，开挖后采用石笼护垫保护。总而言之，工程后濠河口滩群河段航槽稳定，水深条件良好，洲滩经守护后较稳定，未有进一步的进驻或崩塌，达到了整治的预期效果。

2) 南门港滩。

从南门港滩平面冲淤变化图可以看到，工程后河段左侧整体呈现下切的趋势。

图3 濠河口东支河段断面变化

从南门港滩断面冲淤变化图(见图3)可以看到，CS1断面左边河床下切深度最大达8 m左右，右边河床基本稳定;CS2断面位于湘阴大桥上游，整体河床变化很小，呈稳定状态。

总而言之，工程后南门港滩河段除左侧部分河床因冲刷和采砂影响出现了崩塌下切外，其主航槽呈稳定状态，水深条件良好，岸线稳定，达到了整治的预期效果。

3) 乌龙咀滩、黄猫滩、老鼠夹滩。

乌龙咀至白泥湖河段受采砂影响，从滩群平面冲淤变化图可以看到,河床整体呈现严重下切的趋势。

从黄猫滩断面冲淤变化图(见图3)可以看到，CS1断面河床下切严重，最大下切深度达19 m左右，这主要是受采砂影响，其中黄猫滩坝体及坝轴线两侧河床破坏非常严重，但本段航槽水深良好，通航状态未受明显影响。

4) 白泥湖滩。

从白泥湖滩平面冲淤变化图可以看到，工程后河段整体呈现稳定的趋势。工程对斗米咀洲尾采用石笼护垫结合抛石进行守护，维持了滩槽稳定，达到了整治的预期效果。

研究2015年—2018年间河段地形变化特征可知，濠河口以下的湘江东、西支局部河段下切幅度较大，最大下切深度在15～20 m，非采砂河段河床变化不大，也就是说,在自然状况下河床较为稳定。见图4。

4.3 航道尺度的变化

为了充分掌握湘江长沙枢纽至芦林潭河段航道整治工程实施前、后的航道条件变化，根据整治前、后有关航道测图,核查了近年来本河段整治工程前、后主航道尺度的情况。工程前长沙枢纽至芦林潭河段均存在航道水深和航宽不足，洲滩发育较差，河势不稳，依据这一情况原设计了疏挖、筑坝、裁弯等一系列工程措施。后受采砂影响，工程河段地形发生了较大变化，许多原来为滩险的河段，在工程施工前河床大幅下切，实际已不再碍航，主要整治措施由原来的疏挖、筑坝变更为河床守护等措施。总而言之，通过航道整治工程，守住了有利的河势格局，改善了不利航行条件。各河段航道尺度经整治后基本已达到Ⅱ级航道标准，仅鱼尾—文经滩河段，受湘江下游河段的采砂影响，工程河段水位大幅下切，原规划施工完成后水深可达3.4 m(含0.6 m富裕)，实际目前枯水期水深仅勉强维持在2.8 m左右，但工程河段下游水深条件又极好，导致枯水期超限船舶易堆积在此航段。各滩险施工前、后基本情况见表3。

表3 各滩险施工前、后基本情况表m滩险名称开工实施前航道尺度施工后航道尺度水深航宽弯曲半径水深航宽弯曲半径铜官滩、黄泥滩—金钩寺滩群铜官滩2.0<901 5003.4(含0.6备淤)>901 500黄泥滩<2.8(局部浅堆)<90直 3.4(含0.6备淤)90直 二圣庙滩<2.8<90直 3.4(含0.6备淤)90直 金钩寺滩<2.8<902 0003.4(含0.6备淤)902 000鱼尾—文经滩群鱼尾滩2.0<90直 2.8(设计3.4 m)枯期不足90 直 文经滩2.0<905502.8(设计3.4 m)枯期不足90 ≥550濠河口滩4.0<904803.2(含0.4备淤)>90≥550南门港滩2.7605503.2(含0.4备淤)90≥550乌龙咀滩零星浅段<60直 3.2(含0.4备淤)90直 湘江洪道濠河口东支河段滩群 黄猫滩零星浅段<601 6003.2(含0.4备淤)901 600老鼠夹滩零星浅段<601 2503.2(含0.4备淤)901 250白泥湖滩零星浅段<607003.2(含0.4备淤)90700

5 整治效果评价

从工程前、后的测图对比来看，湘江长沙枢纽至芦林潭河段整治后滩槽形势稳定，两侧河岸未发现明显的冲蚀、崩塌、岸线后退或向河中进驻的现象，河床平面形态稳定。从河床冲淤变化分析结果可知，除部分河床因采砂大幅下切变幅巨大外，其他河段工程后各滩主航槽水深条件较好，达到了整治的预期效果。工程实施后各洲滩较稳定，无明显变化，整治建筑物总体保持稳定。

针对长沙枢纽坝下河段水位下降严重的问题，建议航道管理部门联合地方政府和水利部门，加强对湘江航道的采砂管理，防止破坏影响航道稳定的边滩，导致航道情况进一步恶化。针对鱼尾—文经滩段枯水期水深不足、航道“堵船”的问题，建议当前阶段通过非工程类的管控措施减缓碍航情况。当出现枯水期堵船事件时，一是航道管理部门进行现场管制，实施单向通航；二是及时组织对搁浅船舶进行过驳，激活被困船舶；三是在上、下游设立管制点，控制超限吃水船舶驶入。