浅析长江老海坝九龙港以下近岸河床冲刷成因

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浅析长江老海坝九龙港以下近岸河床冲刷成因

山东茂隆新材料科技有限公司 2020-11-19 2443


一. 长江老海坝九龙港位于江苏省张家港市境内,上接镇杨河,是澄(江阴)通(南通)河段中部的易坍江区。

  20世纪70年代初,福姜沙左、右汊水流汇合后,被如皋沙群分成左、中、右三汊,左汊即原来的又来沙北汊、天生港水道上段,现已围垦并登陆;中汊即又来沙与民主沙和长青沙之间,是70年代中期迅速发展起来的汊道;右汊即老海坝浏海沙水道。如皋沙群左、中、右三汊近期演变的主要特点是:70年代中期起,随着又来沙北汊不断淤积、萎缩直至消亡,中汊迅速发展,目前中汊分流比已达30%左右。由于中汊的迅速发展,分流量不断增加,与右汊(浏海沙上段)水流汇合后,导致右岸顶冲点由原来的老海坝一带下移至九龙港以下,大大增强了九龙港—十一圩以下近岸河床的冲刷强度,现根据70年代以来历年水下地形测量资料简要分析如下:一、如皋中汊演变过程

  1. 70年代如皋沙群各汊道形势

  1970年时中汊仅仅是民主沙与又来沙之间一条很小的串沟,以-5m等深线为例,1970年仅是两个间隔600m的小深槽,平均槽宽60m左右,长江主流除又来沙北汊分泄少量外,绝大部分由双涧沙北水道经双涧沙与民主沙之间汊道下泄入浏海沙水道,直接顶冲右岸老海坝一带江岸,河床冲刷江岸崩坍十分严重,老海坝成为长江下游最严重坍江地段。为了防御长江洪水,确保沿江人民群众生产生活安全,从20世纪70年代初起,对老海坝局部严重坍江段兴建部分丁坝护岸工程。到1974年共修建丁坝11条,1975年后除对已建丁坝工程进行不断加固外,新建护岸工程全部改为平顺抛石护岸。至70年代末,自老海坝上游至九龙港以上,基本上实施了丁坝和平顺抛石护岸工程。由于护岸工程的实施,初步控制了江岸崩塌强度,整治护岸效果比较明显。老海坝下段九龙港以下江岸段,虽然亦受长江主流控制,但由于该段江岸处于长江主流顶冲区下游,近岸河床冲刷强度较上游老海坝一带明显减弱,河床江岸尚属基本稳定。此外,从1970年河道平面形态可见,由于长江主流走向不明,从双锏沙水道至双锏沙与民主沙之间呈小于90°急拐,水流流势不畅,而中汊串沟与双锏沙北水道口衔接平顺,流势畅顺,约于70年代中期,中汊开始发展,至1977年中汊发展已十分明显。

  2. 80年代急剧变化

  1980年中汊进一步扩大,中汊进口至出口6000m范围内历年河道特征值变化如表1.由表1可知,1980年和1985年0m等深线以下河道平均宽度,分别较1970年扩大1.1倍和1.8倍,80年代中后期0m线以下河宽略有增加,但幅度不大;1980年和1985年平均断面面积较1970年分别扩大7.26倍和13.9倍,1985年后平均断面积呈少量增加趋势,1989年较1985年仅增加1156m2;河床平均高程1970年至1985年间年均冲刷0.76m,而1985以后变化不大;0m线以下河槽容积,1970年为503万m3,1980年猛增为4225万m3,80年代中期渐趋缓和,1985、1989年分别为7418万m3和7994万m3,1992年则减少为7582万m3.各汊道历年实测分流比变化如表2.

  以上资料,充分说明了中汊河槽自20世纪70年代以来的演变趋势。70年代初至中期为中汊形成并趋于开始发展阶段,70年代中期到80年代中的十年间是中汊迅猛发展阶段,80年代中期后缓慢变化。其原因:一是如皋沙群各汊道之间自然调整。70年代中期后,双锏北水道分为两股下泄,一股进入中汊,另一股仍由双锏沙和民主之间下泄。之后,由于中汊河槽进口段与上游双锏沙北水道呈微弯型河势,其弯曲半径大于9km,水流畅顺,河道阻力小,十分有利于中汊发展,而双锏北水道与双锏沙和民主沙之间汊道水流流势呈小于90°急拐,弯曲半径仅2km左右,随着中汊发展,双锏沙与民主沙之间河道不断萎缩,而双锏沙与民主沙之间汊道萎缩,又促进中汊发展,中汊发展又加快了双锏沙与民主沙之间汊道萎缩,如此恶性循环。二是中汊内部控制工程的作用。为尽快控制中汊发展,80年代中后期,首先在长青沙头和西南角实施了一系列整治护岸工程,由于工程的实施,对抑制中汊发展亦起到了一定的作用。

  3. 90年代以后进一步缓和变化

  20世纪90年代,由于双锏沙与民主沙之间汊道完全消亡,以及根据长江节点整治实施的中汊上游左岸章港—夏仕港段应急整治工程,致使河床江岸进一步稳定、少变,从河势角度,为中汊稳定变化创造了十分有利的条件。此外汊内口门左侧又来沙一带控制工程不断实施,也是控制中汊发展变化的又一重要工程措施,估计今后中汊再度发展的可能性不大。

  二、如皋中汊发展对右岸老海坝下段江岸的冲刷影响

  70年代中期前,上游福姜沙左、右汊水流汇合后,分成双锏沙南北水道,南水道在福姜沙尾90°急右转进入浏海沙水道,北水道同样呈90°急右转经双锏沙与民主沙之间汊道下泄,二汊水流顶冲点在老海坝一带,造成老海坝—九龙港近岸河床冲刷,江岸崩塌,经局部实施整治护岸工程后,河床江岸逐趋稳定。老海坝下段九龙港以下由于远离主流顶冲区域下游,河床江岸相对稳定。70年代中期起,随着如皋中汊迅猛发展,与浏海沙上段水流汇合后,其顶冲点亦相应下移4~5km,由原来的老海坝一带下移至下游九龙港—十一圩,由于顶冲区域的下移,大大增强了九龙港以下近岸河床冲刷强度,直接影响江岸堤防安全,例如:

  1.1980年时,中汊分流比仅9.6%左右,九龙港—十一圩仅有不连续的-40m深潭;1986年,中汊分流比猛增为26.8%,九龙港—十一圩因河床冲刷,-40m深潭贯通。

  2.1987年中汊分流比又增为28.2%,1988年7月14日,九龙港—十一圩中段的王竹西圩发生大面积崩塌,其塌口长450m,最大坍进120m,经突击抢险抛石后,基本上控制了塌势,稳定了江岸。

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防渗膜是以pe膜作为基材,与土工布复合而成的防渗材料,它的防渗性能主要取决于pe膜。东方防渗膜应用的pe膜,主要有聚氯乙烯和聚乙烯、EVA(乙烯/醋酸乙烯共聚物),它们是一种高分子化学柔性材料,比重较小,延伸性较强,适应变形能力高,耐腐蚀,耐低温,抗冻性能好。其主要机理是以塑料薄膜的不透水性隔断土坝漏水通道,以其较大的抗拉强度和延伸率承受水压和适应坝体变形。

.90年代后,中汊分流比发展趋势缓和,但主流顶冲区域河床冲刷强度未减,九龙港—十一圩以下河床普遍刷深并右移。1998年7月18日,在九龙港下侧400m处又发生严重塌岸,崩塌长300m,从近岸0m高程至深泓-55m高程,普遍刷深3~25m,近岸0米高程刷深28m,内逼(右移)80m,-25m高程线内逼90m。此外,据水下地形图分析比较,十一圩港以下,近岸河床90年代前一直比较稳定。近期资料分析表明,十一圩港以下冲刷加剧,这与1998年长江大洪水有关,但主要还是由于如皋中汊发展导致顶冲点下移4km至5km,大大增强十一圩港以下河床冲刷强度。

  三、洪北沙围垦对右岸的影响

  洪北沙位于浏海沙水道左侧,由浅滩逐渐淤涨而成。1989年,洪北沙为大小不等的两个暗沙,汛期被洪水淹没,对减轻浏海沙水道主河槽洪水压力有一定作用。之后随着洪北沙不断淤涨,+1.0m高程以上滩面积达8.8km2.1998年,如皋市在洪北沙进行了大规模围垦,原来的一部分过滩水流被压入浏海沙水道,增强了主河槽的水流强度,加上浏海沙水道深槽狭窄,无疑将对右岸产生不同强度的影响。此外,由于围垦后的洪北沙紧靠浏海沙水道深槽左侧,洪北沙右侧围堰在平面上看犹如凸向浏海沙水道的挑流丁坝,中汊与浏海沙上段水流汇合后,由于洪北沙右侧围堤的挑导流作用,将长江主流进一步逼向右岸,经九龙港—十一圩贴岸下泄,又加剧了右岸河床冲刷。

  四、结论及建议

  20余年来,如皋中汊经历了形成、发展和渐趋稳定等3个阶段。由于中汊发展,与浏海沙上段水流汇合后,导致右岸顶冲点由老海坝一带下移至九龙港—十一圩,大大增加了九龙港—十一圩以下河床冲刷强度。目前中汊发展虽趋基本稳定,但对右岸九龙港—十一圩以下近岸河床冲刷强度依然存在,如任其发展,将严重威胁长江防洪安全。

  根据如皋沙群老海坝河段现状河势基本格局,在自然情况下,洪北沙的形成、发育、扩大将增强对右岸老海坝—十一圩一带冲刷强度,洪北沙进行人工围堤筑填后,其影响程度将有所加大。由于河势变化和水流运动的复杂性,洪北沙围垦后对右岸河床冲、淤变化影响程度如何?工程建设单位应请有关科研、设计单位进行分析论证,并采取必要的工程措施,使其影响降到最低限度,以确保老海坝—十一圩以下河床江岸稳定。

  长江老海坝浏海沙水道右江岸不仅是重要防洪屏障,而且还是江苏省境内得天独厚的长江优良深水岸线。目前已建有多个万吨级以上深水码头泊位,并有更多江岸线继续开发利用。然而局部河势变化,及局部江岸冲刷崩塌,必将构成港口经济开发制约因素。为此,从防洪保安及进一步促进长江岸线开发利用出发,必须加大长江老海坝浏海沙水道右岸九龙港—十一圩以下抛石护岸工程力度,使其实现最佳经济效益和社会效益。

  江苏省张家港市水利局


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