南五洲崩岸整治纳入上荆江河控的必要性全解

1、论南五洲崩岸整治纳入上荆江河控的必要性1、概况1.1 南五洲基本情况南五洲位于上荆江末端荆江分洪区公安河段郝穴河湾右侧，垸内面积 53 平 方公里，耕地面积 3.4 万亩，保护人口 3.26 万人，是公安县粮棉生产主要产区 之一，年均生产粮食 904 万公斤、棉花 194 万公斤、油料 441万公斤，平均每年 向国家上缴利税 138 万元。南五洲堤防全长 46 公里，其中临左汊 25 公里堤段直 接抵挡长江洪水，是荆江分洪区荆南长江干堤杨家厂至黄水套（桩号 645+000-620+000）的防洪屏障。南五洲堤顶高程为吴淞高程 42.5-43.0m ，其中 有20公里为无滩堤段，有滩堤段外滩宽仅

2、2-20m,外滩高程为吴淞高程38.0-39.0m 。1.2 所属河道基本情况121 地质地貌及河床边界条件该段河道位于近代沉降区江汉冲积平原， 河床由冲积层组成， 河底上层为粘 土与砂壤土组成，中层为中、细沙层，最下层为卵石层。郝穴河弯左岸的粘性土 层厚度比南五洲大，一般超过10m且土质组成比较南五洲好。宜昌一武汉河段 洲滩地质勘探成果显示： 南五洲荆 178 孔及天兴洲 16 孔自 1975 年河床平均高程 以下均为细沙层（附图 2.2 、2.3 ）该段河岸以粉质壤土为主（附图 2.4 ），局部有砂壤土，粉细砂、粉质粘土， 这类土体由于形成时间不长， 结构多松散， 抗冲刷能力差， 由于近期

3、河势的演变， 部分堤段或迎流顶冲， 或受对岸矶头群挑流及边滩之影响， 深泓逼近， 江水环流 侧向侵蚀，造成堤脚严重冲刷，虽有部分堤段进行了护岸，但因处理不彻底，目 前仍存在坡脚淘蚀，坡面下沉，崩岸等现象，其中以覃家渊、草房关、胡汾沟、 黄水套最为险要。本段河道流经江陵凹陷与华容隆起的过渡带， 河道及其左侧属江陵凹陷， 特征不 均匀沉降， 右侧远岸属华容隆起， 受黄山背斜影响， 郝穴新厂河段进入华容隆 起区内。1 22 水文泥沙特征分析河段内的水沙主要来源于上游干支流， 支流沮漳河水沙量很小， 平均年 径流量16.3亿m,输沙量0.021亿吨，仅占长江干流的0.4%左右，河道相关站 点水沙特征见

4、表 2.1-2.2 ，由表可以看出。表2.1荆江河段径流量和输沙量变化表测站时段平均年径流量平均年输沙量<值-(亿m)占枝城站百分数%数值(亿t)占枝城站百分数%枝城1955-196645381005.561001967-197243021005.031001973-198044411005.131001981-199644301004.88100沙市1955-1966389485.84.580.91967-1972372686.64.6492.21973-1980388587.54.6891.21981-1996401690.74.286.1藕池口1955-1966651.614.36

5、1.18421.31967-1972390.39.070.7715.31973-1980246.95.560.4438.641981-1996186.04.20.3226.6监利1951-1959302666.32.8854.61967-1972335878.13.5570.61973-1980360481.23.9476.81981-1996384286.73.9881.6表2.2水文泥沙特征值表测站项目多年 平均值历年最大历年最小统计年份数值日期数值日期呛湾水位(m)37.0345.41998.8.17 311.541993.2.141954-1995，1998沙市水位(m)36.3445

6、.221998.8.17 30371993.2.161951-1995，1998流量(m3/s) 12400552001989.7.1229001960.2.101955-1996输沙量(亿t)4.446.5619682.0519941956-1996郝穴水位(m)33.8442.001998.8.17 :>8.391993.2.161952-1995，1998新厂水位(m)32.841.141998.8.17 :>7.321993.2.161955-1995，1998(1)水沙量沿程递减，由于三口分流的原因，上荆江水沙量沿程减少，沙 市站多年(1955-1996年)平均年径流量3

7、920亿m，年输沙量4.44亿吨，监利站多年平均年径流量3570亿卅，年输沙量3.77亿吨。（2）藕池口分流分沙沿时程递减，受各种自然和人为因素影响，藕池口分 流分沙历年呈递减趋势，分流量占干流枝城站的百分数（分流比）由 1955-1966 年平均的 14.36%减至 1981-1996 年的 4.2%，年平均分流量减少了 465.6 亿 m3； 分沙比由 1955年1966年的 21.3%减至 19811996年的 6.6%，年平均输沙量 减少了 0.862 亿吨。（ 3）资料分析表明：由于郝穴以下河段汛期受洞庭湖出流顶托影响，郝穴以上 河段各站水位年变幅沿程递减， 郝穴以下河段则沿程递增。

8、 且愈接近洞庭湖口所 受顶托愈强，水位变幅也愈大。13南五洲右汊荆南长江干堤工程地质情况根据 1998年 12 月长江勘测规划设计研究院 湖北省荆南长江干堤加固工程 可行性研究报告，南五洲右汊荆南长江干堤工程地质条件多属 III 类堤段。该 类堤段堤基上部有较薄的第四系全新统粘性土盖层（厚度一般小于4.0m）;下部为粉细砂， 是引起渗漏和渗透变形的通道。 当粘性土盖层遭到破坏时极易产生管 涌。（详见表 1.3） 1.4 河道右岸险段历史崩岸情况1.4.1 荆南长江干堤黄水套无量庵崩岸情况1.4.2 南五洲险段崩岸情况南五洲岸坡土质以粉质壤土为主，局部有砂壤土、粉细砂、粉质粘土，抗冲 刷能力差，

9、 受对岸矶头群挑流及边滩的影响， 深泓逼近， 主泓逐年南移， 自 1993 年后更是贴岸而行，自上世纪 60年代以来，南五洲临江堤防曾先后发生崩岸险 情 43 次，共抛石 36万方，完成土方 200万方，抢护耗资达 7000万元。崩岸被 迫退堤 20次，退堤长度 25.2 公里，江水侵蚀滩岸和垸内良田宽度达 700余米。 特别是 2003 年至 2005 年连续 3 年在红胜、农丰险段出现严重的崩岸， 两处险段 上、下长达 7 公里的堤岸崩塌十分频繁。其中，以 2005年红胜险段上、下（荆 右民堤28+500-30+000）长1500m堤岸崩塌最为严重，最大崩宽 120米，坎高9 米，距堤脚仅

10、5m防洪形势十分严峻。1.51998 年南五洲右汊荆南长江干堤出险情况1998 年，南五洲右汊荆南长江干堤分别出现散浸 18 处，清水洞 8 处，管涌 7处，其中李家花园的管涌距堤脚 505m最大洞径达0.8m，为荆江分洪区有史以来少有的重大险情（详见表2.1 ）表2.1 :荆南干堤1998年汛期险情统计表县 别地点桩号出险 水位险情概述公 安幸福安全 台606+020-606+07039.12在内堤脚34.5m处有渗水，无明显 水流公 安新开铺闸606+450-606+50040.25在内堤脚36.2m处有明水溢出公 安裕公垸609+500-611+10040.80在内堤脚36.5-37.2

11、m处有明水， 无水流公 安裕公垸609+600-612+50040.90在内堤脚上1m咼程，37.0m处，有 明显渗水，流量不大公 安裕公垸613+800-615+80040.90在内堤脚上1m咼程，38.0m处，有 明显渗水，流量不大公 安郑家河头615+300-616+00039.50在内堤脚37.0m处有明水，无明显 水流大公 安沙厂堤工 组618+450-618+55040.20在内堤脚37.0m处有明水，无明显 水流大公 安黄家台618+600-618+90039.50在内堤脚37.0m处有明水，无明显 水流大公 安黄家台619+500-618+80040.25在内堤脚37.0m处有

12、明水，流量不 大公 安邓家湾622+320-618+35040.28在堤身咼程38.0m处有明水流出公 安窄篓湾623+200-623+22040.20在内堤脚36.7m处沿堤脚有明水流 出，流量不大公 安鲁家铺630+200-630+25039.70在内堤脚36.7m处有明显水流，流 量未测公 安沙港村632+230-632+53040.22在内堤脚上1m咼程39.0m处有明 水流出，流量不大公 安县三砖644+700-644+73042.45在堤脚及平台咼程38.5m处普遍散 浸，有水渗出公 安杨厂砖瓦 厂645+600-645+65042.07严重散浸，在内平台距堤脚5m高 程39.6m

13、处有严重散浸见浸水公 安啤酒厂以 下645+800-645+82042.50在内堤脚上38.3m处有明水，流量 不大公 安朱家湾648+20042.50严重散浸，在内平台脚38m处有大 量积水平台，往上0.5m处饱和面 积4平方米公 安凯乐650+300-650+33041.50严重散浸，在内堤脚36.5m地坪上 有渗水公 安新开铺609+75040.80在内堤脚导渗沟内36.2m处，直径2.5cm，Q0.5Kg/min公联盟611+70040.80在内堤脚上0.6m,高程37.1m处流安清水，不含杂物公 安吴里庵617+65039.90离内堤脚34m耦坑里出现清水洞， 直径1cm流清水，并鼓

14、泡冒气公 安沙厂堤工 组618+40040.20距堤脚5m处有6个洞，洞径2.5mm,范围在5平方米内，Q2Kg/min公 安黄家台618+70041.37距内堤脚1m处排水沟内出现了 3 个清水洞，直径平均为5mmQ1Kg/min公 安黄家台618+80040.50在内堤脚37.00m处直径1.5cm，有 清水流出公 安黄家台619+50040.25在内堤脚37.00m处直径0.5cm,Q2Kg/min公 安黄家台619+90040.49距内平台31m处有3个洞，其中最大直径2公分，Q2Kg/min公 安上吴良庵617+17540.60距堤脚300m高程36.0m的棉花田里有两个管涌洞，两洞

15、相距0.2m,洞径为 2.5cm, Q3.75Kg/min，冒水, 带黑泥沙公 安吴良庵618+05040.99在离堤脚100m高程36.2m的水田 出现管涌，洞径2公分，未形成沙 丘公 安李家花园631+00041.70堤脚40m处有渗水，无明显水流公 安李家花园631+015-631+02541.80距堤脚505m渠道底部高程31.7m 处发生2处管涌，洞口分桩号 531+015-531+025,两洞间距 10 米， 洞径分别为8公寸、3公寸公 安李家花园631+80041.70距堤脚700-717.5m渠道底部内侧（分洪区）高程31.7m处，范围分 布在175m内（纵向）洞径4公分2 个

16、，3公分1个，渠道面宽30米， 底宽8米，水深1.3米，3个洞距 堤脚 1 # 700m2# 715米,3# 717.5 米公 安青龙嘴公 安杨厂砖瓦 厂644+45042.40距堤脚180m的砖场地，咼程 38.5m ,发现了 3处管涌洞，最大 洞径1公分，最小5毫米，有少量 砂2 河床演变2.1 历史演变概况据历史资料记载， 1830 年以后，随着公安河段斗湖堤河弯南岸的不断崩坍， 河面不断展宽，逐渐形成突起洲。郝穴河弯中的采石洲、白沙洲、新淤洲、新泥 洲、白脚洲等五个江心洲将河道分为左右两汊，左汊为主河槽，右汊为黄水套。 1852 年起，郝穴龙二渊一带开始护岸， 1913 年祁家渊冲和观

17、开始护岸，采 石洲等 5 个江心洲由于历年不断淤高，逐渐联成一个整体，成为现在的南五洲。 （附图 2.1 ）2.2 近期河床演变分析河段上起杨家厂，下至郑家河头，长约 30.8km,基本位于公安河段郝 穴河弯内， 杨家厂郝穴为缩窄河段， 郝穴新厂河宽逐渐扩大展开， 新厂郑 家河头基本顺直放宽并呈藕池口分流的喇叭形平面形态。2.2.1 深泓线的变化河床演变取决于水流与河床的相互作用， 其中水流起主导作用， 而水流的作 用主要是通过主流线的变化来体现的， 由于实测资料的缺乏， 分析中利用深泓来 代替主泓线，其变化主要有两种。（1）河弯段郝穴河弯（荆 67-荆 74）为微弯型，主流线较稳定，年际变化

18、很小（见附图3.1 ），受弯道水流特性的制约，主流紧贴凹岸，近岸河床普遍遭受冲刷，深槽贴 岸，刘家台戚家台岸线一直较为稳定。（2）过渡段郝穴新厂段（荆 75-荆 82），根据多年（ 1959年 9 月-2004 年 7月）实测 资料，自 1959 年以来，主流线摆动较为频繁。由于郝穴以下江面突然增宽，水 流扩散，加上近岸边滩及江心潜洲的影响， 深泓线左右摆动及上提下挫时有发生， 1975年以前，除 1970 年主泓由 1965 年的张家榨向左侧摆动幅度较大外，主泓 均在张家榨胡汾沟一带，但 1970 年开始，主流下挫至草房关， 1975 年受周公 堤心滩发育下移的影响， 主流又上提至张家榨，

19、上提 4.3km， 1981年又下移 1.8km 至草房关。从 1987 年开始，受张家榨周公堤心滩发育的影响，水流被分为南 北两槽， 其中南槽主流自覃家渊开始贴岸而行， 至胡汾沟后南北槽主流汇合， 直 至黄水套后方逐渐摆动至袁家码头。 1993 年后，主流过郝穴后逐渐向右摆动， 自张家榨开始贴右岸而行，过草房关后逐渐向左摆动至茅林口， 2002 年开始， 主流向右侧大幅摆动并上提至覃家渊， 2004 年主流再次右移并上提至戚家台下 游附近（附图 2.2 ）。综上所述，自 1993 年后，黄水套郑家河头主流基本稳定，但在戚家台 张家榨之间呈逐年右移上提之势。2.2.2 洲滩变化（1）九华寺边滩

20、九华寺边滩自 1959 年以来，年际变化小，基本上处于稳定状态（附图 3.2 、 3.3 ），在高水位时期，将有利于主流在较上的位置开始向右岸深槽过渡。（2）戚家台边滩戚家台边滩自 1975 年受水流切割作用成为心滩。 1981 年后其心滩逐渐萎缩， 30m等高线基本稳定（附图3.2、3.3 ）。（ 3）周公堤堤心滩周公堤心滩经多年的演变， 自 1993 年后，已基本上与蛟子渊边滩连为一体， 并渐趋稳定。（附图 3.4 ）（ 4 ）蛟子渊边滩蛟子渊边滩的年内冲淤变化幅度较大（附图 3.3）呈明显的中高水位淤积， 枯水位冲刷之规律， 其中高水位下的淤涨主要向上游方向发育至周公堤， 这对主 流向右

21、侧的摆动和上提产生一定的不利影响（附图 3.4）。（ 5 ）新厂边滩新厂边滩与蛟子渊边滩首尾相连， 其年内冲淤变化幅度不甚明显， 目前基本 稳定（附图 3.4）。综上所述， 河道右侧的心滩基本萎缩， 河道左侧的边滩、 心滩则大多处于稳 定或发展状态， 这对主流向右侧摆动和上提提供了一定的基础， 对覃家渊胡汾 沟一带的岸线稳定造成一定的威胁。2.2.3 河床的纵向冲淤变化从附图3.5可看出，自1965年以来，其20m等高线深槽由覃家渊开始逐年 发育， 1975 年上端有所下移，而下端扩张至胡汾沟， 1987 年覃家渊，张家榨仍 有零星深槽，但主要在草房关一黄水套间发展，1993年覃家渊处的20m

22、等高线深槽有所发展，但草房关黄水套的深槽下端扩展至黄家台， 1998 年其下端又 收缩至黄家台上游附近，并与袁家码头20m等高线深槽相望，内侧等高线则向右 发展贴近草房关，同时张家榨出现一小型20m等高线深槽，与草房关一黄家台的 深槽首尾相连。2002年张家榨20m等高线深槽与草房关-黄家台深槽连成一片 并与袁家码古长堤的深槽贯通， 2004 年深槽上端上延至戚家台，深槽的外沿 在张家榨草房关一带向左侧移动， 内侧则在胡汾沟一带向岸坡逼近， 贯穿后的 深槽过黄水套后方逐渐向茅林口贴近。 （附图 3.5b ）2.2.4 河床的横断面冲淤变化长江水利委员会长江科学院在其分析河段内共布设了 11 个

23、断面，本报告只 重点分析对河段右岸有一定影响的 4断面 10断面。（1） 4#断面位于拟建工程区戚家台附近，起点距1600m处，1975年形成 小深槽，至 2004 年后已有所淤积。（附图 3.6a ）（2）5#断面位于拟建工程区覃家渊处，该处深泓贴岸而下（附图 2.4），1965年以后起点距1670m处深槽由18.5m左右大幅淤积至26.0m左右，自1987 年开始又冲刷至高程 20.0m， 1993 年冲淤变化幅度不大但进一步向右侧岸边移 动，经 1998年大水的淤积后， 2002年又基本恢复到 1987年 5月的状态， 2004 年则进一步刷深并向右岸侧向侵蚀，断面形态呈W型，右侧河床高

24、程略低于左侧（附图 3.6a）。（3）6#断面位于拟建工程区张家榨附近，该处深泓紧逼右岸（附图 2.4）， 断面形态由5#断面的W型转变为一单侧深槽，在 1965年7月一1998年9月间 基本上呈冲淤交替状态（附图 3.6b）， 2002年 9月2004年 7月则呈单向冲刷 状态，其中 2004年 7月较 2002年9月最大冲刷深度达 12.0m。（4）7#断面位于拟建工程区张家榨附近，断面形态在 1981 年以后基本上 呈W型，1987后右侧深槽高程低于左侧深槽高程 （附图3.6b ）。在1993年以前， 该断面深槽基本上是冲淤交替进行，但起点距逐年向右侧岸边靠进， 1998 年的 深槽较

25、1993年相比呈冲刷内靠型，至 2002年后基本无变化，但 2004年在起点 距1800m-2200m区间内较2002年比冲刷幅度较大。（ 5） 8#断面位于拟建工程区下端草房关处， 2004 年深泓线过草房关经胡 汾沟后逐渐向左侧偏移， 1987年以前深槽起点距及冲淤变化幅度不大， 1993年 出现一定幅度的冲刷后， 1998年基本稳定， 2002年后其近岸冲刷变化幅度不大， 但起点距1100-1500m区间内，2002年，2004年相继出现冲刷现象（附图3.6c ）。（ 6） 9#断面位于拟建工程区下端胡汾沟附近， 9#断面深槽已由 8#面的 起点距1 400m处，右移到起点距600-11

26、00m处，右岸1400m处的冲刷基本上呈 冲淤交替状态， 1993年深槽左移后， 1998年再次右移， 2002年、2004年间呈左 移冲淤交替状（附图 3.6c）。（7）10断面位于拟建工程区下端黄水套附近， 右岸近岸在 1981 年前冲淤 变化幅度不大， 1987年 1993 年连续呈冲刷内移状态， 1998年小幅淤积并外移， 自 2002 年开始右侧近岸深槽大幅淤积并外移， 至 2004 年止，深槽向左侧移至起 点距600m处，但右侧近岸起点距1580m处再次出现冲刷并形成一小型深槽。从历年测次的时间来看， 10断面右岸近岸河岸的冲刷似主要表现在枯水期，而在中高水位期间大多以淤积为主，

27、这种现象主要是受新厂边滩的影响所致， 即“低 水坐弯，大水取直”规律。 （附图 3.6d ）以上分析表明，拟建工程区内的5断面、 6断面、7断面及拟建工程区5断面右岸的近岸下端的 8断面右岸的近岸河床近年来均呈冲刷状态，其中河床呈冲刷内靠型， 6断面右岸近岸河床呈单向下切型， 2004 年槽底高程约 2.0m， 2004年 7月较 2002年 9月比较，最大冲刷深度达 12.0m， 7断面右岸 近岸河床则呈冲淤交替内靠型，且其极近岸距的最深点自 1993年后向右侧河岸移动幅度约 100m。 8断面右岸近岸河床仍属冲刷期， 4断面右岸近岸河床、 9断面右岸近岸河床目前暂时处于基本稳定状态，10断

28、面右岸近岸河床则呈现“低水坐弯，大水取直”规律，在枯水期仍呈冲刷状态。综上所述， 5、 6、 7断面所在的覃家渊、张家榨、草房关受主流的冲 刷及侧向侵蚀影响较大， 4断面右岸的近岸河床虽基本稳定，但随着主流过戚 家台后，对戚家台覃家渊间的近岸河床仍会造成严重的威胁，8断面所处的草房关胡汾沟一带的近岸河床除尚处冲刷期不容忽视外， 蛟子渊边滩及新厂边 滩的淤长也将对其产生一定的负面影响， 10断面所处的黄水套， 受新厂边滩影 响，在枯水期仍呈冲刷状态，对黄水套出口处五点险段影响较大2.3 河床演变趋势分析三峡工程建成后， 由于来水来沙条件的改变， 本河段河床将发生较大幅度的 冲刷，根据 1 998

29、年1 2月长江水利委员会长江科学院 湖北省荆南长江干堤加固 工程可行性研究报告所依据的数学模型计算，三峡工程建成后 30 年，查家月 堤五马口河段河床冲刷达最大，约 12.54亿m，此后有所回淤，100年后累计 冲刷约10.50亿nt其中2009年上荆江河床将冲刷3.71亿m,与2002年9月 河道地形相比，上荆江河床平均冲深1.0-2.5m，河槽最大冲深2.4 3.5m，本分 析河段位于上荆江末端，冲刷将更为剧烈。随着河床的冲刷下切，同流量下中， 枯水位降低，荆江三口分流分沙减少，江湖关系发生相应的调整变化。预计本分析河道演变将表现为以下几个特点： （1）床面将处于较长时间的粗化过程，水面比

30、降可能有所增大，对河床的 冲刷可能较为剧烈，深槽与边滩均可能遭受冲刷，但主要以冲槽为主。（2）黄水套郑家河头的河段有可能发生局部的河势调整，黄家台郑家 河头的边滩可能遭冲刷后退， 从而导致新厂边滩有可能向上游淤长， 同时其深泓 也会发生相应的变化。（3）在枯水期， 受郝穴矶头群挑流影响， 戚家台边滩会遭到进一步的冲刷， 主泓将可能被挑移而向中码头偏移， 顶冲点可能上提至戚家台处， 同时覃家渊 湖汾沟的冲刷将进一步加剧。杨家厂郑家河头河段 2004年 7 月河势图见附图 3.7 3、对南五洲崩岸的综合评价3.1 弃守南五洲对上游公安河湾及郝穴河弯的影响弃守南五洲后，在中高水位下，河床断面将增加，

31、上游水流的动能将加大， 对公安河湾的西湖庙一线的冲刷可能会略有增强， 对郝穴河湾的冲和观灵官 庙一段也会带来不利影响，主流对冲和观的冲刷并不会因为南五洲的弃守而减 弱，受郝穴矶头群挑流作用的影响， 荆南长江干堤重点险段李家花园将会受到挑 流的扫射， 不利于该处险段的安全度汛， 受弯道水流的作用， 处于束窄段的黄水 套无量庵的冲刷将有可能加强。在中低水位下，南五洲的弃守并不能缓解对荆江大堤冲和观灵官庙、龙 二渊、郝穴等处险段的冲刷， 枯水期主流对黄水套仍呈冲刷状态， 黄水套无量 庵护岸工程的不稳定因素也依然存在。3.2 弃守南五洲对荆江分洪区荆南长江干堤的影响弃守南五洲后，南五洲右汊的荆南长江干堤将直接面临主流的冲刷，尤其是 北堤李家花园堤段迎流顶冲， 失去了草房关、 胡汾沟的掩护， 黄水套将直接受 到主流的冲刷，给该段堤段的安全度汛带来不利影响。3.3 弃守南五洲对其上下河控工程相关节点的影响弃守南五洲后，上荆江河控工程中的冲积观、茅林口将受到进一步的冲刷。3.4 、三峡水库的运用对黄水套无量庵河段的影响根据 1998年 12 月长江水利委员会长江科学院 湖北省荆南长江干