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窦臻和畅洲潜坝工程对汉道分流影响研究 - i - 摘要 长江和畅洲左汉口门控制工程( 全文称潜坝工程) 是长江镇扬河段二期整治工程中重 要的单项工程，其对于调整和畅洲汊道左右汊分流比及和畅洲汉道的治理具有举足轻重的 作用，由于该工程在长江中下游主汊中复杂水流和河床边界条件下建成，并取得了较好的 预期效果，因此对于长江中下游分汊河道治理的借鉴和指导意义重大。论文概述了国内有 关分汉河道分流模式、潜坝工程实践和工程措施对汊道分流影响方面的现有成果，对潜坝 工程建成前后和畅洲汊道河床演变进行了分析研究，利用实测地形资料和常用的分流比计 算方法计算分流比并和实测成果进行了比较，根据实测资料和分流比与水力因子关系式计 算了用于和畅洲汊道分流比计算的分流比指数，最终依据汉道演变情况对潜坝工程影响汊 道分流调整的范围、过程、强度、机理、效果等进行了初步探讨。主要研究内容及取得的 具体成果如下： ( 1 ) 对和畅洲汉道在潜坝工程建成前、后两个阶段的河床演变情况进行了分析，得 出和畅洲汊道初步呈现左汉萎缩、右汉发展迹象的结论。 ( 2 ) 依据实测地形和分流比测验成果，结合谢鉴衡建立的分流比和水力因素关系式 计算了用于和畅洲汉道分流比计算的关系式指数。 ( 3 ) 依据汊道建坝前后的河床演变分析结论和分流比变化速率比较，得出潜坝工程 在影响汊道分流诸因素中的地位以及初步分析了潜坝对汊道分流的影响范围、过程、强度、 机理、效果。 本文结合工程实际，对潜坝工程对分汊河道分流的影响从多个角度进行了初步分析， 数据丰富详实、计算准确、结论合理，可为同类长江分汊河道整治中分流比调整工程的设 计或工程维护加固提供参考。 关键词：长江；镇扬河段；潜坝；分汉河道；分流；影响 扬州大学工程硕士学位论文 一 a b s t r a c t l e f t b r a n c hc o n t r o l l i n gp r o j e c ta th e c h a n gi s l a n do fy a n g t z er i v e r ( s h o r tf o rs u b m e r g e d d a mp r o j e c ti nt h i sp a p e r ) i sa ni m p o r t a n ts i n g l eb u i l d i n gi ns e c o n d - s t a g ei m p r o v i n gp r o j e c to f z h e n g y a n gs e c t i o ni ny a n g t z er i v e r , a n dp l a ya l li m p o r t a n tr o l ef o ra d j u s t i n gt h ed i v e r s i o nr a t i o o ff l o wa n di m p r o v i n gt h eb r a i d e dr i v e ra th e c h a n gi s l a n d b e c a u s eo fi t sc o n s t r u c t i o ni nm a i n b r a n c ho fb r a i d e df i v e ra tt h em i d d l ea n dl o w e rr e a c h e so fy a n g t z er i v e ru n d e rc o m p l i c a t e d f l o wa n dr i v e r b e dc o n d i t i o n sa n di t sg o o de x p e c t e de f f e c t s ，t h i sp r o je c to f f e rg u i d ea n da d v i c e s f o ri m p r o v i n gt h eb r a i d e df i v e ra tt h em i d d l ea n dl o w e rr e a c h e so fy a n g t z er i v e r i nt h i sp a p e r , t h ee x i s t i n gr e s u l t sa b o u td i v e r s i o nm o d e lo fb r a i d e df i v e ra n dt h e i m p a c to fp r a c t i c eo f s u b m e r g e dd a mt o d i v e r s i o nr a t i o ni ss u m m a r i z e d ，t h ef l u v i a lp r o c e s so fb r a i d e df i v e ra t h e c a h n gi s l a n db e f o r ea n da f t e rt h ec o m p l e t i o no fs u b m e r g e dd a mp r o j e c ti sa n a l y z e d ，t h e d i v e r s i o nr a t i oc o m p u t e df r o mc o m m o n l yu s e df o r m u l a sa n dm e a s u r e dr e s u l t si sc o m p a r e db y u s i n go fm e a s u r e dt o p o g r a p h i cd a t a ，t h ee x p o n e n t si nt h er e l a t i o nb e t w e e nd i v e r s i o nr a t i oa n d h y d r a u l i cf a c t o r sf o rb r a i d e dr i v e ra th e c h a n gi s l a n di sc o m p u t e d , a n df i n a l l yt h er a n g e ， p r o c e s s e s ，i n t e n s i t y , m e c h a n i s m ，a n de f f e c t sf o ra d j u s t m e n ta f t e rt h ec o n s t r u c t i o no ft h e s u b m e r g e dd a ma r ed i s c u s s e d t h em a i nc o n t e n t sa n dr e s u l t sa r es u m m a r i z e da sf o l l o w s ( 1 ) a f t e ra n a l y z i n gt h e f l u v i a lp r o c e s s e sb e f o r ea n da f t e rt h ec o n s t r u c t i o no ft h e s u b m e r g e dd a m a tb r a i d e df i v e ra th e c h a n gi s l a n d ，i ti sf o u n dt h a tt h el e f tb r a n c ho fh e c h a n g i s l a n di ss h r i n k i n ga n dt h ef i g h tb r a n c hi se x p a n d i n gp r e l i m i n a r y ( 2 ) b a s e do nt h et o p o g r a p h i cd a t aa n dm e a s u r e dd i v e r s i o nr a t i o ，t h ee x p o n e n t si nt h e r e l a t i o nb e t w e e nd i v e r s i o nr a t i oa n dh y d r a u l i cf a c t o r sf o rb r a i d e dr i v e ra th e c h a n gi s l a n di s c o m p u t e db yu s i n gt h ee q u a t i o n se s t a b l i s h e db yx i ej i a n h e n g ( 3 ) b a s e do nt h ec o m p a r i s o nt h ec h a n g eo fd i v e r s i o nr a t i oa n df l u v i a lp r o c e s s e sb e f o r e a n da f t e rt h ec o n s t r u c t i o no ft h es u b m e r g e dd a ma tb r a i d e dr i v e r , t h er o l eo ft h es u b m e r g e dd a m i na f f e c t i n gd i v e r s i o nr a t i oi sa n a l y z e da n dt h er a n g e ，p r o c e s s e s ，i n t e n s i t y , m e c h a n i s m ，a n d e f f e c t so ft h es u b m e r g e dd a ma r ed i s c u s s e d c o m b i n e dw i t he n g i n e e r i n gp r a c t i c e ，t h ee f f e c t so ft h es u b m e r g e dd a mo nt h ed i v e r s i o n r a t i oa tb r a i d e df i v e ra r ea n a l y z e df r o mm a n ya s p e c t s b e c a u s eo fp l e n t i f u ld a t a ，a c c u r a t e c o m p u t a t i o n ，a n dr e a s o n a b l er e s u l t s ，t h er e s u l t sf r o mt h i sp a p e rc a no f f e ra nr e f e r e n c ef o r i m p r o v i n gt h ed i v e r s i o nr a t i oa tb r a i d e df i v e ra ty a n g t z er i v e r k e y - w o r d s ：y a n g t z er i v e r ：z h e n y a n gb r a n c h ；s u b m e r g e dd a m ；b r a i d e dr i v e r ；d i v e r s i o n r a t i o ；i n f l u e n c e 扬州大学工程硕士学位论文 图目录 图1 长江镇扬河段平面形态图l 图2 和畅洲汉道平面形态图3 图3 和畅洲左汉潜坝工程平面位置图。4 图4 和畅洲左汉潜坝工程坝体纵断面示意图5 图5 和畅洲左汉潜坝工程竣工d e m 图5 图6和畅洲汉道百年河道变化图1 9 图7 和畅洲汉道1 9 9 3 2 0 0 0 年冲淤状态图2 7 图8和畅洲汉道研究断面平面位置图2 7 图9和畅洲左汉和左4 断面对比图3 2 图l o 和畅洲右汉和右5 横断面对比图3 2 图1 1 和畅洲汉道多年分流比变化曲线图3 5 图1 2 和畅洲左汉进口段和左1 断面建坝前后形态对比图3 6 图1 3 和畅洲右汉进口段和右1 断面建坝前后形态对比图3 7 图1 4 分流区深泓线变化图( 2 0 0 2 2 0 0 4 ) 3 8 图1 5 分流区深泓线变化图( 2 0 0 2 2 0 0 6 ) 3 8 图1 6 分流区深泓线变化图( 2 0 0 2 2 0 0 8 ) 3 9 图1 7 分流区六圩6 + 横断面对比图4 4 图1 8 分流区六圩8 横断面对比图4 5 图1 9 左汉断面和左2 横断面对比图4 5 图2 0 右汉断面和右4 横断面对比图4 6 图2 l 和畅洲左、右汊槽蓄量变化曲线图4 8 图2 1 和畅洲左汉分流比计算值和实测值比较曲线图( - - ) 一5 l 图2 2 和畅洲左汉分流比计算值和实测值比较曲线图( 二) 5 2 图2 3 和畅洲左汉分流比计算值和实测值比较曲线图( 三) 5 3 图2 4 和畅洲左汊建坝前后汊道深泓纵剖面对比图( 2 0 0 2 2 0 0 8 ) 6 4 图2 5 和畅洲左汉建坝前后同一位置纵剖面对比图( 2 0 0 2 2 0 0 8 ) 6 4 图2 6 和畅洲右汉建坝前后同一位置纵剖面对比图( 2 0 0 2 2 0 0 8 ) 6 5 图2 7 和畅洲左汉建坝前后同一位置纵剖面对比图( 2 0 0 2 - 2 0 0 4 ) 6 8 图2 8 和畅洲右汉建坝前后同一位置纵剖面对比图( 2 0 0 2 2 0 0 4 ) 6 8 和畅洲潜坝工程对汉道分流影响研究 表目录 表1 长江镇扬河段和畅洲汉道典型崩岸统计表2 表2 北固山潮位站多年月平均潮位表：6 表3 北固山潮位站潮位特征值表6 表4 大通站水文泥沙特征值统计表6 表5 大通站多年月平均水沙特征值统计表7 表6 和畅洲汉道进口段断面特征值统计表( 1 9 5 9 - 1 9 9 7 ) 2 1 表7 和畅洲左汉断面特征值表( 1 9 5 9 1 9 9 7 ) 一2 4 表8 和畅洲右汉断面特征值表( 1 9 5 9 - 1 9 9 7 ) 2 4 表9 和畅洲左汊槽蓄量统计表( 1 9 5 9 - 1 9 9 7 ) 2 5 表l o 和畅洲右汉槽蓄量统计表( 1 9 5 9 - 1 9 9 7 ) 2 6 表1 l 和畅洲汉道分流比统计表( 1 9 9 8 - 2 0 0 2 ) 2 8 表1 2 和畅洲汉道进口段断面特征值计算表( 1 9 9 8 - 2 0 0 2 ) 2 8 表1 3 和畅洲汉道断面特征值表( 1 9 9 8 - 2 0 0 2 ) 3 1 表1 4 和畅洲左汊槽蓄量统计表( 1 9 9 8 - 2 0 0 2 ) 3 3 表1 5 和畅洲右汉槽蓄量统计表( 1 9 9 8 - 2 0 0 2 ) 3 3 表1 6 和畅洲汉道分流比统计表( 1 9 9 8 - 2 0 0 9 ) 3 4 表1 7 和畅洲汉道进口段断面特征值计算表( 2 0 0 0 - 2 0 0 8 ) 3 6 表1 8 和畅洲左汉典型断面面积历年统计表4 3 表1 9 和畅洲右汉典型断面面积历年统计表4 3 表2 0 和畅洲汊道历年断面要素平均值表。4 4 表2 l 和畅洲左汊槽蓄量计算表( 1 9 9 8 - 2 0 0 8 ) 4 7 表2 2 和畅洲右汉槽蓄量计算表( 1 9 9 8 - 2 0 0 8 ) 4 7 表2 3 和畅洲左汉分流比计算表( 一) 5 0 表2 4 和畅洲左汉分流比计算表( 二) 5 1 表2 5 和畅洲左汉分流比计算表( 三) 5 3 表2 6 分流比和水深关系指数计算表5 5 表z 7 分流比和河宽关系指数计算表5 5 表2 8 分流比和流速关系指数计算表。5 6 表2 9 分流比和过水面积关系指数计算表。5 7 表3 0 分流比和单宽流量关系指数计算表5 7 表3 1 大通站来水来沙特征值统计表( 2 0 0 0 - 2 0 0 9 ) 。5 9 表3 2 世业洲汊道近年分流比统计表6 0 表3 3 和畅洲左汉左、右岸冲淤情况统计表( 2 0 0 2 - 2 0 0 8 ) 6 5 表3 4 和畅洲右汊左、右岸冲淤情况统计表( 2 0 0 2 - 2 0 0 8 ) 6 6 表3 5 潜坝建设期间汊道分流比统计表一6 7 表3 6 措坝完工初期汉道分流比变化速率计算表一6 7 表3 7 潜坝完工初期汉道分流比变化速率计算表6 8 表3 8 自由状态下和畅洲汉道分流比变化速率计算表7 0 表3 9 护岸整治后和畅洲汉道分流比变化速率计算表，7 1 表4 0 潜坝建成后和畅洲汉道分流比变化速率计算表7 1 表4 1 潜坝对左右两汉相对影响强度比较表7 3 窦臻和畅洲潜坝工程对汉道分流影响研究 一8 l 一 扬州大学学位论文原创性声明和版权使用授权书 学位论文原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下独立进行研究工作所取得的研究成果。 除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果。对 本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由 本人承担。 学位论文作者签名： 秀脊 签字日期：加j o 年，月矽日 学位论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有 关部门或机构送交学位论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅。本人授权扬 州大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位 论文收录到 o ，掣：一霉拿o ，最小耗能率原理表述为：对于一个处于动态 a ta rt i t 。 平衡条件下的封闭耗散系统，其总耗能率处于最小值，它符合于对该系统所施加的约束条 扬州大学工程硕士学位论文 一1 8 一 件。如系统不处于动态平衡状态，则其耗能率也不是最小值。但该系统会自动调整使其耗 能率减小到最小值而重新获得平衡。 张海燕认为平衡冲积河流的调整使来水来沙以最小的单位河长的水流功率来输送 衄，写成数学式子为缈= v 2 s = 最小。式中7 为水的比重，一般变化不大，可以看成常 数，流量q 则是流域加诸于河流的独立条件，尥s 最小就意味着能坡s 最小。张海燕利用 最小耗能率原理对冲积河流宽度的形成机理作了研究，认为对于正处于变化中的河流，河 宽的变化可以用河流有寻求单位河长能量损失相等( 即一个河段的能量损失最小) 的趋势 来解释。 窦臻和畅洲潜坝工程对汉道分流影响研究 一1 9 一 第三章潜坝建成前后汊道演变分析 潜坝工程位于和畅洲汉道左汉进口段，和畅洲汊道是长江下游极度不稳定的汊道之 一，经过近百年来长期演变由多分汊河道逐渐变成现在的双分汉河道( 见图6 ) 。 图6和畅洲汉道百年河道变化图 和畅洲汉道演变成双分汉河道以后无论是平面变形还是河床冲淤变化仍然较大，根据 余文畴的概括垃，和畅洲汊道自2 0 世纪5 0 年代以来的演变过程可大致分为四个阶段。 第一阶段为2 0 世纪5 0 年代至6 0 年代初期，是和畅洲左汊由支汉一玢流比为- 3 2 ) 发展为左右汊基本“平分秋色 、相对均衡的阶段。 第二阶段为6 0 年代中期至7 0 年代中期，是和畅洲左汉复又变为支汉( 分流比减至 2 5 ) ，右汉成为主汉的阶段。主流自仪征水道至世业洲右汉，再经六圩弯道又至和畅洲右 汉，然后与大港水道平顺相接，形成主流连续反向平顺连接的“s ”形弯道，整个镇扬河 段呈现历史上最好的河势。 第三阶段为7 0 年代中后期至8 0 年代中后期，是和畅洲汊道河势变化的转折阶段。由 扬州大学工程硕士学位论文 一2 0 一 于1 9 7 5 年已呈鹅头形态的左汉发生切滩取直，同时进口河势条件又有利于左汉发展，左 汉分流比以每年3 5 个百分点增长，至1 9 8 7 年上升为5 0 。 第四阶段为9 0 年代至2 1 世纪初，是和畅洲左汉继续发展成为主汉的阶段。1 9 8 5 年 开始实施镇扬河段一期整治工程，进行和畅洲头、孟家港及和畅洲东北角护岸，旨在抑制 左汊的发展速度。工程实施后左汊分流比的增长速度由每年增加3 5 个百分点下降为0 7 个百分点，整治取得了初步成效。但是随着上游河势仍继续向有利于左汉发展，9 0 年代 以后，和畅洲左汉分流比又以较快的速率增加。 为便于分析对比研究、论证潜坝工程在分流调整方面的重要作用，本文将汊道演变的 分析时段划分为近期演变概况( 1 9 7 6 年 - 1 9 9 7 年) 、潜坝建成前( 1 9 9 8 年2 0 0 2 年) 、潜 坝建成后( 2 0 0 3 年 2 0 0 9 年) 三个阶段，重点分析比较潜坝建成前后的汉道变化。 3 1 和畅洲汉道近期河床演变概况 近期演变过程主要反映在：平面变形强烈，主支汊易位，主要变化集中在左右汉的进 口段及和畅洲左汉。最近一次的演变过程是从本世纪5 0 年代微弯水道开始，到6 0 年代中 期鹅头形成，7 0 年代中期鹅头切割夺流，进入新的发展阶段，即左兴右衰。据统计：左 汊分流比由1 9 7 5 年的2 6 7 上升至1 9 9 2 年的5 5 1 ，发展成为主汉。而右汊则淤积萎缩， 右汉沿江企业码头每年花费大量财力疏浚清淤，给国民经济造成重大的影响。 3 1 1 汉道分流分沙比变化 和畅洲汉道自1 9 7 7 年鹅头颈切割导流以来左汉分流比迅速增加：1 9 7 7 1 9 8 1 年的年 平均分流比为3 4 9 ，年平均增长率为2 7 ，1 9 8 1 - 1 9 8 6 年年平均分流比为4 5 7 ，年平 均增长率为1 5 6 。1 9 8 6 - 1 9 9 2 年年平均分流比为5 5 1 ，年平均增长率为0 8 2 。1 9 9 2 1 9 9 7 年年平均分流比为5 8 6 ，年平均增长率为1 3 6 。说明：1 9 7 7 - 1 9 8 1 年在鹅头颈切割初 期阶段，左汉分流比年增长率为最大，以后通过河床的自动调整而逐渐减小，九十年代后 一因连续几次大水年，水流动力作用增强，分流比的年增长率又突然增大。从分流比的变化 情况看，1 9 9 1 年以前左汉绝大部分年份分沙比大于分流比，而1 9 9 1 年以后分沙比小于分 。流比，则更利于左汉的冲刷。 3 1 2 汉道进口段断面特征值变化 从表6 可以看出：左汉口门断面特征值自1 9 7 6 年以后至1 9 9 7 年，基本上呈一向性增大 的变化，其中断面面积增大达3 1 倍左右，河宽增加5 2 0 m , 断面平均水深增加1 1 m 。而右汊 窦臻 和畅洲潜坝工程对汉道分流影响研究 一2 1 一 的进口断面面积则减小4 3 7 ，河宽减小6 5 0 m ，断面平均水深减小1 2 m 。由此可见：自 1 9 7 6 年左汉鹅头颈切割导流后，左汉在迅速发展，而右汊则萎退。 表6 和畅洲汉道进口段断面特征值统计表( 1 9 5 9 1 9 9 7 ) z h l 0 1z h r 0 1 年份 面积( m 2 )河宽( m ) 平均水深( m )面积( m 2 )河宽( m )平均水深( m ) 1 9 5 9 1 8 3 9 01 9 8 09 31 4 6 9 61 7 4 08 4 1 9 6 41 5 9 9 51 9 3 58 31 6 5 3 01 8 9 08 7 1 9 6 91 2 1 1 3 1 0 6 01 1 42 0 0 9 6 1 9 8 5 1 0 1 1 9 7 6 6 8 8 01 1 4 06 02 0 8 0 61 9 6 51 0 6 1 9 8 21 4 1 7 01 4 9 8 9 5 1 7 9 1 82 6 0 76 9 1 9 8 62 1 2 7 51 5 6 0 1 3 61 2 4 2 9 2 l o o 5 9 1 9 9 22 4 4 1 4 1 6 3 51 4 91 3 1 8 31 4 2 59 3 1 9 9 72 8 1 531 6 6 01 7 o1 2 0 0 413 5 58 9 3 1 3 深泓线变化 3 1 3 1 分流区 以分流区断面为准，1 9 7 6 年时即左汊鹅头颈切割以前，深泓线在目前洲头轴线右侧。 到1 9 8 2 年时，深泓线大幅度向左摆动5 6 0 米，摆向洲头轴线的左侧，与此同时分流点下 挫3 5 0 米，实际上导致主流大幅度左摆，强烈冲刷洲头及左缘，使左汊的进流条件迅速发 展。到1 9 8 6 年，深泓线向右回摆5 0 0 米但分流点下挫1 3 0 0 米，所以深泓线仍位于洲头轴 线的左侧，继续有利于洲头及左缘的强烈冲刷。至1 9 9 2 年，深泓线再次向左摆2 4 0 米， 分流点上提9 3 0 米。1 9 9 2 1 9 9 7 年，深泓线的横向变化基本稳定，始终位于洲头轴线的左 侧，只是分流点有上提、下挫的变化。 3 1 3 2 左汉 和畅洲左汊上段( 洲头至东北角) 深泓线紧靠右岸，随着右岸和畅洲洲体边缘锯齿形 的崩退，深泓线逐步向右遁进，其中右移范围最大处位于中部和左2 至和左3 断面间，自 1 9 8 2 2 0 0 0 年的平均摆幅为4 2 3 米，最大为5 4 0 米，洲头左缘附近因护岸工程较早，位移 幅度较小，仅在1 0 0 米范围内，东北角附近平均在2 8 0 米左右。左汉下段随着东北角孟家 港河湾的发展，平均左移4 0 0 米，最大左移达6 0 0 米( 和左5 和左6 断面) ，从时间跨 度看：1 9 8 2 1 9 8 6 年期间左移速度较大。1 9 9 2 年以后渐趋稳定，而且弯顶略有向右回摆； 3 1 3 3 右汊 和畅洲右汊洲头到西南角的深泓线长度约2 8 公里，自1 9 8 2 - 1 9 8 6 年，深泓线平均左 扬州大学工程硕士学位论文 一2 2 一 移6 2 0 米，1 9 8 6 年以后基本稳定。西南角至洲尾深泓线基本稳定( 其中：西南角及和左5 断面附近最大横向摆幅分别为3 0 0 米和4 0 0 米左右) 。 3 1 4 汉道0 米线变化 目前和畅洲汊道的平面形态呈近似四边形，左汉的东北角和右汊的西南角由于护岸整 治形成的人工节点控制成为两汉的强局部阻力区。 3 1 4 1 左汉 1 9 7 7 年和畅洲鹅头颈切割以后，左汉平面变形强烈，1 9 8 3 - 1 9 9 2 年左汊上段左岸( 自 分流区至扇子圩口) ，最大崩退位于分流区和左汊中部左岸( 分别为1 4 0 米和1 2 0 米) ，1 9 9 2 年后相对稳定。上段右岸( 和畅洲头至东北角) 1 9 8 2 - 1 9 9 8 年自上而下发生全线崩退，崩 退强度最大在z h l 0 2 - z h l 0 3 断面间，最大崩宽达6 6 0 米，1 9 9 8 年后经护岸渐趋稳定。左 汉下段主要是强烈的左冲右淤，自1 9 8 2 - 1 9 9 2 年，左岸孟家港附近平均崩退3 4 5 米，最大 崩退达5 7 0 米。与此同时，对岸和畅洲左缘平均淤展3 2 0 米，最大淤展达5 0 0 米，1 9 9 2 年后除1 9 9 7 年孟家港附近又出现一个3 3 0 * 2 3 0 米的崩窝外，其他趋于基本稳定，说明护 岸工程的效果显著。 3 1 4 2 右汉 和畅洲右汉西南角至洲头，在左汊鹅头颈切割前后发生了强烈的平面变形。自 1 9 7 6 1 9 8 2 年，平均崩退6 6 0 米，洲头最大崩退达1 0 0 0 米左右。1 9 8 2 1 9 8 6 年，平均崩退 5 0 0 米，西南角附近最大崩退达6 0 0 多米。1 9 8 6 年后，经抛石护岸基本稳定。和畅洲右缘 中部随右汊分流比的减少则逐步淤展。征润洲滩尾以下右岸呈微弯形凹岸，因土质条件较 好，0 米线变化较小，呈基本稳定。由于和畅洲尾汇流段水流，主支汉成9 0 度正交，所 以近5 0 多年来洲尾略下延约2 5 0 米，呈基本稳定， 3 1 5 河床深槽变化 3 1 5 1 分流区 在左汊鹅头颈切割以前，即1 9 7 6 年分流区一2 0 m 槽紧靠右岸，到1 9 7 7 年随着六圩弯 道的向下发展，进一步有利于左汊的发展，分流区一2 0 m 槽继续向左岸大幅度拓宽，最大 幅度达4 3 0 m ，而且连通其左、右汉的- 2 0 m 槽。说明：7 0 年代中期随着六圩弯道的向下发 展，导致分流区深槽大幅度左摆、下移，是左汊鹅头颈切割及不断发展的主要动力因素之 一 窦臻和畅洲潜坝工程对汊道分流影响研究 一2 3 3 1 5 2 左汉 左汉在鹅头颈切割以前的1 9 7 6 年，仅只有在口门附近和扇子圩弯顶及孟家港附近有 局部封闭孤立的- 2 0 m 槽，到鹅头颈切割以后的1 9 8 2 年，不仅入口段附近的一2 0 m 槽大幅度 扩大，并一直延伸到洲头口门，扇子圩附近的- 2 0 m 槽不仅大幅度冲刷扩大，而且一直延 伸到左汊出口段与洲尾汇流段连通。至1 9 9 2 年，一2 0 m 槽基本上贯通左汊，仅在东北角附 近断开、交错。到1 9 9 7 年- 2 0 m 槽不仅全线贯通左汊，而且与分流区也连通，并在东北角 孟家港附近强烈冲刷崩退向左岸扩大。这种强烈变化明显的减小了左汉局部阻力，有利于 左汊的进一步发展。 3 1 5 3 右汉 和畅洲右汉在1 9 7 6 年时，仅在西南角附近靠右岸有一个封闭孤立的一2 0 m 小槽，中 部至出口段有一个与汇流段连通的倒套- 2 0 m 槽，随着左汉的发展，二槽均不断萎缩。到 1 9 8 6 年，由于分流区- 2 0 m 槽尾冲刷扩大、下移、顶冲，不仅使左汊入流条件进一步改善， 而且洲头右缘也强烈崩退，从而出现新的一2 0 m 封闭槽，原来靠右岸的一2 0 m 槽则由于征润 洲尾滩的淤展、下延而消失。至1 9 9 7 年，进口段新- 2 0 m 槽纵向略有向上、下发展，而且 槽的头部已与分流区连通，但槽身随着抛石效果而基本稳定。出口段一2 0 m 槽到1 9 8 2 年分 割成二部分，上部继续萎缩，下部逐渐向汇流段萎退。 3 1 6 断面特征值变化 左汉鹅头颈切割以前，即1 9 5 9 - 1 9 7 6 年，断面平均面积及平均水深不断减小，至1 9 7 6 年达到最小值( 见表7 ) 。鹅头颈切割以后至2 0 0 0 年，随着左汊的发展，平均过水面积及 平均水深分别增加了1 4 3 5 2 平方米和9 9 米，平均河宽增加9 5 米。而和畅洲右汉则相反， 自1 9 5 9 年一1 9 7 6 年，断面平均面积在逐渐增加( 见表8 ) ，平均水深虽然变化不大，但平 均河宽在逐渐增大。可是1 9 7 6 年后到2 0 0 0 年，右汉过水断面面积及断面平均水深分别减 小了4 8 4 1 平方米和0 5 米，平均水宽减小3 7 3 米。上述情况表明：1 9 5 9 1 9 7 6 年时，左 汉在逐渐萎缩，而右汉则发展。1 9 7 6 年后，左汉迅速发展，断面平均特征值在不断增大， 而右汉则减小萎缩。 扬州大学工程硕士学位论文 一2 4 一 表7 和畅洲左汉断面特征值表( 1 9 5 9 1 9 9 7 ) 年份 1 9 5 91 9 6 41 9 6 91 9 7 61 9 8 2 1 9 8 61 9 9 21 9 9 7 平均面积( m 2 ) 1 6 7 7 21 8 1 6 71 5 7 1 88 7 9 31 5 7 6 71 7 5 1 61 9 2 3 4 2 3 1 4 5 平均河宽( m ) 1 1 5 31 0 6 91 0 0 91 2 9 41 2 8 91 3 0 31 3 2 11 3 8 9 平均水深( m ) 1 4 51 7 01 5 66 81 2 21 3 41 4 61 6 7 表8 和畅洲右汊断面特征值表( 1 9 5 9 1 9 9 7 ) 年份 1 9 5 91 9 6 41 9 6 9 1 9 7 6 1 9 8 21 9 8 61 9 9 21 9 9 7 平均面积( m 2 )1 2 7 6 11 3 5 0 31 6 1 8 71 6 1 0 71 4 7 8 6 1 3 3 0 31 2 7 8 01 1 2 6 6 平均河宽( m )1 1 1 11 2 7 61 4 1 91 4 0 81 4 3 2 1 3 0 91 1 1 21 0 3 5 平均水深( 皿)1 1 5 1 0 6 1 1 41 1 4 1 0 31 0 21 1 51 0 9 3 1 7 河床横断面变化 和畅洲汊道横断面的变化主要集中在左右汊的进口段及和畅洲的左汊。 3 1 7 1 左汉：1 9 5 9 年以来到8 0 年代，和畅洲左汉进口的横断面主要表现为扩大和 右移，如z h l 0 1 断面1 9 5 2 - 1 9 8 2 年整体右移约1 3 5 0 米，最深点高程由一1 8 米刷深到一3 5 米；8 0 年代以来，洲头两缘陆续人工抛石护岸，横断面右移幅度减小，但深槽扩大、河 床下切刷深。左汊进口段横断面的剧烈变化除与上游沙头河口岸线的崩退有关，还与1 9 7 7 年的扇子圩鹅头自然切割关系密切。1 9 7 6 年以前，横断面的深槽在左岸一侧，到1 9 8 2 年 后，深槽移至右岸一侧。随着河道的自然裁弯取直，左汉分流比的增大，右岸一侧的深槽 大幅扩大冲宽，右岸岸线崩退，同时左岸一侧淤浅。和畅洲左汉下段的横断面呈偏左的“v 字型，1 9 5 9 - - 1 9 8 6 年整体呈大幅左移，深槽扩大。如孟家港附近的z h l 0 5 断面，1 9 5 9 - - 1 9 7 6 年0 米深泓左移约2 8 5 米，1 9 7 6 - 1 9 8 6 年随上游河势的剧变，左移达7 2 0 米。8 0 年代期间，由于紧急实施人工护岸工程，左岸岸线崩退停滞，1 9 9 2 年以后才渐趋稳定。 窦臻 和畅洲潜坝工程对汉道分流影响研究 一2 5 3 1 7 j2 右汊：和畅洲右汉在8 0 年代后转为支汊，从总体来看横断面呈缓慢的淤积， 进口段横断面呈偏左的“v 型，下段则呈趋中的“u ”型。多年来，变化较大的在进口段。 如z h r o i 断面1 9 5 9 - - 1 9 8 2 年左岸左移约9 6 0 米；1 9 8 2 - - - , 1 9 8 6 年左岸左移5 1 0 米；1 9 8 6 年以后左岸岸线基本稳定，深槽也变化不大。同时断面右岸征润洲边滩不断淤长，1 9 9 2 - 1 9 9 8 年边滩淤长基本停顿。右汉下段的横断面平面变化不大，在1 9 7 6 年前( 右汉为主汉) 河床为微冲为主，冲刷的部位主要在左岸河床一侧。自8 0 年代右汊转为支汊后，右汊下 段的横断面以缓慢淤积为主，淤积的部位仍在左岸河床一侧。右岸一侧河床一侧多年来变 化不大。 3 1 8 槽蓄量时空变化 3 1 8 1 左汉：自1 9 5 9 一- - 1 9 7 6 年，即鹅头颈切割以前，槽蓄量在逐渐减小( 见表9 ) ， 河床淤积，至1 9 7 6 年达到最小值为5 3 9 5 1 0 4 立方米，比1 9 5 9 年减小4 7 。1 9 7 6 年以后 槽蓄量迅速增大，至1 9 9 7 年槽蓄量增大到1 4 1 5 9 1 0 4 立方米，比1 9 7 6 年净增大1 6 2 ， 平均每年增大7 4 ，其中1 9 7 6 - 1 9 9 2 年，增大1 0 7 ，平均增大6 3 ，1 9 9 2 - - - - 1 9 9 7 年增 大2 6 7 ，年平均增大4 5 。说明：左汉鹅头颈切割后的1 0 年中，槽蓄量增大速度最大， 以后在逐渐减小。但总的趋势是槽蓄量仍在不断的增大，表明左汊仍在继续发展。 表9 和畅洲左汉槽蓄量统计表( 1 9 5 9 - 1 9 9 7 ) 计算水位：0 米 3 1 8 2 右汉：自1 9 5 9 ，- - 1 9 7 6 年，右槽槽蓄量趋于增大( 见表1 0 ) ，正是左汊逐渐 萎缩阶段。1 9 7 6 年后，在左汊槽蓄量不断增大时，右汊槽蓄量则在不断减小。据统计： 自1 9 7 6 - - 1 9 9 7 年，右汉槽蓄量减小3 0 ，平均年减小2 5 。在不采取工程措施的情况下， 随着左汊的发展，右汉槽蓄量仍有继续减小的趋势。 扬州大学工程硕士学位论文 一2 6 一 表1 0 和畅洲右汉槽蓄量统计表( 1 9 5 9 1 9 9 7 ) 计算水位：0 米 1 9 7 6 年至1 9 9 7 年的汉道演变表明：1 9 7 6 年以后，由于左汊鹅头颈切割，河势发生 强烈变化，主要表现在和畅洲头及左、右缘与孟家港江岸的严重崩退，左汊深槽刷深、展 宽，左汉过水面积、槽蓄量、分流比迅速增大，经过险工段的抛石护岸和镇扬河段一期工 程整治后，河势得到初步控制，但左汊的发展仍没有停止。与此同时，右汉则淤浅、萎退， 槽蓄量及分流比不断减小。和畅洲左汊迅速发展的主要原因：一是六圩弯道不断地向下发 展，导致末端深泓线左摆、分流点下移，改善了左汊的动力入流条件。二是当左汊鹅头切 割后，左岸沙头河口至人民滩间的强烈崩岸没有得到及时控制，因而导致左岸顶冲点与右 岸征润洲尾滩的同步下移，改善了左汉e lf - i 的入流条件，而相反地恶化了右汊的入流条件。 三是左汉鹅头切割后，虽然通过抛石护岸工程，扼制了洲头及左汉险工段的强烈崩岸。但 由于左汉动力作用增强，迅速刷掉进口段和孟家港附近两个- 1 0 米的高滩，使左汊河床阻 力大幅度减小，导致左汊完全具备了主汊河道的特征，由原来较合理的“s ”型强烈控制 成目前不合理的大“m 型主泓。 3 2 潜坝工程建成前汊道演变分析 t 9 9 8 年以来至2 0 0 2 年( 潜坝建成前) ，和畅洲左汊仍在继续发展，近期变化过程主 要反映在：左汉分流比不断增加，和畅洲北缘一线江岸坍塌，主要变化集中在左右汊的进 口段及和畅洲左汊( 见图7 ) 。而右汊则淤积萎缩。 因1 9 9 7 年之前的汉道历史演变资料采用的分析断面和以下章节采用的分析断面不 同，为便于研究和表述，以下章节分析采用的断面平面位置见图8 。 窦臻和畅洲潜坝工程对汉道分流影响研究 一2 7 图7和畅洲汉道1 9 9 3 2 0 0 0 年冲淤状态翻 ( 红色表示淤积蓝色表示冲刷) 图8和畅洲汉道研究断面平面位置图 3 2 1 汉道分流比变化 和畅洲汉道自1 9 7 7 年鹅头颈切割导流阻来左汉分流比一直在增加。1 9 9 21 9 9 7 年年 五 蝰 山 。#，