学文网摘要：长江下游马当南水道为典型的分汊水道，在分析河床演变特点和碍航特性的基础上，结合类似分汊水道治理实例，提出了马当南水道治理思路和整治方案。动床模型试验成果显示，工程实施后可达到预期效果。
关键词：河床演变，碍航特性，航道整治、模型试验
概况
1、河道概况
马当南水道位于长江下游的马当河段,右岸为江西彭泽县，左岸为安徽望江县，上距九江市60km。
2、航道现状
马南水道上游接东北直水道，下连马当阻塞水道，与左汊马当圆水道之间由骨牌洲相隔。近几十年来马南水道一直是通航主汊，且主航道稳定在右航槽，近期航道面临的主要问题是主副槽调整，滩槽格局不稳。江心棉外洲头冲尾淤，造成马南水道进口宽浅，以右槽为主航道的入口变浅，航槽缩窄，而出口则由于洲尾的淤积，航路弯曲，航道条件向不利方向发展。目前马南水道左槽分流虽已达到56%，航宽也满足要求，但是由于出口受马当矶影响，航线不平顺，水流条件恶劣，上下行船舶航行极为困难且不安全。右槽表现为进口航宽不足，枯季航宽仅能维持200m左右，航道维护困难。
河道特性
1、平面形态
马当河段为长江中下游典型的受节点控制的两头窄、中间宽的分汊河段，左汊为支汊，右汊为主汊。马当南水道位于马当河段南汊的上段，上起小孤山，下至马当矶，水道长约13km，为受节点控制的二级分汊河段。
2、水流特点
马当河段水流具有如下特性：
各段洪、枯水期流速分布差别不同，主汊(槽)流速比支汊(槽)流速大。
各区横比降方向不一致，一般洪水期横比降小于枯水期，分、汇流区的洪、枯水横比降方向不一致；枯水期纵比降沿程较为平均，仅棉外洲右槽进口处纵比降较大，而洪水期马当矶、牛矶等矶头上下纵比降明显偏大。
马南水道水动力轴线年内变化特点表现洪水取直，枯水坐弯，洪水期主流主要集中于左槽，而枯水期水流归槽，主流走右槽，但总的来看，由于两岸河势稳定，滩槽相对变化不大，主流总体比较稳定，但局部存在一定的摆动，分汊段主流走右槽，流路较为顺畅、稳定，规律性较强。
3、输沙特性
马当南水道具有如下输沙特性：
三峡蓄水前后同流量下马当河段含沙量大幅度减小，悬移质粒径明显变细，床沙粒径变化不明显。
洪水期含沙量明显比枯水期大；枯水期棉外洲右槽平均含沙量比左槽大，最大含沙量亦位于右槽，而洪水期最大含沙量位于左槽。
一般枯水期床沙和悬移质粒径较洪水期粗，并且洪枯水期沿断面分布基本一致。
马当南水道近期演变分析
深泓变化方面，受马当河段南汊分流比增加的影响，左右槽整体表现为河床冲刷下切，水深增加，但左槽冲刷幅度明显强于右槽，发展迅速。右槽上段冲淤变化幅度相对较小，右槽下段冲淤幅度较大，河床下切剧烈。左槽河床基本呈现单向的冲刷过程，分流比不断增加，相应的右槽分流比减小而萎缩，导致右槽航道条件变差，左槽的这种快速发展趋势对以右槽为主航道的形势极为不利。
碍航特点及治理对策分析
1、马当南水道碍航特点
马南水道在九十年代以后，边滩被切割形成心滩，棉外洲将河道分为左、右两槽，随着左右槽的调整，两槽的航道条件有所变化，碍航特性也有差异。对于左槽，碍航特性主要表现为出口段主流顶冲马当矶，造成流态紊乱，漂角大，下行船舶航行困难，下行船舶走左槽时，在出口段很容易受扫弯水流挤压，下行船舶极易在马当矶产生困边、触坡等严重的海损事故。右侧航槽，一直作为主航道，其碍航特性主要表现为随棉外洲冲刷后退，进口宽浅，航槽缩窄，航宽不足。近年来，随着左槽的快速发展，右槽相应地逐渐萎缩，并且棉外洲头不断冲刷后退，右槽进口断面放宽，水流发散，右槽进口浅区淤积而造成进口航宽逐年缩窄，倘若棉外洲头进一步冲刷后退则河道进一步宽浅，右槽进口航道条件进一步恶化。
2、整治原则
根据马当南水道的演变特点，结合其他类似分汊河段治理实例，提出如下整治原则。
遏制左槽发展，基本维持两槽现状。从长远来看，双槽格局将一直存在，因此，需要对棉外洲头部采取控制守护工程，防止洲头继续冲刷，同时遏制左槽的继续发展，促使两槽提前实现平衡，将右槽分流比基本稳定在目前状态。
维持右槽为主航道，同时保留左槽作为上水航道的通航条件。右槽作为现行主航道，上下游航路衔接顺畅，航宽还能满足规划尺度的要求，需要维持其主航道作用。同时，虽然左槽出口受矶头节点的限制，航行条件较差，不具备下水航道的通航条件，但水深条件较好，因此宜尽量保留左槽的通航条件，以便于将来考虑。
突出重点，控制关键。马南水道左槽的快速发展是导致右槽的不断萎缩的原因，同时棉外洲头冲刷后退又造成口门宽浅，右槽进口航道淤窄。因此，本次工程对左槽关键部位加以控制，并对棉外洲头进行守护。
3、整治目标及治理思路
3.1整治目标
马南水道航道主要面临两大方面的问题：一是左槽过分发展，导致右槽分流比减小，二是江心棉外洲头部冲刷后退，造成以右槽为主航道的入口变得宽浅，航道条件向不利方向发展。考虑到左槽已具备开通上水航道的条件，本工程不宜过分封堵左槽，以适应将来航路发展的需要。因此，马南水道航道整治工程的整治目标确定为：通过实施一定的工程措施，维持马南水道的双槽格局，遏制马南水道左槽快速发展，守护棉外洲洲头，稳定右槽主航道条件。整治标准为：4.5m×200m×1050m，保证率98%。
3.2治理思路
根据前文演变分析以及马当南水道整治原则、整治目标，马当南水道治理思路确定为通过工程措施解决两方面的问题：即其一为稳定棉外洲洲头，其二是遏制左槽快速发展，因此，为了达到维护双槽格局，稳定右槽航道条件之目的，针对这两方面的问题，设计组提出了不同的工程措施。
守护棉外洲头，稳定两槽格局。为了守护棉外洲洲头，稳定两槽分流格局，对棉外洲头采取鱼骨坝、长顺坝或鱼嘴等守护措施，防止洲头冲刷后退，同时稳定两槽分流格局。
遏制左槽快速发展。为了遏制左槽的快速发展，考虑了在骨牌洲右缘左槽进口布置丁坝或对左槽实施护底带、封堵左槽出口倒套限制深槽上窜等工程措施，以达到遏制左槽继续冲刷发展之目的。
整治工程方案的提出
从治理思路出发，定床阶段对不同建筑物功能进行了试验研究。对于棉外洲头以守护为主的工程措施则鱼骨坝较优，对于以调整分流比为主的工程措施则以长顺坝较优，动床预测显示，左槽持续冲刷发展趋势明显，左槽分流比将越来越大。因此，除守护棉外洲头，调整两槽分流比外，同时还应加强遏制左槽快速发展，以达到稳定双槽格局，维持右槽的航道条件。
动床模型选取2005年水沙年作为典型不利水文年，根据治理思路，通过优化试验，综合考虑各方面因素，提出整治工程方案如下：
为调整左右槽分流比，增加右槽进口流速，同时加强棉外洲头的守护，在棉外洲头部顺滩脊布置1道长顺坝工程，坝脊头部高程为航行基准面下1m，根部高程为航行基准面上3m；并在长顺坝右缘中下段布置3道护滩带。
棉外洲左槽出口段布置2道护底带，低于基面下8m处设抛石体，高于基面下8m处按河床地形加高1m控制；
对骨牌洲右缘护岸工程实施6783m水下加固，保持左槽边界的稳定；
对马南水道右岸大板圩一带实施380m抛石加固，对跃进圩一带实施615m护岸，保持河道右边界的稳定。
结语
根据长江下游典型分汊河段——马当南水道的河床演变特点与碍航特性，结合类似分汊河段治理实例，提出了“遏制左槽发展，基本维持两槽现状；维持右槽为主航道，同时保留左槽作为上水航道的通航条件；突出重点，控制关键”的治理原则和“守护棉外洲头，稳定两槽格局；遏制左槽快速发展”的治理思路，可为其它分汊河段治理提供借鉴。
整治方案实施后可有效维持棉外洲头的稳定，减缓左槽过快发展、抑制右槽的萎缩，使右槽航宽满足设计要求尺度。
实施马南当水道航道整治工程是完成对马当河段河势格局控制的关键工程，也是应对马当南水道左槽发展，江心棉外洲头冲尾淤，右槽进口水流分散，口门趋于宽浅，航道条件趋于不利形势的迫切需要。目前马当南水道演变剧烈，为了稳定和局部改善滩槽形态，整治工程需尽快实施。
（作者单位：长江航道规划设计研究院）
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