0 引言

分汊型河段在長江中下游河段中分布廣泛，汊道之間的交替轉化是其最突出的演變特點。順直或微彎型分汊河段，一般是兩汊，主支汊交替在兩汊間進行；鵝頭分汊型河段一般是多分汊，汊道之間的交替通常是以洲灘切割形成新生汊道為開始，隨后新生汊道逐漸彎曲平移，當彎曲到一定程度時，以洲灘再次被切割形成新生汊道為結束。在鵝頭型分汊河段新生汊道發展、平移、衰亡的過程中，主流線大幅擺動，各汊道沖淤調整頻繁，給防洪及航運帶來不利影響。

影響鵝頭分汊河段汊道間交替的因素很多，包括進口河勢變化、河道邊界條件變化、來水來沙條件變化等。不同因素的影響機制和規律也不同。弄清楚鵝頭分汊河段汊道間交替演變的規律包括汊道間交替演變周期變化等，對于鵝頭分汊河段河道整治與航道治理，有重要的理論和實際意義。本文將以陸溪口河段這一典型鵝頭分汊河段為例，依據實測資料，分析其汊道交替演變周期的變化及其影響因素。

陸溪口鵝頭分汊河段位于長江中游，上起赤壁山，下至劉家墩，全長約 10km。河段上游為界牌河段，下游為嘉魚河段。河段進口處右岸有赤壁磯單側節點，此處河寬 1.2km，赤壁山以下，河道逐漸展寬，鵝頭頂部河寬達 6.5km，至劉家墩匯合后，河寬收縮至 1.3km。鵝頭頂部并列有新洲和中州兩個江心洲，將河道分為直港、中港和圓港三個汊道，河段出口處左岸有寶塔洲邊灘。

陸溪口河段右岸進口處有赤壁山單側節點控制，左岸則為廣闊的階地與河漫灘，抗沖性較差。河道內中洲主要由粉質粘土和粉砂層組成，新洲主要由松散的細沙和粉細砂組成，容易起動。由于陸溪口河段汊道交替演變頻繁，航道條件較差，2004 年實施了航道整治工程，包括新洲洲脊順壩、頭部魚咀順壩、格壩、新洲竄溝鎖壩以及中洲上段的守護工程（圖 1）。

1、 陸溪口汊道交替演變過程分析

1.1 陸溪口汊道交替演變的過程

與鵝頭分汊河段汊道周期性交替的過程類似，陸溪口河段汊道周期性交替的過程是以新洲洲頭被切割，形成新中港為開始，歷經新中港的發展、彎曲、平移、與老中港合并，直到洲頭再次被切割，形成新中港為結束（圖 2）。

1959 年 2 月，上個周期末新洲和中洲將河段劃分為直港、老中港和圓港，新洲洲頭低灘被切割，新洲一分為二，即新洲和低矮的心灘，心灘左側為新中港雛形，而心灘右側則為新直港雛形；由于新中港進流條件好，流路短，因此形成初期發展迅速，并且在彎道環流的作用下，新洲右緣不斷崩退，心灘左緣淤長，新中港向左移動，老中港萎縮（1962 年 4 月）；隨著新中港的進一步彎曲、移動，老中港進一步萎縮，原新洲并入中洲形成新中洲，心灘逐漸發育成為新的新洲（1965 年 3 月）；至 1967 年汛后 10 月，新中洲右緣后退至老中洲右緣處，新中港也已經基本移至老中港處，此時新的新洲已經發育接近本周期開始前新洲的形態，而新中港的曲率半徑減小，阻力增大，分流比減小，難以滿足過洪要求。在 1968 年時新的新洲洲頭再次被切割，進入下一個汊道交替周期。

1.2 汊道交替演變過程中的汊道移動

如前所述，在鵝頭分汊河段汊道交替演變過程中，必然伴隨著洲灘的移動、合并及生長發育，而汊道也隨之發生移動。表 1 統計了陸溪口鵝頭分汊河段汊道周期性交替過程中新中港彎頂至右岸距離的變化過程。

從表中可以看出：自 1935 年開始，陸溪口河段經歷了多個汊道周期性交替演變的過程，當新洲洲頭被切割形成新中港雛形時，其彎頂與右岸的距離最小，隨著新中港的發展，凹岸沖刷后退，凸岸淤積，新中港彎頂與右岸距離逐漸增加，至下一個演變周期開始時，新中港的彎頂與右岸的距離又突然縮小。

統計表明，新中港形成初期，其彎頂至右岸岸邊的平均距離約為 1.5km。當新中港逐年彎曲北移至極限位置時，此距離可達近 4km?？梢娫谝粋€完整的演變周期中，新中港移動幅度可達 2.5km 左右。

1.3 陸溪口河段汊道交替演變的動力條件

鵝頭分汊河段形成的根本原因是河段進口單邊節點的挑流作用、河道河岸的不穩定性和一定的來水來沙條件，這其中河段進口單邊節點挑流作用和來水來沙條件的變化就是鵝頭分汊河段汊道交替演變的主要動力原因。

圖 3 為陸溪口分汊河段進口斷面不同流量下的流速分布圖?？梢钥闯?，Q=9765m?/s 時，主流位于斷面中部，流速分布比較均勻，水流流向指向直港方向；Q=20447m?/s 時，斷面主流向左移動，水流流向也明顯左偏，指向中港，這也說明此流量下，節點挑流作用較強。

鵝頭分汊河段節點挑流作用的上述特點在新汊道初始發展時期至關重要。正是由于大流量時磯頭較強的挑流作用，主流易進入中汊，使得新生的汊道即新中港初期迅速發展，中洲左緣崩退，并逐漸彎曲。后期，新中港的彎曲、平移的主要動力原因則是彎道環流的作用。

2、 汊道交替演變周期變化的分析

2.1 陸溪口河段汊道交替演變周期的變化

自最早有測圖記錄的 1861 年至今，陸溪口河段經歷了 5 次汊道周期性交替演變，每個交替演變的周期不同。

1）1861-1935 年的汊道交替演變周期

1861 年陸溪口河段呈微彎汊道的平面形態，位于河心的中洲兩側分別為直港、圓港。汛期主流切割中洲頭部邊灘，形成新洲雛形，新生汊道即為中港。新生中港過流條件良好，逐漸沖刷發展。在彎道環流作用下，中洲右緣崩塌，新洲淤積增大，中港逐年彎曲并向東蠕進。與此同時，園港左岸特別是頂沖點處的河岸不斷崩塌后退。

本周期開始時，上游界牌河段主流位于左汊，赤壁山基本沒有挑流作用。經過 1926、1931、1933 年特大洪水后，界牌水道主流由原來的走左汊改為走右汊沿右岸而下，赤壁山以上岸線大幅崩退，赤壁山挑流作用顯現并逐漸加劇，汛期主流過渡到圓港，使其迅速沖刷發展。至 1935 年，圓港已過分彎曲，中港衰退成為園港的橫向分汊，此時汛期新洲洲頭被切割，形成新中港，第一個演變周期結束。

第一個演變周期以中洲被切割形成中港（中汊）為開始，歷經中港的發展、彎曲、平移、衰退，結束于新洲洲頭切割再次形成新中港。

2）1935-1957 年、1957-1968 年、1968-1984 年及 1984-2003 年的汊道交替演變周期

在這四個演變周期內，圓港處于緩慢衰亡的過程，汊道的交替主要在直港與中港之間進行。汊道交替演變的過程均為：新洲洲頭被切割，形成新中港-新中港沖刷發展、老中港衰退-新中港逐漸彎曲平移直至與老中港合并-合并后的中港繼續彎曲北移-新中港再次產生。

陸溪口鵝頭分汊河段第一個交替演變周期為 74 年，接下來四個演變周期則分別為 22 年、11 年、16年和 19 年?？梢姳俱獾澜惶嫜葑冎芷陂L度變化很大，最長達到 74 年，最短則只有 11 年。

陸溪口河段的演變周期變化范圍大是有其內在原因的。如前所述，鵝頭分汊河段形成的根本原因是河段進口單邊節點的挑流作用、河道河岸的不穩定性和一定的來水來沙條件，因此河段進口單邊節點挑流作用、河岸穩定性和來水來沙條件的變化就會直接改變動力條件，影響汊道交替演變的過程，改變其演變周期。這其中，單邊節點的挑流作用又在很大程度上受到進口河勢的影響。

2.2 上游河勢變化對汊道交替演變周期的影響

陸溪口河段進口處右岸的赤壁山節點突出江中。當上游界牌河段的河勢使得進入陸溪口河段的水流靠近右岸時，節點挑流作用較強，反之，當上游界牌河段的河勢使得進入陸溪口河段的水流偏離右岸時，節點挑流作用較弱。相同來水來沙條件下，節點挑流作用越強，則水動力軸線隨流量的變化而擺動的范圍越大，演變周期就會延長，反之就會縮短。

1931 年以前，界牌河段的左汊為主汊，位于右岸的赤壁山磯頭挑流作用并不明顯，水動力軸線的擺動范圍有限。因此第一個周期開始時主流在中港，使其沖刷發展，而圓港分流比有限，發育緩慢。1931 年后，上游界牌河段主流改走南門洲右汊，赤壁山以上右岸岸線崩塌后退，磯頭愈加突出，汛期主流直接受沖赤壁山節點作用，節點挑流作用加??；與此同時，該時期遭遇特大洪水年。兩方面的共同作用使得水動力軸線擺幅增大，主流從中港過渡到圓港，圓港由此沖刷發展，彎曲移動。第一個周期長達 74 年，與接下來四個周期長度差異顯著的主要原因，就在于此周期內河勢的調整劇烈，使節點挑流作用大幅度增強，主流從直港一直左移至圓港，在此期間中港和圓港都彎曲發展，向北移動。主流擺動范圍大，汊道移動距離長，演變周期自然較長。

第一個周期之后，進口段主流有所左偏，不再緊貼右岸而下，節點挑流作用減弱，水動力軸線擺幅減小，圓港逐漸衰亡。由于挑流作用的減弱，主流擺動范圍縮小，中港只在相對較小的范圍內往復擺動，難以發展至圓港位置，因此接下來的演變周期長度大幅度縮短。

圖 4 給出了陸溪口河段進口處深泓平面擺動，可以看出，1981 年后河段進口處深泓向左移動，這反映了水流動力軸線也向左移動。后四個周期的變化在一定程度上與進口河勢的小幅調整有關。

2.3 來水來沙條件的改變對演變周期的影響

一定的進口河勢條件下，來水來沙條件的改變，也會對河段汊道的演變過程產生影響。如前所述，不同流量時，單邊節點的挑流作用不同，當來水較大時，節點挑流作用增強，主流易進入中汊，使其分流比增大，從而促進中汊的沖刷發展及中洲左緣的崩退，加快中汊彎曲平移的速度，也就會縮短演變周期。在來水條件變化不大的情況下，來沙量的差異也會影響河段演變周期的長度。若年內上游來沙量少，水流處于不飽和狀態，輸沙能力增強，那么汊道的沖刷移動速度會加快。反之若來沙量增多，汊道移動速度將會減緩。

水文過程的隨機性決定了年際間的來水來沙過程是不同的。若逢大水少沙，新中港會加快發展和平移；若是小水多沙年，則汊道的移動速度會降低。年際間水沙條件的差異造成了汊道移動速度的變化，從而影響河段演變周期的長短。后四個周期長度長短不一，除了河勢變化導致的汊道移動范圍有所變動之外，和水沙條件年際間的差異也有很大關系。

3、 航道整治工程的適應性分析

陸溪口河段近期河段的演變特點主要是新洲洲頭低灘的反復切割和新、老中港的周期性交替上。由于上游河勢的改變，河段演變周期僅為 11～22 年，汊道交替演變頻繁。到 2002 年時，新中港彎頂距離右岸的距離已經達到 3.43km，接近周期結束。2003 年三峽蓄水后，上游來沙量減小，有利于中港的平移及新洲洲頭的沖刷，實際上，2003 年后，新洲洲面屢次被沖開，經工程措施封堵后才未形成新的串溝，正說明本河段已處于非常不穩定的狀態。

2004 年陸溪口河段實施了航道整治工程。工程實施過程中，新洲洲面多次出現串溝，直至 2008 年工程完工后，新洲洲體才逐漸穩定，截至目前，已建工程較好地遏制了灘頭的沖刷后退，新洲灘脊順壩隔絕了大部分漫灘水流，串溝鎖壩也及時遏制了新洲的再度切灘和新中港的產生；此外，中洲上半段護岸工程基本阻止了岸線的崩退。

綜合前面的分析可以看出，在現狀的進口河勢條件和來水來沙條件下，已實施的整治工程適時控制了中港的繼續彎曲后退，防止了新洲的再次被切割，使該河段未能進入新的演變周期，穩定了航道條件。

但是，中洲右緣的下段未護岸線及寶塔洲岸線仍處于崩退狀態，任其繼續發展，不利于中港航道條件的維持，建議對其進行守護。另外，若上游河勢改變，赤壁山節點挑流作用再次增強，主流被磯頭所挑沖刷中港進口左岸低灘，可能會給本河段的航道條件帶來新的不利影響，應加強觀測。

4、 結論

① 陸溪口分汊段汊道間的交替演變以新洲切割形成新中港為開始，新中港不斷發展，最終以與老中港合并為結束；汊道演變交替的主要動力條件是節點挑流作用隨流量變化而改變以及彎道環流的作用。

② 陸溪口河段汊道間交替演變的周期隨進口河勢變化、磯頭挑流作用的改變而不同。近期進口主泓左移，磯頭挑流作用降低，陸溪口河段汊道演變交替的周期處在較短的狀態，不利于航道條件的維持。

③ 陸溪口航道整治工程穩定新洲洲體，防止其被切割，基本控制了汊道間的交替演變。但若上游河勢再度發生改變，主流被磯頭所挑沖刷中港進口左岸低灘，可能會給本河段的航道條件帶來新的不利影響。

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