0 引言
分汊型河段在长江中下游河段中分布广泛，汊道之间的交替转化是其最突出的演变特点。顺直或微弯型分汊河段，一般是两汊，主支汊交替在两汊间进行；鹅头分汊型河段一般是多分汊，汊道之间的交替通常是以洲滩切割形成新生汊道为开始，随后新生汊道逐渐弯曲平移，当弯曲到一定程度时，以洲滩再次被切割形成新生汊道为结束。在鹅头型分汊河段新生汊道发展、平移、衰亡的过程中，主流线大幅摆动，各汊道冲淤调整频繁，给防洪及航运带来不利影响。
影响鹅头分汊河段汊道间交替的因素很多，包括进口河势变化、河道边界条件变化、来水来沙条件变化等。不同因素的影响机制和规律也不同。弄清楚鹅头分汊河段汊道间交替演变的规律包括汊道间交替演变周期变化等，对于鹅头分汊河段河道整治与航道治理，有重要的理论和实际意义。本文将以陆溪口河段这一典型鹅头分汊河段为例，依据实测资料，分析其汊道交替演变周期的变化及其影响因素。
陆溪口鹅头分汊河段位于长江中游，上起赤壁山，下至刘家墩，全长约 10km。河段上游为界牌河段，下游为嘉鱼河段。河段进口处右岸有赤壁矶单侧节点，此处河宽 1.2km，赤壁山以下，河道逐渐展宽，鹅头顶部河宽达 6.5km，至刘家墩汇合后，河宽收缩至 1.3km。鹅头顶部并列有新洲和中州两个江心洲，将河道分为直港、中港和圆港三个汊道，河段出口处左岸有宝塔洲边滩。
陆溪口河段右岸进口处有赤壁山单侧节点控制，左岸则为广阔的阶地与河漫滩，抗冲性较差。河道内中洲主要由粉质粘土和粉砂层组成，新洲主要由松散的细沙和粉细砂组成，容易起动。由于陆溪口河段汊道交替演变频繁，航道条件较差，2004 年实施了航道整治工程，包括新洲洲脊顺坝、头部鱼咀顺坝、格坝、新洲窜沟锁坝以及中洲上段的守护工程（图 1）。
1、 陆溪口汊道交替演变过程分析
1.1 陆溪口汊道交替演变的过程
与鹅头分汊河段汊道周期性交替的过程类似，陆溪口河段汊道周期性交替的过程是以新洲洲头被切割，形成新中港为开始，历经新中港的发展、弯曲、平移、与老中港合并，直到洲头再次被切割，形成新中港为结束（图 2）。
1959 年 2 月，上个周期末新洲和中洲将河段划分为直港、老中港和圆港，新洲洲头低滩被切割，新洲一分为二，即新洲和低矮的心滩，心滩左侧为新中港雏形，而心滩右侧则为新直港雏形；由于新中港进流条件好，流路短，因此形成初期发展迅速，并且在弯道环流的作用下，新洲右缘不断崩退，心滩左缘淤长，新中港向左移动，老中港萎缩（1962 年 4 月）；随着新中港的进一步弯曲、移动，老中港进一步萎缩，原新洲并入中洲形成新中洲，心滩逐渐发育成为新的新洲（1965 年 3 月）；至 1967 年汛后 10 月，新中洲右缘后退至老中洲右缘处，新中港也已经基本移至老中港处，此时新的新洲已经发育接近本周期开始前新洲的形态，而新中港的曲率半径减小，阻力增大，分流比减小，难以满足过洪要求。在 1968 年时新的新洲洲头再次被切割，进入下一个汊道交替周期。
1.2 汊道交替演变过程中的汊道移动
如前所述，在鹅头分汊河段汊道交替演变过程中，必然伴随着洲滩的移动、合并及生长发育，而汊道也随之发生移动。表 1 统计了陆溪口鹅头分汊河段汊道周期性交替过程中新中港弯顶至右岸距离的变化过程。
从表中可以看出：自 1935 年开始，陆溪口河段经历了多个汊道周期性交替演变的过程，当新洲洲头被切割形成新中港雏形时，其弯顶与右岸的距离最小，随着新中港的发展，凹岸冲刷后退，凸岸淤积，新中港弯顶与右岸距离逐渐增加，至下一个演变周期开始时，新中港的弯顶与右岸的距离又突然缩小。
统计表明，新中港形成初期，其弯顶至右岸岸边的平均距离约为 1.5km。当新中港逐年弯曲北移至极限位置时，此距离可达近 4km。可见在一个完整的演变周期中，新中港移动幅度可达 2.5km 左右。
1.3 陆溪口河段汊道交替演变的动力条件
鹅头分汊河段形成的根本原因是河段进口单边节点的挑流作用、河道河岸的不稳定性和一定的来水来沙条件，这其中河段进口单边节点挑流作用和来水来沙条件的变化就是鹅头分汊河段汊道交替演变的主要动力原因。
图 3 为陆溪口分汊河段进口断面不同流量下的流速分布图。可以看出，Q=9765m?/s 时，主流位于断面中部，流速分布比较均匀，水流流向指向直港方向；Q=20447m?/s 时，断面主流向左移动，水流流向也明显左偏，指向中港，这也说明此流量下，节点挑流作用较强。
鹅头分汊河段节点挑流作用的上述特点在新汊道初始发展时期至关重要。正是由于大流量时矶头较强的挑流作用，主流易进入中汊，使得新生的汊道即新中港初期迅速发展，中洲左缘崩退，并逐渐弯曲。后期，新中港的弯曲、平移的主要动力原因则是弯道环流的作用。
2、 汊道交替演变周期变化的分析
2.1 陆溪口河段汊道交替演变周期的变化
自最早有测图记录的 1861 年至今，陆溪口河段经历了 5 次汊道周期性交替演变，每个交替演变的周期不同。
1）1861-1935 年的汊道交替演变周期
1861 年陆溪口河段呈微弯汊道的平面形态，位于河心的中洲两侧分别为直港、圆港。汛期主流切割中洲头部边滩，形成新洲雏形，新生汊道即为中港。新生中港过流条件良好，逐渐冲刷发展。在弯道环流作用下，中洲右缘崩塌，新洲淤积增大，中港逐年弯曲并向东蠕进。与此同时，园港左岸特别是顶冲点处的河岸不断崩塌后退。
本周期开始时，上游界牌河段主流位于左汊，赤壁山基本没有挑流作用。经过 1926、1931、1933 年特大洪水后，界牌水道主流由原来的走左汊改为走右汊沿右岸而下，赤壁山以上岸线大幅崩退，赤壁山挑流作用显现并逐渐加剧，汛期主流过渡到圆港，使其迅速冲刷发展。至 1935 年，圆港已过分弯曲，中港衰退成为园港的横向分汊，此时汛期新洲洲头被切割，形成新中港，第一个演变周期结束。
第一个演变周期以中洲被切割形成中港（中汊）为开始，历经中港的发展、弯曲、平移、衰退，结束于新洲洲头切割再次形成新中港。
2）1935-1957 年、1957-1968 年、1968-1984 年及 1984-2003 年的汊道交替演变周期
在这四个演变周期内，圆港处于缓慢衰亡的过程，汊道的交替主要在直港与中港之间进行。汊道交替演变的过程均为：新洲洲头被切割，形成新中港-新中港冲刷发展、老中港衰退-新中港逐渐弯曲平移直至与老中港合并-合并后的中港继续弯曲北移-新中港再次产生。
陆溪口鹅头分汊河段第一个交替演变周期为 74 年，接下来四个演变周期则分别为 22 年、11 年、16年和 19 年。可见本汊道交替演变周期长度变化很大，最长达到 74 年，最短则只有 11 年。
陆溪口河段的演变周期变化范围大是有其内在原因的。如前所述，鹅头分汊河段形成的根本原因是河段进口单边节点的挑流作用、河道河岸的不稳定性和一定的来水来沙条件，因此河段进口单边节点挑流作用、河岸稳定性和来水来沙条件的变化就会直接改变动力条件，影响汊道交替演变的过程，改变其演变周期。这其中，单边节点的挑流作用又在很大程度上受到进口河势的影响。
2.2 上游河势变化对汊道交替演变周期的影响
陆溪口河段进口处右岸的赤壁山节点突出江中。当上游界牌河段的河势使得进入陆溪口河段的水流靠近右岸时，节点挑流作用较强，反之，当上游界牌河段的河势使得进入陆溪口河段的水流偏离右岸时，节点挑流作用较弱。相同来水来沙条件下，节点挑流作用越强，则水动力轴线随流量的变化而摆动的范围越大，演变周期就会延长，反之就会缩短。
1931 年以前，界牌河段的左汊为主汊，位于右岸的赤壁山矶头挑流作用并不明显，水动力轴线的摆动范围有限。因此第一个周期开始时主流在中港，使其冲刷发展，而圆港分流比有限，发育缓慢。1931 年后，上游界牌河段主流改走南门洲右汊，赤壁山以上右岸岸线崩塌后退，矶头愈加突出，汛期主流直接受冲赤壁山节点作用，节点挑流作用加剧；与此同时，该时期遭遇特大洪水年。两方面的共同作用使得水动力轴线摆幅增大，主流从中港过渡到圆港，圆港由此冲刷发展，弯曲移动。第一个周期长达 74 年，与接下来四个周期长度差异显著的主要原因，就在于此周期内河势的调整剧烈，使节点挑流作用大幅度增强，主流从直港一直左移至圆港，在此期间中港和圆港都弯曲发展，向北移动。主流摆动范围大，汊道移动距离长，演变周期自然较长。
第一个周期之后，进口段主流有所左偏，不再紧贴右岸而下，节点挑流作用减弱，水动力轴线摆幅减小，圆港逐渐衰亡。由于挑流作用的减弱，主流摆动范围缩小，中港只在相对较小的范围内往复摆动，难以发展至圆港位置，因此接下来的演变周期长度大幅度缩短。
图 4 给出了陆溪口河段进口处深泓平面摆动，可以看出，1981 年后河段进口处深泓向左移动，这反映了水流动力轴线也向左移动。后四个周期的变化在一定程度上与进口河势的小幅调整有关。
2.3 来水来沙条件的改变对演变周期的影响
一定的进口河势条件下，来水来沙条件的改变，也会对河段汊道的演变过程产生影响。如前所述，不同流量时，单边节点的挑流作用不同，当来水较大时，节点挑流作用增强，主流易进入中汊，使其分流比增大，从而促进中汊的冲刷发展及中洲左缘的崩退，加快中汊弯曲平移的速度，也就会缩短演变周期。在来水条件变化不大的情况下，来沙量的差异也会影响河段演变周期的长度。若年内上游来沙量少，水流处于不饱和状态，输沙能力增强，那么汊道的冲刷移动速度会加快。反之若来沙量增多，汊道移动速度将会减缓。
水文过程的随机性决定了年际间的来水来沙过程是不同的。若逢大水少沙，新中港会加快发展和平移；若是小水多沙年，则汊道的移动速度会降低。年际间水沙条件的差异造成了汊道移动速度的变化，从而影响河段演变周期的长短。后四个周期长度长短不一，除了河势变化导致的汊道移动范围有所变动之外，和水沙条件年际间的差异也有很大关系。
3、 航道整治工程的适应性分析
陆溪口河段近期河段的演变特点主要是新洲洲头低滩的反复切割和新、老中港的周期性交替上。由于上游河势的改变，河段演变周期仅为 11～22 年，汊道交替演变频繁。到 2002 年时，新中港弯顶距离右岸的距离已经达到 3.43km，接近周期结束。2003 年三峡蓄水后，上游来沙量减小，有利于中港的平移及新洲洲头的冲刷，实际上，2003 年后，新洲洲面屡次被冲开，经工程措施封堵后才未形成新的串沟，正说明本河段已处于非常不稳定的状态。
2004 年陆溪口河段实施了航道整治工程。工程实施过程中，新洲洲面多次出现串沟，直至 2008 年工程完工后，新洲洲体才逐渐稳定，截至目前，已建工程较好地遏制了滩头的冲刷后退，新洲滩脊顺坝隔绝了大部分漫滩水流，串沟锁坝也及时遏制了新洲的再度切滩和新中港的产生；此外，中洲上半段护岸工程基本阻止了岸线的崩退。
综合前面的分析可以看出，在现状的进口河势条件和来水来沙条件下，已实施的整治工程适时控制了中港的继续弯曲后退，防止了新洲的再次被切割，使该河段未能进入新的演变周期，稳定了航道条件。
但是，中洲右缘的下段未护岸线及宝塔洲岸线仍处于崩退状态，任其继续发展，不利于中港航道条件的维持，建议对其进行守护。另外，若上游河势改变，赤壁山节点挑流作用再次增强，主流被矶头所挑冲刷中港进口左岸低滩，可能会给本河段的航道条件带来新的不利影响，应加强观测。
4、 结论
① 陆溪口分汊段汊道间的交替演变以新洲切割形成新中港为开始，新中港不断发展，最终以与老中港合并为结束；汊道演变交替的主要动力条件是节点挑流作用随流量变化而改变以及弯道环流的作用。
② 陆溪口河段汊道间交替演变的周期随进口河势变化、矶头挑流作用的改变而不同。近期进口主泓左移，矶头挑流作用降低，陆溪口河段汊道演变交替的周期处在较短的状态，不利于航道条件的维持。
③ 陆溪口航道整治工程稳定新洲洲体，防止其被切割，基本控制了汊道间的交替演变。但若上游河势再度发生改变，主流被矶头所挑冲刷中港进口左岸低滩，可能会给本河段的航道条件带来新的不利影响。
参考文献：
[1] 谢鉴衡. 河床演变及整治 [ M]. 中国水利水电出版社, 1997: 85-88.
[2] 陈立, 周银军, 闫霞,等. 三峡下游不同类型分汊河段冲刷调整特点分析 [J]. 水力发电学报, 2011, 30(3): 109-116.
