江流洲沙与两岸岸线间水文力学关系及应用

长江主泓道的南北摆动取决于上游、下游段的河床形态所决定的江流动力,同时也受汉水入江的河床形态影响,汉水下游的改道并直接影响到沙洲的变迁。如明代成化年间汉水下游的改道,即在郭师口与排沙口之间的截弯取直,使得汉水下游入江河段较前大为顺直,流速加快,对江中沙洲可能有冲刷作用。

随着长江主泓道的南北摆动,造成江流水文动力特性的改变,致使武汉南北江岸呈现坍刷与堆淤两种现象交替出现的变迁过程。而南北江岸岸外有无沙洲护岸直接关系到武昌、汉阳二府府城城垣的安全与否。

如汉阳府境,“大江东北流,环境二百里,去城仅咫尺。诗云,滔滔江汉,南国之纪。言纪夫南国也,曩江岸有刘公洲障之,去水略远。百年以来,洲既沦没,岸亦崩洗。城郭剥肤,势且不测”^[13];武昌府江夏县境,大江“逼绕会城,旧恃金沙洲障之。迩来洲徙,水泛横流,直冲江岸,侵啮城址,岸石崩弛”^[14];“而聚洼之处,(汉阳府)城根半在水中,向赖城南之鹦鹉洲以为外障。今洲已湮没,外无捍御。江水直洗堤脚”^[15]。

据上可知,汉阳府南纪门一带城垣恃刘公洲以护岸可保无虞,随着刘公洲的逐渐坍没无存,该处城垣也日益告警,后随着新淤沙洲的出水成陆,有关城垣告警的记载又渐消弭,而隔江对岸的武昌府城则开始告急。类似事例不胜枚举,如此不断反复。

上述时人对洲沙淤消水文力学原理的理论总结,其目的就在于通过阐述该原理,并以明末左良玉人工促成沌口沙洲形成一事为实例,建议再造新刘公洲为屏蔽,以保护汉阳府府城东南城址不受江水冲洗侵蚀,其论如下：(www.xing528.com)

按如秦志之言,则此洲(指刘公洲)直跨府城东南,捍江涛而聚贾舶,为利久远。乃今南纪、朝宗两门之外,不盈寻丈,即涉长江。昔人之荻苇繁茂、夹沙缠护者,今且化为洪波浩流矣。止有小碛微见于隆冬水涸之时,雪消冰泮即已渺然无迹,安足恃哉。江岸洗啮,剥城及址。往日之忧在输养,今日之忧在郡邑。虽复汲汲以修理江岸为要务,而其势其害终无已也。为今计者,在此洲之复淤而已。洲若复淤,则江流必杀折而东注,江岸可以无吞陷之虞。且十年之间可仍如刘公旧迹矣。然议者谓,大江之中,安能令此洲自无而有,自小而大?则复淤之说甚妄。不知事理有最易者。凡江中洲渚多由浮沙旋拥以成……虽天工所在,实可以人力为也。崇祯之末左帅良玉驻军武昌……二十年来,(洲)且广数十丈矣。夫沌之入江,水性迅逼,然且沙泥附物,而淤成小渚。况此洲尚有遗址,施工更易。若能于水涸之后,堆积铁石,委以败舰于遗址之上。一则捍水东去,一则积塞泥沙。不四五年,洲可如故也。洲既渐大,江水之在城南者势必弱小,江岸可渐以阔,而城隍可渐以固。渔薪之利又其小者矣。夫言之非难,创始为难。悠悠籍籍,总少成功。舍此不图,而云力修江岸、急固城隍,亦岁计耳。安能永保无虞哉?^[16]

在这里,论者认识到近岸之沙洲对沿岸岸线及城垣有屏蔽护岸作用,即“洲若复淤,则江流必杀折而东注,江岸可以无吞陷之虞”一句所揭。实际上就是说近岸形成沙洲后,主泓道就会摆向对岸,于是己岸成淤涨之势而对岸成侵蚀之势。针对有人提出的“大江之中安能令此洲自无而有,自小而大”,认为让沙洲再次淤出来的想法“甚妄”的观点,论者进一步阐述了沙洲形成的原理,此已如上述。为了说明再造刘公洲的可行性,论者并将沌口沙洲与刘公洲二处的水文动力特性作了对比。他认为,在沌水入江处水流非常湍急,在左良玉采取措施人为干预下,尚且可以淤出沌口沙洲;何况刘公洲处尚有遗址可寻,进行人为干预的话,施工应该更容易。

近岸如淤出沙洲并壮大后,岸线往外淤涨延伸,城垣也就远离江岸,不会遭到江流掏蚀冲刷,自然牢固了。“洲既渐大,江水之在城南者势必弱小,江岸可渐以阔,而城隍可渐以固”,这一句进一步说明了这一点。总结人工干预促使沙洲形成并壮大的经验,驳斥无知人士认为大江中的沙洲演变非人力所能干预的观点,指出与其花费大量人力物力去急着维修沿江堤岸和巩固城垣,不如人为干预使刘公洲再次淤涨壮大以护岸。

这些都说明了当时人对江流水文动力特性的科学认识,即江流对凸凹两岸的不同的淤积作用和刷蚀作用。具体而言,就是江流对江岸凹岸岸线城垣的刷蚀作用,以及凸岸岸线外沙洲对沿岸城垣的屏蔽护岸作用。