三峽成庫后典型支流航運(yùn)條件及通航管理對策研究

胡艷進(jìn)　童思陳　許光祥　鐘　亮

【摘 要】分析了三峽水庫蓄水前后典型支流通航條件的變化，結(jié)合平面二維水流數(shù)學(xué)模型計算成果，系統(tǒng)研究了三峽成庫后典型支流的航運(yùn)條件。提出了三峽蓄水后典型支流-梅溪河的航道尺度規(guī)劃方案，給出了相應(yīng)的通航管理對策和措施。

【關(guān)鍵詞】三峽蓄水；支流；航道尺度；通航管理

Study on the navigation condition of the typical tributary river and its management countermeasures after the impoundment of the Three Gorges Project

Hu Yan-Jin，Tong Si-chen，Zhong-Liang

(Chongqing Jiaotong University Chongqing 400074)

【Abstract】analysis that change of typical tributaries navigation conditions of the Three Gorges reservoir before and after water storage. Plane with flat two-dimensional mathematical model of water flow calculation results, systematicly researched the typical tributaries navigation conditions of the Three Gorges after the reservoir-formation. puts forward a channel scale programme-planning of typical tributaries-MeiXi River after storage of Three Gorges water,and proposes corresponding transportation management strategies and measures.

【Key words】Three Gorges into a library; Tributaries; Channel scale; Transportation management

1. 引言

三峽庫區(qū)支流眾多，蓄水后庫區(qū)支流航道情況改變較大。先因水位不夠而無法通航的一些支流現(xiàn)已增加數(shù)百公里通航里程，形成了新的“黃金水道” ［1］。這些支流沿江兩岸大都是貧困山區(qū)，航運(yùn)對于這些地區(qū)的脫貧致富具有極為重要的意義。三峽蓄水雖為支流航運(yùn)提供了千載難逢的機(jī)遇，但相關(guān)研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于實(shí)際需要。鑒于此，本文采用現(xiàn)場查勘、實(shí)測資料分析、平面二維水流數(shù)學(xué)模型、水力學(xué)與河流動力學(xué)、航道整治、水庫調(diào)度理論等手段相結(jié)合的方法對三峽成庫前與成庫后主要支流特性進(jìn)行了綜合深入的研究。以典型支流(奉節(jié)梅溪河)為依托，研究了典型支流航道的水流條件變化、航道尺度分析、航道等級界定、航運(yùn)資源及其優(yōu)化；不僅可為相關(guān)航運(yùn)決策部門提供規(guī)劃基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)，還為類似庫區(qū)支流航道航運(yùn)資源的開發(fā)與可持續(xù)利用提供寶貴借鑒，具有重要現(xiàn)實(shí)意義和工程實(shí)際應(yīng)用價值。

2. 三峽成庫前典型支流航運(yùn)條件分析

2.1 地理位置。

三峽庫區(qū)較大的支流主要有嘉陵江、烏江、 梅溪河、草堂河、鳊魚溪、抱龍河、神女溪、香溪河、青干河、神農(nóng)溪、黃柏河等。 對嘉陵江、烏江的研究較多，本文不擬討論。根據(jù)庫區(qū)支流代表性，本文初步選擇梅溪河、朱衣河、草堂河等支流進(jìn)行分析。這幾條支流均屬奉節(jié)縣境內(nèi)。朱衣河、梅溪河和草堂河位于奉節(jié)長江北岸，是長江一級支流。朱衣河發(fā)源于奉節(jié)縣與云陽交界處仙女寺，在朱衣鎮(zhèn)口前注入長江；梅溪河發(fā)源于巫溪縣境內(nèi)，在奉節(jié)老城東注入長江；草堂河由汾河、石馬河兩大支流組成，主要支流汾河發(fā)源于奉節(jié)縣巖彎鄉(xiāng)平石村，與石馬河在白帝鎮(zhèn)匯合后流經(jīng)白帝城東注入長江。

2.2 航運(yùn)條件。

根據(jù)三峽成庫之前的實(shí)測資料，選取主要的代表支流朱衣河、梅溪河和草堂河進(jìn)行分析，分析結(jié)果表明成庫前這些支流大多為季節(jié)性通航，通航條件較差，比降大，通航保證率低，枯水期間基本不能通航，具體情況如下：

(1) 梅溪河：天然情況下梅溪河為季節(jié)性通航河流。中游多險灘急流，平均比降8.57‰，下游較平緩，平均比降2.75‰。最小航寬為8m， 航道水深0.5m， 航道最小彎曲半徑450m，最低通航保證率80%，通行載貨5～8t船舶。

(2) 朱衣河：天然情況下長江汛期河口～萬勝2.6Km河段季節(jié)性通航，平均比降16.3‰。航道寬40m，航道水深1.5m，航道最小彎曲半徑200m，最低通航保證率60%，可通行100t級船舶。

(3) 草堂河：天然情況下長江汛期河口～土地嶺3Km河段季節(jié)性通航，平均比降6.65‰。航道寬100m，航道水深1.3m， 航道最小彎曲半徑300m，最低通航保證率60%，可通行100t級船舶。

3. 三峽成庫后典型支流航運(yùn)條件變化

3.1 典型支流回水區(qū)范圍。

三峽成庫前，這些代表性支流大多為季節(jié)性通航，多數(shù)河段不能通航。三峽成庫后對梅溪河影響較大。在135m、175-155-145蓄水方案下，常年回水區(qū)和變動回水區(qū)范圍均有較大程度的增加。具體分析見下表1。

由表1可知，在三峽135m和175～155～145 m蓄水方案下，這些代表性支流回水范圍均有較大程度的增加，其中以梅溪河回水范圍增加最為明顯，135m方案下常年回水區(qū)回水范圍增加了15公里， 175～155～145m方案下常年回水區(qū)增加了20公里，變動回水區(qū)增加了24公里?；厮秶蠓鹊脑黾訉χЯ鞯暮竭\(yùn)條件起到了很好的改善作用。同時這些典型支流具有相同特點(diǎn)，常年回水區(qū)與變動回水區(qū)并存。因此，可選擇典型的重要支流進(jìn)行深入研究，從而將研究方法和成果推廣應(yīng)用于類似支流。 根據(jù)支流代表性，下文將梅溪河作為主要的研究對象。

3.2 航道水流條件的變化。

三峽大壩蓄水前后，支流梅溪河流速發(fā)生了很大的變化，為了研究三峽成庫后梅溪河的水流條件，本文通過建立貼體正交曲線坐標(biāo)系二維水流數(shù)學(xué)模型，對三峽蓄水典型調(diào)度過程、梅溪河特征洪水的組合情況進(jìn)行了計算。研究發(fā)現(xiàn)三峽成庫后水位、流速和比降均有較大程度的改變。

（1）流速減小。

蓄水前，流速一般為1～3 m/s，平均比降為0.18 ‰，以灘多流急據(jù)稱， 三峽成庫后，因水位抬高，過水?dāng)嗝嬖龃?，梅溪河流速很緩?平均流速在1 m/s以內(nèi)，實(shí)際上，從通航角度出發(fā).可將梅溪河內(nèi)回水按靜回水處理。

（2）比降降低。

蓄水前，中游多險灘急流，平均比降8.57‰，下游較平緩，平均比降2.75‰。三峽蓄水成庫后，常年庫區(qū)比降幾乎接近0，可按靜水處理。

（3）水位變幅減小。蓄水前因受汛期和枯水期的流量影響，加之峽谷河段的過水?dāng)嗝孑^小，梅溪河一年之中的水位變幅很大，成庫之后水位變幅減小明顯，水位變幅近乎為0，對通航水流條件改善起到了很大的作用。

綜上所述，三峽成庫后對梅溪河水流條件得到了明顯的改善，從通航角度可近似按照靜水處理。為后續(xù)研究及通航奠定了基礎(chǔ)。

3.3 典型支流航道條件變化。

天然情況下，梅溪河枯水期水面狹窄、水深淺；汛期由于長江回水頂托，河口以上部分河段河寬與水深才有所增加。三峽水庫蓄水后，梅溪河的河道尺度發(fā)生了很大變化，河寬與水深均有明顯增加，彎曲半徑也增加較為明顯，具體分析見表2。

綜上所述，三峽水庫蓄水后梅溪河航道的變化主要表現(xiàn)為水深大幅度增加，平均增幅為2倍以上，河寬與過水面積也有大幅增長，在順直河段增幅尤為明顯可多達(dá)4倍之多，半徑平均增加1.5倍以上，航寬、航深在窄深河段增幅相對較小，但也有較大程度的提高，洲灘河段增幅相對較大。鑒于航道條件的改善,航道尺度有必要重新進(jìn)行規(guī)劃。

4. 航道的等級界定

4.1 航道尺度影響因素。

由上文分析可知，三峽成庫后，航運(yùn)條件發(fā)生了很大的改變，流速變緩，水面比降降低，流態(tài)進(jìn)一步變好，航深平均增加2倍以上，航寬和過水面積也有較大程度增加，這些改變?yōu)槊废油ê匠叨鹊奶岣咛峁┝吮匾獥l件。同時由于相當(dāng)范圍河段處于常年回水區(qū)，對船舶的操作有利，其航道尺度和要求可以適當(dāng)放寬。

4.2 航道尺度確定。

通過詳盡統(tǒng)計三峽成庫后梅溪河沿程河段的航道尺度可以看出，自然狀態(tài)下其航道等級不高，高標(biāo)準(zhǔn)尺度的通航河段范圍較短。礙航河段主要分布在距河口5.7Km(偏巖子)、6.2Km(龍王廟))與14Km(王家老屋)等幾處。而在相對順直的河段航道條件十分優(yōu)越；其余河段主要礙航問題是彎曲半徑偏小，船舶安全航行通視距離不夠。但是，分析在最低通航水位(三峽壩前145m，吳淞基面)情況下各彎曲河段的特性可以發(fā)現(xiàn)，雖然彎曲半徑不足，但航寬相對較大。如菜子壩(4.2Km)、偏巖子(5.7Km)、龍王廟(6.2Km)、王家老屋(14Km)的航寬分別在160m、200m、230m和110m左右，且水流流速很緩，具有滿足較高航道尺度要求的可能。對于通視條件較差的河段，參照《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn) GB50139－2004》有關(guān)限制性航道尺度擬定的原則，并根據(jù)“內(nèi)河航道的最小彎曲半徑，宜采用頂推船隊長度的3倍或貨船長度、拖帶船隊最大單船長度的4倍”的規(guī)定，結(jié)合梅溪河規(guī)劃代表船型資料，在局部河段按限制性航道擬定梅溪河的航道尺度標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 通航保證率的確定。

根據(jù)中科院、清華大學(xué)與三峽梯調(diào)中心近期完成了《長江上游水庫群蓄水調(diào)度模擬決策支持系統(tǒng)》的研究［4］。選用1971年9月11日～1983年5月15日的歷史數(shù)據(jù)，統(tǒng)計出當(dāng)梅溪河河口水位為145m、155m、175m(吳淞基面)時，對應(yīng)的通航水位歷時保證率分別為100%、65.3%和17.9%。

由此可擬定出梅溪河的航道尺度如表3所示。

因此，三峽成庫后梅溪河的航道等級可擬定為：

(1)從河口到老屋包(0～5Km)為Ⅱ級航道，老屋包到生基梁(5Km～18Km)為Ⅲ級航道，生基梁到下莊子(18Km～20Km)為Ⅴ級航道，通航保證率100%。

(2)生基梁到高店子(18Km～21Km)Ⅲ級航道以及高店子到彈簧溝(21Km～23Km)Ⅴ級航道為季節(jié)性通航河段，通航保證率65.3%。

(3)彈簧溝到芝麻田(23Km～30Km)Ⅴ級航道為季節(jié)性通航河段，通航保證率17.9%。

5. 三峽成庫后典型支流通航管理及對策

三峽成庫后支流航道條件得到了根本的改善， 對新航道也提出了新的挑戰(zhàn)，面對新問題，必須解放思想，采取新的航道維護(hù)模式，新的維護(hù)管理思想和方法，以適用航道新的變化。

5.1 重新落實(shí)航標(biāo)配布。

成庫前使用的航標(biāo)體規(guī)格小，設(shè)標(biāo)密度大．科技含量低，成庫后如繼續(xù)使用則不能適應(yīng)庫區(qū)航道的新要求。因此有必要對航標(biāo)重新進(jìn)行配布，同時完善航標(biāo)配布后的管理工作，以確保航標(biāo)配布后，應(yīng)成立航標(biāo)站，定期對其進(jìn)行觀測和檢查，包括標(biāo)位是否到位、標(biāo)志結(jié)構(gòu)是否完好和牢固、顏色是否鮮明正確、燈器電源是否正常有效等。日常檢查周期與定期檢查時間需根據(jù)三峽水庫壩前水位實(shí)時調(diào)度確定。建立規(guī)范的值班制度和航標(biāo)質(zhì)量保證體系，及時發(fā)現(xiàn)與解決航標(biāo)存在的問題。在設(shè)立信號標(biāo)的河段，制定通行信號臺的控制指揮辦法。對岸上標(biāo)志、水上標(biāo)志進(jìn)行定期保養(yǎng)與維修，并及時更換電源。

5.2 加大航道保護(hù)力度。

三峽成庫后大大改善了支流航道的航運(yùn)條件，但支流航運(yùn)的開發(fā)需高度重視對航道的保護(hù)。

(1)要防止人為的破壞和侵害，包括對助航設(shè)施的破壞、偷竊、非法移動、亂設(shè)漁具、亂種水生植物、非法采石采砂等。

(2)注意觀測沿岸小支流的入?yún)R、溪口的沖積、山體的崩塌等對航道的影響。

(3)避免或減輕工程建設(shè)對航道的不良影響，包括修建臨河建筑物、過河建筑物、港口碼頭等。

(4)航道條件改善后，應(yīng)密切關(guān)注區(qū)內(nèi)行業(yè)開發(fā)與發(fā)展的規(guī)劃，如煤炭開發(fā)、漁業(yè)發(fā)展、果品基地規(guī)劃等的最新動態(tài)，嚴(yán)格控制其對航道的不利影響。

(5)建立持續(xù)系統(tǒng)的船員培訓(xùn)計劃和制度，規(guī)范船員的操作，提高船員素質(zhì)，使每個船員都能做到按規(guī)定線路和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)安全行船。

(6)以本研究為基礎(chǔ)，制定切實(shí)可行、科學(xué)合理的上、下行航線，并嚴(yán)格遵照執(zhí)行。

(7)規(guī)范打魚船、過河船的活動，控制其在特定時段、特定區(qū)間航行，并實(shí)時普及安全航行知識及有關(guān)規(guī)定，禁止無序作業(yè)。

5.3 加快有關(guān)航道技術(shù)資料收集。

各支流最高通航水位至135m水位之間的相關(guān)技術(shù)資料幾乎是空白，這給航道的維護(hù)和管理工作帶來了空前的難度。針對成庫后，航道、水流條件的改變．需要要加緊有關(guān)技術(shù)資料的收集、整理工作。

(1)盡快組織航道測量工作，以取得地形資料、相關(guān)水文資料及水流條件等基礎(chǔ)資料。

(2)盡快組織庫區(qū)河段實(shí)船試驗(yàn)，以取得實(shí)測船只航行資料，為后續(xù)管理工作奠定基礎(chǔ)。

(3)加強(qiáng)變動回水區(qū)淤沙航道觀測。成庫后回水變動區(qū)內(nèi)河床演變和泥沙淤積有所變化，必須加強(qiáng)觀測分析。

6. 結(jié)語

根據(jù)三峽水庫蓄水運(yùn)行后典型支流的實(shí)測資料，結(jié)合數(shù)學(xué)模型計算成果分析了三峽成庫后對典型支流的影響，分析結(jié)果顯示，三峽成庫后典型支流的河道可近似按靜水處理，河寬平均增大2倍與水深均有明顯增大，水流條件有極大的改善，常年回水區(qū)可到高店子至河口21Km處，流速由以往的3m/s到近似靜水 ，并存并在此基礎(chǔ)上提出了三峽蓄水后典型支流-梅溪河航道尺度建議規(guī)劃方案 。建議方案充分挖掘了梅溪河的航運(yùn)潛力，詳盡考慮了三峽不同特征運(yùn)用水位情況下的航運(yùn)條件，詳細(xì)給出了梅溪河沿程河段的航道尺度。對成庫后支流航運(yùn)管理提出了參考意見可為有關(guān)部門提供參考。

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［基金項(xiàng)目］研究得到重慶市教科委項(xiàng)目資助 (No.KJ080426)。

［文章編號］1006-7619（2008）06-24-343

［作者簡介］胡艷進(jìn)(1983- )，男，碩士研究生。