珠江水系北江干流樞紐壩下淺灘整治設(shè)計(jì)方案研究

商曉

摘 要：北江烏石至三水河口河段屬山區(qū)航道，建有水利樞紐3座，本文針對(duì)山區(qū)航道樞紐壩下航道的特點(diǎn)，提出了樞紐壩下航道整治的原則，結(jié)合北江干流整治工程實(shí)例，為山區(qū)航道樞紐壩下航道整治方案設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：北江 山區(qū)航道整治 樞紐

1.工程概況

珠江水系由西江、北江、東江水系及珠江三角洲組成，流域總面積45.5萬(wàn)km2。北江作為珠江水系第二大河流，屬山區(qū)河流，干流自源頭至三水河口全長(zhǎng)約470km，沿程已建有孟洲壩、濛里、白石窯、飛來(lái)峽、清遠(yuǎn)共5座水利樞紐。北江是粵北地區(qū)連接珠江三角洲及港澳地區(qū)唯一的水運(yùn)通道，水路運(yùn)輸歷史悠久，航運(yùn)地位突出。烏石至三水河口河段航道按內(nèi)河Ⅲ級(jí)、通航1000t級(jí)船舶標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，通航保證率98%，其中烏石至大塘180km河段航道水深2.5m，航寬600m，最小彎曲半徑330m，大塘至三水河口37km河段航道水深4.0m，航寬80m，最小彎曲半徑400m。

2.山區(qū)航道樞紐壩下航道特點(diǎn)

山區(qū)航道多數(shù)流經(jīng)山區(qū)和丘陵地區(qū)，具有水位暴漲暴落，河道坡陡流急等特點(diǎn)，在山區(qū)河流中，存在著急灘、淺灘、險(xiǎn)灘各類(lèi)灘險(xiǎn)，需通過(guò)整治以解除其危害，滿(mǎn)足航運(yùn)需要。近些年傳統(tǒng)的航道整治工程措施已難以顯著提升，一些山區(qū)河流通過(guò)建水利樞紐改善庫(kù)區(qū)通航條件，但也給回水變動(dòng)區(qū)及庫(kù)區(qū)壩上、壩下段帶來(lái)了一些新的航道問(wèn)題，同樣需要整治。

樞紐建成后，上游形成水庫(kù)，上游來(lái)沙大部分被攔淤在水庫(kù)內(nèi)，樞紐下泄水流含沙量很少，因此造成下游河床沖刷，這種沖刷逐步向下游延伸發(fā)展，直到形成新的沖淤平衡，沖刷才停滯。壩下游航道整治，除按照一般天然河流航道整治原則和方法外，要著重研究下游河床沖刷變形帶來(lái)的一系列問(wèn)題。

3.整治原則

樞紐壩下航道整治工程應(yīng)根據(jù)工程河段的航道特性、水流特點(diǎn)和航運(yùn)需求，制定整治設(shè)計(jì)原則：

（1）統(tǒng)籌兼顧，良好銜接。兼顧防洪、供水、發(fā)電、景觀以及航運(yùn)等功能，綜合開(kāi)發(fā)利用水資源，實(shí)現(xiàn)各方和諧統(tǒng)一。

（2）盡量利用節(jié)點(diǎn)和主導(dǎo)河岸。對(duì)河岸沖刷、深泓線貼近的主導(dǎo)河岸，因勢(shì)利導(dǎo)，適當(dāng)考慮護(hù)岸措施，以穩(wěn)定河勢(shì)。

（3）淺段整治的原則通常是采用疏浚、炸礁為主，整治為輔。通過(guò)疏浚、炸礁的手段達(dá)到設(shè)計(jì)的航道尺度，再結(jié)合整治建筑物調(diào)整河道的邊界和局部流速分布，穩(wěn)定航槽。

（4）布置整治建筑物時(shí)，盡可能照顧水利、環(huán)保、水保、漁業(yè)、沿線港口、企業(yè)等各方利益。

（5） 充分考慮跨河橋梁的影響，優(yōu)化橋區(qū)航道布置，確保航行船舶和橋梁的安全穩(wěn)定。

4.整治方案

北江烏石至三水河口河段建有水利樞紐3座，從上游至下游分別是白石窯樞紐，飛來(lái)峽樞紐和清遠(yuǎn)樞紐，另外在設(shè)計(jì)河段上游約2km有濛里樞紐。清遠(yuǎn)樞紐以上河段基本渠化。清遠(yuǎn)樞紐以下河段，九十年代以來(lái)由于無(wú)序采砂造成河床下切，水位下降嚴(yán)重，根據(jù)石角站近20年水位流量關(guān)系變化看，各級(jí)流量下水位降幅明顯，降幅在1～3m之間。礙航灘險(xiǎn)以水淺礙航為主，本文詳細(xì)說(shuō)明以下4個(gè)河段的整治方案：

（1）烏石～白石窯樞紐河段。河段全長(zhǎng)約39km，根據(jù)烏石～高橋洲河段河床演變分析，目前該河段除烏石電廠～烏石腩、大坑口火車(chē)站河段等淺段外其余水深普遍達(dá)到3.0m以上，較2001年測(cè)圖反應(yīng)的情況有較大改善，研究分析為河道自然演變和人為采砂的共同作用的結(jié)果，因此分析判斷該河段河床未來(lái)預(yù)計(jì)會(huì)以下切為主，且因樞紐之間回水銜接，設(shè)計(jì)河段的渠化航道特性明顯，工程措施主要考慮采用疏浚達(dá)到設(shè)計(jì)航道尺度要求，不布置新的整治建筑物，在樞紐回水銜接的情況下，利用現(xiàn)有右岸整治建筑物及邊灘作為整治邊界可達(dá)到整治作用。對(duì)于該河段其余水深不足區(qū)域，采用疏浚措施到達(dá)航道設(shè)計(jì)尺度。

（2）飛來(lái)峽壩下至倫洲河段。河段全長(zhǎng)約20km，期間經(jīng)過(guò)飛來(lái)峽峽谷。清遠(yuǎn)樞紐正常蓄水后回水銜接至飛來(lái)峽壩下，考慮清遠(yuǎn)樞紐設(shè)計(jì)蓄水位消落至10.37m的情況，根據(jù)2012年航道水深測(cè)圖顯示，該河段全線航道均能滿(mǎn)足2.5m水深要求，根據(jù)航道線布置需要拆除3座突出于位于整治線內(nèi)的丁壩部分壩長(zhǎng)。

（3）倫洲至清遠(yuǎn)樞紐河段。河段全長(zhǎng)約27km，屬于清遠(yuǎn)樞紐庫(kù)區(qū)航段，水深條件總體優(yōu)良。由于清遠(yuǎn)回水淹沒(méi)了原多數(shù)灘、洲和丁壩，河道水域變得寬闊，為保證船舶航行在樞紐發(fā)電泄流水位下調(diào)時(shí)的安全，對(duì)該河段內(nèi)原整治丁壩存在航行安全隱患的壩體進(jìn)行必要的拆除，共計(jì)拆除丁壩8座。另外對(duì)清遠(yuǎn)倫洲大橋、清遠(yuǎn)鳳城大橋、清遠(yuǎn)新北江大橋橋區(qū)水域的局部淺段采取疏浚工程，以達(dá)到設(shè)計(jì)航道尺度。

（4）清遠(yuǎn)樞紐至三水河口河段。河段全長(zhǎng)約56km，該河段90年代以來(lái)受人為采砂作用，水位全線下降，河床變化較為劇烈，根據(jù)二維水沙數(shù)值模擬研究成果，清遠(yuǎn)樞紐壩下水位未來(lái)預(yù)計(jì)將下切至0.46m左右，基本與三水河口水面線齊平。上世紀(jì)九十年代末，北江下游實(shí)施了Ⅴ級(jí)航道整治工程，沿程布置了眾多整治丁壩，其整治效果良好，但人為過(guò)度采砂水位下降，導(dǎo)致目前沿程丁壩高出設(shè)計(jì)低水位較多，普遍高出4m左右。石角至大塘自2007年以來(lái)因人為采砂作用，水深基本達(dá)到3.0m以上，大塘到三水河口37km水深基本達(dá)到4.0m以上，具有平原河道特性。對(duì)清遠(yuǎn)樞紐至三水河口的整治以疏浚工程措施為主，配合炸礁和切嘴等工程措施，達(dá)到設(shè)計(jì)航道尺度要求，充分利用原有整治丁壩，在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)航道尺度條件的情況下，保持原整治線不變，僅拆除丁壩1座。

5.結(jié)論

北江干流河段對(duì)樞紐壩下航道淺灘整治，采用疏浚為主，整治為輔的原則，通過(guò)疏浚工程提高航道水深，達(dá)到設(shè)計(jì)的航道尺度，再輔以整治建筑物調(diào)整河道的邊界和局部流速分布，維護(hù)航槽穩(wěn)定，減少航道回淤；對(duì)常年回水庫(kù)區(qū)航道、下游平原航道整治以采用疏浚、炸礁為主，拓寬和加深航道尺度，并結(jié)合必要的切嘴等措施，調(diào)順航道走線，保障航行安全。對(duì)于類(lèi)似的山區(qū)航道，宜根據(jù)航道特性、水流特點(diǎn)和航運(yùn)需求制定整治原則，設(shè)計(jì)相應(yīng)的整治方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]中鐵建港航局集團(tuán)勘察設(shè)計(jì)院有限公司.《北江（烏石至三水河口）航道擴(kuò)能升級(jí)工程初步設(shè)計(jì)》2014.9