荊江河段航道整治工程護(hù)灘設(shè)計思路分析

童凡　黃召彪　楊文玉

摘 要：護(hù)灘帶是近年來在長江航道整治工程中大量運用的整治建筑物，在“長江中游荊江河段航道整治工程昌門溪至熊家洲段工程”中亦較多的采用了這種工程措施。針對該工程護(hù)灘帶的設(shè)計思路，本文從護(hù)灘帶的類型、功能、平面設(shè)計方法、工程運用等方面進(jìn)行了分析說明。

關(guān)鍵詞：荊江河段 航道整治 護(hù)灘帶 設(shè)計思路

護(hù)灘帶是一種保護(hù)灘體，防止灘體被沖刷，束水歸槽，穩(wěn)定航道的整治建筑物，當(dāng)守護(hù)部位地形較低，位于水深較深處時又稱為護(hù)底帶。與丁壩、鎖壩、魚嘴等發(fā)揮束水攻沙作用的“進(jìn)攻型”整治建筑物相比，護(hù)灘帶一般以守護(hù)灘體為主，當(dāng)其軸線拋石厚度較大時，亦可發(fā)揮限制和引導(dǎo)水流的作用，類似于潛壩的功能。采取護(hù)灘措施，不僅工程較簡單，耗資較少，而且對河勢及防洪影響較小，可以收到事半功倍的效果。

隨著三峽工程開始蓄水運用，水庫攔截大量泥沙，受清水下泄的影響，水庫下游河床將發(fā)生長距離、長時段的沖刷和河勢調(diào)整。對于長江中游荊江河段，由于大多屬于沙質(zhì)河床，其沖積型河流航槽的穩(wěn)定性必須建立在洲灘高大完整的基礎(chǔ)上，三峽蓄水后的來沙減少，意味著灘體淤積體來源減少，一旦洲灘受沖切割，灘體難以恢復(fù)，河道將向?qū)挏\方向發(fā)展，航道條件將趨于惡化。若整治工程選擇航道條件惡化礙航時進(jìn)行，此時灘槽形勢處于對航道條件不利的態(tài)勢，要達(dá)到恢復(fù)和改善航道條件的目的，一般需要采取“進(jìn)攻型”的整治措施來調(diào)整航槽，如丁壩、鎖壩、魚嘴等整治建筑物，不但耗資大和工程實施難度大，而且對河勢及防洪的影響較大。對于那些易沖的洲灘，利用淺灘演變的有利時機，及時在灘體相對較完整、航道條件較好時采取保沙固灘，歸順?biāo)鞯拇胧?，可穩(wěn)定有利的灘槽格局，保持航道條件的穩(wěn)定。

基于以上認(rèn)識，“荊江河段航道整治工程昌門溪至熊家洲段工程”（以下簡稱大荊江工程）在多個水道采用了護(hù)灘帶這種工程措施，本文以大荊江工程初步設(shè)計階段的工作為基礎(chǔ)，對護(hù)灘帶工程的設(shè)計思路進(jìn)行分析。

護(hù)灘帶類型及功能

大荊江工程中設(shè)計的34道護(hù)灘帶，根據(jù)各水道的特點和工程作用的不同，在平面設(shè)計上可分為以下幾類：

1、間斷守護(hù)型

對于灘體變形以側(cè)蝕為主的邊灘守護(hù)，可布置數(shù)道條狀或條狀頭部帶勾頭段的護(hù)灘帶，形成護(hù)灘帶群，這種類型為條狀間斷守護(hù)型，如圖1所示。其功能在于守護(hù)邊灘同時調(diào)整水流流向，控制主流的橫向擺動，穩(wěn)定航槽以保持穩(wěn)定良好的航道條件。

2、集中守護(hù)和間斷守護(hù)混合型

對于受縱向水流迎流頂沖和較強烈的斜向漫灘水流共同作用的心灘，可采用頭部集中守護(hù)和中后段間斷守護(hù)相結(jié)合的方式，這種類型為集中守護(hù)和間斷守護(hù)混合型。其功能在于控制灘體形態(tài)，保持灘體束水歸槽的作用，形成較好的航道條件。

3、整體守護(hù)型

對于受縱向水流迎流頂沖和漫灘水流過于強烈的心灘，當(dāng)采用集中守護(hù)和間斷守護(hù)不足以保證灘體的高大完整時，為免整個灘體遭破壞，需要加大守護(hù)范圍和守護(hù)力度，對整個灘體進(jìn)行連續(xù)性不間斷的守護(hù)，這種類型為整體守護(hù)型。如圖3所示。其功能在于全面守護(hù)整個灘體，減小灘體的整體糙率，維持灘體的整體形態(tài)。

護(hù)灘帶平面設(shè)計方法

1、軟體排護(hù)灘原理

用軟體排護(hù)灘，主要是利用土工織物的保沙性、柔韌性來實現(xiàn)對沙質(zhì)河床保護(hù)的目的。從功能上劃分，軟體排守護(hù)區(qū)域可分為兩大部分：一是基本區(qū)（或稱為預(yù)期穩(wěn)定區(qū)），該區(qū)域河床不得因沖刷而發(fā)生變形；二是變形區(qū)（或稱為預(yù)留變形區(qū)），該區(qū)域的作用主要是防止變形區(qū)以外的河床變形波及到基本區(qū)。變形區(qū)功能的實現(xiàn)，一是要求在護(hù)灘帶外側(cè)河床沖刷過程中，變形區(qū)域排體能夠適應(yīng)河床變形，防止床沙從變形區(qū)域內(nèi)流失；二是防止基本守護(hù)區(qū)域內(nèi)床沙流失到變形區(qū)或變形區(qū)以外。護(hù)灘原理如圖4所示。

2、護(hù)灘帶寬度的確定

根據(jù)上述軟體排護(hù)灘原理，護(hù)灘帶分為預(yù)期穩(wěn)定區(qū)和預(yù)留變形區(qū)兩大部分。目前條狀護(hù)灘帶的預(yù)期穩(wěn)定區(qū)寬度一般設(shè)為30m寬，在功能上有特殊要求的按照平面要求的寬度確定。預(yù)留變形區(qū)寬度按照不同河床質(zhì)的沖刷坑最大深度進(jìn)行計算，荊江河段卵石河床的水道中設(shè)計的護(hù)灘帶，一般上游變形區(qū)寬度為30m，下游為60m，頭部為90m；沙質(zhì)河床的水道中設(shè)計的護(hù)灘帶，一般上游變形區(qū)寬度為60m，下游及頭部變形區(qū)寬度為90m。

3、護(hù)灘帶的平面布置

對于間斷守護(hù)型的條狀護(hù)灘帶群，考慮到此類型的護(hù)灘帶群實施后，在各護(hù)灘帶周邊可能會發(fā)生沖刷下沉，而護(hù)灘帶守護(hù)范圍內(nèi)的地形將維持原有高程或者淤積抬高，使得原來較平坦的灘面呈現(xiàn)處局部凸起的形態(tài)，此時護(hù)灘帶將起到類似壩體的作用，因此可參照丁壩群的布置原則對護(hù)灘帶的間距進(jìn)行設(shè)計，以形成合理的護(hù)灘帶群。

對于心灘頭部的集中守護(hù)型護(hù)灘帶，由于此部位通常會受水流的集中沖刷，且沖刷力度比灘體兩側(cè)要大，因此守護(hù)范圍較大，且外緣一般呈圓弧形以減小局部水流沖刷，如魚嘴形或扇形；對于心灘中下段的間斷守護(hù)型護(hù)灘帶，通常布置數(shù)條橫縱相交的條狀護(hù)灘帶，其中沿灘脊縱向的護(hù)灘帶較長，為護(hù)灘帶群的骨架；與之垂直布置的橫向護(hù)灘帶較短，其布置原則亦可參照丁壩群。

對于心灘的整體守護(hù)型護(hù)灘帶，則需根據(jù)灘體的形態(tài)進(jìn)行整體布置，一般頭部布置為魚嘴形或扇形。

工程運用

大荊江工程在枝江-江口河段、太平口水道、藕池口水道、萊家鋪水道、窯監(jiān)水道和鐵鋪-熊家洲河段中均有護(hù)灘帶工程，其中枝江-江口河段4道、太平口水道4道、藕池口水道7道、萊家鋪水道5道、窯監(jiān)水道6道、鐵鋪-熊家洲河段8道，共計34道護(hù)灘帶，具體如下：

大荊江工程中枝江水道張家桃園邊灘下段的2道護(hù)灘帶、江口水道吳家渡邊灘尾部的1道護(hù)灘帶、太平口水道臘林洲中部低灘的3道護(hù)灘帶、藕池口水道陀陽樹邊灘的4道護(hù)灘帶、萊家鋪水道桃花洲邊灘的3道護(hù)灘帶和萊家鋪邊灘的2道護(hù)灘、鐵鋪水道廣興洲邊灘的4道護(hù)灘帶和熊家洲水道右邊灘的4道護(hù)灘帶等，均屬于條狀間斷守護(hù)型護(hù)灘帶，主要對各水道的邊灘進(jìn)行守護(hù)。

大荊江工程中藕池口水道倒口窯心灘的3道護(hù)灘帶屬于集中守護(hù)和間斷守護(hù)混合型護(hù)灘帶，主要是對倒口窯心灘進(jìn)行守護(hù)。

對于心灘的守護(hù)，為引導(dǎo)縱向水流兼顧守護(hù)灘尾，保持灘體形態(tài)，需加大守護(hù)范圍至灘體的下部，布置一條沿灘脊縱向下延至心灘尾的護(hù)灘帶。大荊江工程中江口水道柳條洲尾的1道護(hù)灘帶、太平口水道三八灘中下段的1道護(hù)灘帶屬于此類。

結(jié)語

本文對大荊江工程中應(yīng)用的護(hù)灘帶工程進(jìn)行了總結(jié)，針對這些護(hù)灘帶的設(shè)計思路，從護(hù)灘帶的類型、功能、平面設(shè)計方法、工程運用等方面進(jìn)行了分析說明。護(hù)灘帶是近年來才逐漸采用的整治建筑物，其功能和作用較為明確，但一些參數(shù)的確定仍顯得粗略，還需進(jìn)一步研究以便規(guī)范設(shè)計。

（作者單位：長江航道規(guī)劃設(shè)計研究院）