長(zhǎng)江窯監(jiān)河段航道整治一期工程效果及創(chuàng)新成果分析*

黃 偉(長(zhǎng)江航道局,湖北 武漢 430014)

長(zhǎng)江窯監(jiān)河段航道整治一期工程效果及創(chuàng)新成果分析*

黃 偉
(長(zhǎng)江航道局,湖北 武漢 430014)

介紹窯監(jiān)河段的基本概況,總結(jié)該河段航道治理的主要特點(diǎn)、初步成效、創(chuàng)新成果與基本經(jīng)驗(yàn),為其他類似河段的航道建設(shè)提供借鑒。

長(zhǎng)江航道整治;窯監(jiān)河段;工程效果

窯監(jiān)河段位于長(zhǎng)江中游下荊江河段,左岸為湖北省監(jiān)利縣,右岸為湖南省華容縣。河段上起西山,下迄太和嶺,全長(zhǎng)16km,是長(zhǎng)江中游重點(diǎn)礙航淺灘之一(見圖1)。歷史上,該河段因沖淤變化復(fù)雜,汊道主支易位,航道頻頻出淺,從而成為長(zhǎng)江中游的航運(yùn)卡口。每逢枯水季節(jié),該河段嚴(yán)重礙航局面對(duì)長(zhǎng)江航運(yùn)及沿江經(jīng)濟(jì)帶來(lái)了極大影響,也給航道維護(hù)部門造成巨大壓力。因此,對(duì)該河段航道的整治十分必要。

圖1 窯監(jiān)河段地理位置圖

一、河道概況

窯監(jiān)河段演變的主要特征為烏龜洲主支汊的周期性易位。20世紀(jì)50、60年代,主流自右岸萬(wàn)家臺(tái)至清泥灣一帶對(duì)岸窯集腦至煙家鋪一帶過(guò)渡,進(jìn)入烏龜洲左汊后貼左岸下行,左岸岸線崩退,左汊發(fā)展。1970-1974年,主流走烏龜洲,由于河段內(nèi)心灘、竄溝較多,水流較為分散,至1976 年,主流又恢復(fù)到烏龜洲左汊。1989年汛后,窯監(jiān)河段形成兩汊相持、爭(zhēng)流局面。1995年以后,主航道由烏龜洲左汊移至烏龜夾,并于烏龜夾入口處形成了三槽(三槽指位于烏龜洲與洲頭心灘之間的北槽、位于烏龜夾的中槽和右岸沿岸的南槽)(見圖2)。

圖2 窯監(jiān)河段整治前河勢(shì)圖

窯監(jiān)河段礙航問(wèn)題主要體現(xiàn)在“上淺下險(xiǎn)”?！吧蠝\”指分汊口門過(guò)于放寬,導(dǎo)致枯水季節(jié)烏龜夾進(jìn)口段河道寬淺,自然水深嚴(yán)重不足,槽口眾多,且疏浚后回淤嚴(yán)重;“下淺”指烏龜夾出口存在礙航亂石堆,航道條件逐年惡化,特別是2003 -2008年的五屆枯水期,礙航情況十分嚴(yán)重,最嚴(yán)重時(shí)每天有6個(gè)小時(shí)左右時(shí)間禁航疏浚,水上交通安全事故也時(shí)有發(fā)生。

2009年以來(lái),國(guó)家先后批復(fù)實(shí)施了窯監(jiān)一期工程和烏龜洲守護(hù)工程,一期工程的實(shí)施,有效遏制了三峽蓄水運(yùn)行后河勢(shì)河床的不利發(fā)展態(tài)勢(shì),控制了岸線的持續(xù)崩退,航道尺度大幅提高,右汊主航道由整治前“三槽爭(zhēng)流”逐漸趨于單一微彎航槽發(fā)展,通航條件明顯改善[1]。

二、工程建設(shè)情況

(一)整治目標(biāo)[2]

通過(guò)實(shí)施一定的工程措施,穩(wěn)定當(dāng)前的主支汊格局,塑造良好的灘槽形態(tài),將主汊烏龜夾整治成枯水期曲度合理、進(jìn)出口平順并相對(duì)穩(wěn)定的微彎航道,從根本上解決淺灘礙航問(wèn)題,提高航道尺度,改善船舶航行條件。

(二)整治原則[3]

一是塑造良好的洲灘形態(tài),鞏固以右汊為主汊的分汊格局。根據(jù)窯監(jiān)河段河床演變的規(guī)律,充分利用該河段目前烏龜洲及洲頭心灘相對(duì)高大完整的有利時(shí)機(jī),及時(shí)對(duì)烏龜洲洲體進(jìn)行守護(hù),抑制烏龜洲洲體的持續(xù)崩退,保持洲體穩(wěn)定,在不影響左汊分流比的情況下,進(jìn)而鞏固以右汊為主汊的格局。

二是整治和清障相結(jié)合,改善右汊進(jìn)出口航道條件。以烏龜洲和洲頭心灘為依托,通過(guò)護(hù)岸及筑壩等工程措施,塑造并穩(wěn)定右汊進(jìn)口段凹岸岸線,通過(guò)增加灘槽高差、減小主流的擺動(dòng)范圍,引流歸槽,束水攻沙,保證枯水期進(jìn)口淺灘滿足規(guī)劃的航道尺度。同時(shí)適當(dāng)清除右汊出口太和嶺附近江中礙航亂石堆,改善右汊出口的航道條件,消除存在的航行安全隱患。

三是遠(yuǎn)近結(jié)合,分期實(shí)施。先期實(shí)施總體整治工程中具備實(shí)施條件、能夠?qū)Ω纳聘G監(jiān)河段枯季航道條件、緩解目前枯季嚴(yán)重礙航局面起一定作用的一期工程,再通過(guò)跟蹤觀測(cè)、分析和研究,并根據(jù)三峽工程蓄水運(yùn)用后的實(shí)際影響及下階段河勢(shì)控制規(guī)劃的確定,待時(shí)機(jī)成熟后再實(shí)施后續(xù)工程。

(三)整治方案

一是對(duì)烏龜洲頭部、右緣以及尾部進(jìn)行守護(hù),制止烏龜洲繼續(xù)崩岸,維持烏龜洲的穩(wěn)定和本河段的河道格局。

二是在烏龜洲洲頭心灘上修建魚骨壩,對(duì)洲頭心灘進(jìn)行守護(hù)和加高、加固,封堵洲頭和心灘間竄溝,并與烏龜洲相接,促使洲頭心灘與烏龜洲聯(lián)成一體,塑造出曲率適度的凹岸岸線,并束窄分汊口門河寬,引導(dǎo)水流歸槽,提高淺灘的沖刷能力。

三是適當(dāng)清除太和嶺附近江中的亂石堆,加固太和嶺至鋪?zhàn)訛骋粠У陌毒€,以改善右汊出口航道條件,并穩(wěn)定窯監(jiān)河段出流條件。

三、整治效果與評(píng)價(jià)

(一)河道變化[4]

1.河勢(shì)、岸線。整治工程通過(guò)洲頭心灘魚骨壩工程,控制了北槽的分流及洲頭心灘灘體上竄溝的發(fā)展,使即將沖失的洲頭心灘得到穩(wěn)定,從而形成了穩(wěn)定的航道左邊界。在洲頭心灘魚骨壩束水攻沙的作用下,中槽航道條件明顯改善,南槽進(jìn)一步萎縮,從而形成穩(wěn)定的占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的主航槽。通過(guò)整治工程的實(shí)施,洲灘變得高大完整,右汊主航道由整治前的“三槽爭(zhēng)流”逐漸趨于單一微彎航道發(fā)展。通過(guò)整治工程的實(shí)施,窯監(jiān)水道洲灘沖淤趨于穩(wěn)定、河勢(shì)條件明顯改善(見圖3)。

圖3 窯監(jiān)河段整治后河勢(shì)圖

2.深泓線。工程前,進(jìn)口段深泓偏向右岸,在烏龜夾中槽附近深泓偏向新河口邊灘,工程后,進(jìn)口段深泓逐年向北偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)距離約120m,中段受洲頭心灘整治工程的影響,深泓線向南偏轉(zhuǎn)約200m,烏龜夾內(nèi)深泓線大幅北移,貼近烏龜洲右緣岸線,出口處主流右偏(見圖4)。

圖4 工程實(shí)施前后深泓變化圖

3.汊道分流比。整治以來(lái),窯監(jiān)河段左汊分流比有小幅加大趨勢(shì),由5.3%提高到6.5%,基本解決了監(jiān)利縣城的取水和枯水期小型船舶通航問(wèn)題。在洲頭心灘魚骨壩束水攻沙的作用下,中槽航道條件明顯改善,中槽分流比逐年加大,由83.3%提高到92.5%,而右汊南槽分流比相應(yīng)的由11.4%減小至1%,南槽進(jìn)一步萎縮,從而形成穩(wěn)定的占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的中槽主航槽(見表1、表2、表3)。

表1 窯監(jiān)河段汊道枯水期分流比統(tǒng)計(jì)表

表2 窯監(jiān)河段汊道洪水期分流比統(tǒng)計(jì)表

表3 窯監(jiān)河段烏龜夾內(nèi)分流比統(tǒng)計(jì)表

(二)航道條件變化[5]

為了充分掌握窯監(jiān)河段工程前后的航道尺度變化情況,依據(jù)有關(guān)航道維護(hù)測(cè)圖核查了近十年來(lái)枯水礙航期窯監(jiān)河段航道水深情況(見表4)。

由表4可知,在工程實(shí)施以前,枯水礙航期80m航寬內(nèi)3m深槽時(shí)通時(shí)斷,且以斷開居多。但在整治工程實(shí)施以后,航道條件改善明顯,在工程建設(shè)的當(dāng)年汛后(2009年10月),即達(dá)到3.0m×80m(航深×航寬,以下同)的航道尺度。之后,隨著整治工程效果的持續(xù)發(fā)揮,航道條件進(jìn)一步改善,枯水期航道基本上可以保持4.0m×100m的航道尺度。

表4 窯監(jiān)河段航道尺度統(tǒng)計(jì)表

在實(shí)施了烏龜夾出口太和嶺附近江中的礙航亂石堆清除工程后,礙航亂石堆頂部高程下降到航行基面以下4.5m,較大緩解了該處航道維護(hù)困難的緊張局面,枯水期3m深槽貫通加寬,彎曲半徑有所增加,流態(tài)平順,掃彎水現(xiàn)象消除,達(dá)到了2.9m×80m的整治標(biāo)準(zhǔn)。

(三)綜合效益評(píng)價(jià)[6]

窯監(jiān)河段作為長(zhǎng)江干線航道的組成部分,是長(zhǎng)江航運(yùn)高度關(guān)注的重要航段。工程實(shí)施以前,窯監(jiān)河段存在的主要問(wèn)題是“上淺下險(xiǎn)”,難以達(dá)到當(dāng)時(shí)的航道維護(hù)標(biāo)準(zhǔn),每年需要組織大量力量禁航疏浚,已成為“暢中游”的卡口航段。

在工程實(shí)施以后,能使代表船隊(duì)由1942kW+4 ×1500t和1942kW+6×1000t提高為1942kW+4 ×3000t和1655kW+6×1500t。確保大型船舶船隊(duì)在枯水期通過(guò)本航段時(shí)不再需要減駁、減載或者候槽航行,從而避免由此產(chǎn)生的運(yùn)力和營(yíng)運(yùn)損失,同時(shí)還能減輕枯水期航道維護(hù)的壓力,大大提高航道的通過(guò)能力。

綜上所述,窯監(jiān)河段航道整治工程的實(shí)施,不僅能夠促進(jìn)航運(yùn)事業(yè)的發(fā)展,確保上下游物資交流的順利進(jìn)行,滿足上下游工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展,而且能夠推動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,體現(xiàn)了良好的綜合效益。

四、技術(shù)創(chuàng)新

創(chuàng)新是推動(dòng)航道整治工程技術(shù)不斷進(jìn)步的動(dòng)力。本工程在實(shí)施過(guò)程中,依托項(xiàng)目建設(shè),積極開展新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝的試驗(yàn)研究。這些創(chuàng)新成果的推廣應(yīng)用,不僅確保了工程質(zhì)量,提高了施工效率,也豐富了長(zhǎng)江中游航道治理的技術(shù)手段。

透水框架促淤固灘、抗沖消能。窯監(jiān)一期工程在心灘灘體邊緣和刺壩背側(cè)等緩流區(qū)以及在刺壩壩頭、烏龜洲護(hù)岸迎流頂沖等急流區(qū),拋投布置了一定的透水框架結(jié)構(gòu),經(jīng)過(guò)幾個(gè)洪枯水期的試驗(yàn),整個(gè)心灘灘體明顯淤高長(zhǎng)大;而位于刺壩壩頭和護(hù)岸工程頂沖部位的透水框架則有效遏制了刺壩頭下游側(cè)沖刷坑的發(fā)展。實(shí)踐證明,透水框架結(jié)構(gòu)不僅能在緩流區(qū)起到促淤、護(hù)灘的作用,而且在急流區(qū)則起到減緩流速,增強(qiáng)了整治建筑物的抗沖能力[7](見圖5)。

單元排護(hù)灘效果好、施工高效。在烏龜洲洲頭,將單元系結(jié)砼軟體排新型結(jié)構(gòu)成功應(yīng)用與護(hù)灘。此種結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的系結(jié)砼壓載軟體排比較,其優(yōu)點(diǎn)有:預(yù)制件通過(guò)整體澆筑、整體鋪放,使得排體整體穩(wěn)定性好;預(yù)制件可以現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制、整體運(yùn)輸、整體吊裝,使得施工機(jī)械化程度高,人工用量較少,施工效率提高;從源頭上有效果地杜絕了偷工減料,確保了工程質(zhì)量。這種新型結(jié)構(gòu)在今后的航道整治工程中有著較高的推廣應(yīng)用價(jià)值(見圖6)。

圖5 透水框架固灘促淤汛后實(shí)際效果圖

圖6 單元排現(xiàn)場(chǎng)圖

鋼絲石籠護(hù)岸,綠色環(huán)保。本工程在烏龜洲洲頭護(hù)岸試驗(yàn)性地應(yīng)用了鋼絲網(wǎng)石籠護(hù)墊新型材料。使用的鋼絲均采用高爾凡防銹、防腐保護(hù)層,有效地延長(zhǎng)了鋼絲網(wǎng)籠的使用壽命,提高了工程的耐久性。另一方面,網(wǎng)籠內(nèi)填充的卵石可以就地取材,體現(xiàn)了當(dāng)前生態(tài)環(huán)保、綠色航道的科學(xué)發(fā)展的理念。[8]

工程實(shí)施期間,開展了大流速、高強(qiáng)度、高難度的中洪水水上沉排施工,在確保施工安全、質(zhì)量的同時(shí),延長(zhǎng)了航道整治工程有效的施工時(shí)間。應(yīng)用船載固定式和單兵移動(dòng)式遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)[9],保證了施工全過(guò)程、全方位的監(jiān)控管理,提高了管理水平。

這些新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝的應(yīng)用,豐富了長(zhǎng)江中游整治建筑物的結(jié)構(gòu)型式,顯著地提高了工程的耐久性能,為今后類似工程的實(shí)施積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

五、結(jié)語(yǔ)

窯監(jiān)河段地處湖北和湖南兩省交界處,航道整治工程建設(shè)環(huán)境異常復(fù)雜。施工過(guò)程中,參建各方通力合作,精心管理,優(yōu)質(zhì)安全地完成了各項(xiàng)建設(shè)任務(wù)。一期工程建成后,效果顯著,航道尺度達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,各類助航設(shè)施功能發(fā)揮正常,通航條件大大改善,取得了顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

[1]何傳金.長(zhǎng)江中游荊江河段航道治理思路、對(duì)策及初步成效[J].水運(yùn)工程,2012,(10):11-17.

[2][3]付中敏.長(zhǎng)江中游窯監(jiān)河段航道整治一期工程可行性研究報(bào)告[R].武漢:長(zhǎng)江航道規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院,2008.

[4]付中敏,劉奇峰,等.長(zhǎng)江中游窯監(jiān)河段航道整治一期工程效果分析報(bào)告[R].武漢:長(zhǎng)江航道規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院,2012.

[5]趙德玉,付中敏,王涵.窯監(jiān)河段航道整治一期工程方案試驗(yàn)研究和效果分析[J].水運(yùn)工程,2012,(10):57 -61.

[6]劉奇峰,黃偉.長(zhǎng)江中游窯監(jiān)河段航道整治一期工程竣工報(bào)告[R].武漢:長(zhǎng)江航道規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院,2012.

[7]王南海,張文捷,王玢.新型護(hù)岸技術(shù)——四面六邊透水框架群在長(zhǎng)江護(hù)岸工程中的應(yīng)用[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào),1999,(2):11-16.

[8]程鐵軍,張俊,李善奇,肖衎.生態(tài)護(hù)岸在航道整治工程中的應(yīng)用[J].水運(yùn)工程,2012,(10):128-131.

[9]譚昆,汪奇峰.遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控技術(shù)在長(zhǎng)江航道整治工程中的應(yīng)用[J].水運(yùn)工程,2012,(10):148-152.

U617

B

1672-9846(2013)03-0010-04

2013-03-20

黃 偉(1981-),男,湖北陽(yáng)新人,長(zhǎng)江航道局荊江航道整治工程建設(shè)指揮部工程師,主要從事長(zhǎng)江航道整治工程項(xiàng)目管理工作。