右江那加灘航道整治通航水位分析

吳建平　陳龍

【摘 要】針對右江那加灘航道存在的問題，我們根據(jù)右江水文站、水利樞紐的水文資料以及那加灘實測水位、流量資料，對那加灘進行了詳細的通航水位分析，確定了該灘的最低通航水位，并提出了該灘的航道整治技術(shù)措施。實踐證明，通過整治后的那加灘實現(xiàn)了現(xiàn)有較為有利的通航條件。

【關(guān)鍵詞】右江那加灘；通航水位；分析

0.引言

我國水運資源豐富，水運的發(fā)展對促進經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展發(fā)揮著重要的作用。但是我國內(nèi)河水運發(fā)展水平與國民經(jīng)濟和綜合運輸體系發(fā)展的要求仍然存在較大差距，各地區(qū)發(fā)展不平衡。廣西擁有得天獨厚的水運資源，但并沒有發(fā)揮其重大的作用，其中一部分原因是山區(qū)河流航道條件的復雜性。右江是一條山區(qū)性河流，河道蜿蜒曲折，淺灘密度較大。右江那加灘由于采挖沙船的無序亂采濫挖，使原有的部分導治建筑物坍塌，沙洲沖毀貫通，汊道擴寬，造成航道水深不足而影響船舶航行。為了改善那加灘的通航條件，我們根據(jù)隆安水文站和隆安航道站的水文資料、隆安港碼頭和那加灘同步觀測資料以及金雞樞紐下泄流量資料，通過水位與流量相關(guān)分析、水位相關(guān)性分析、整治河段水力計算等多方面進行分析，最后提出了該灘的航道整治措施。通過枯水期的實際水文觀測和掃床檢驗，那加灘航道整治使該灘段通航條件獲得實質(zhì)性的改善。

1.那加灘概況

那加灘地處廣西右江下游隆安至三江口段，位于隆安縣丁當鎮(zhèn)白馬圩附近，灘尾距南寧市民生碼頭83公里，航道里程為南寧～百色0+83km，現(xiàn)通航道維護尺度：1.2米×22米×150米。該灘全長約3000米，河床地質(zhì)為巖石底質(zhì)沙卵石表層，長期以來灘中部有一較大的江心洲，河道在此段分為左右兩汊，左汊河床較高，且有舊壩封堵。當枯水期該灘上游白馬航道站碼頭水位高于設計最低通航水位時，左汊河道有少量水流通過；當白馬航道碼頭水位低于設計最低通航水位時河道水流幾乎集中于右汊，右汊為該灘段枯水期航道。

那加灘自六十年代整治后，其枯水期航道基本達到通航維護尺度，通航保證率達到98%以上。近幾年來，該灘洲尾段由于大量采挖河砂，人為造成深潭，江心洲一側(cè)原有的部分導治建筑物因采挖沙船的無序濫挖而局部坍塌，致使左汊水流在洲中部匯入右汊，造成灘中部局部流速過大，流態(tài)紊亂；且該灘受上游右江金雞水利樞紐人工調(diào)節(jié)運行影響，下泄流量逐日減少，枯水期灘中航道水深不足，航船無法滿載通過。

2.那加灘航道整治通航水位分析

2.1數(shù)據(jù)的來源

我們用于分析的樣本數(shù)據(jù)主要采用位于那加灘上游的隆安水文站、隆安航道站的水文資料和隆安港碼頭與那加灘水文同步觀測資料，總共收集整理到信息完整的3792個數(shù)據(jù)。以收集到的數(shù)據(jù)作為分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，并參考該灘河床演變資料和礙航特征進行深入的分析。

2.2數(shù)據(jù)的分析

2.2.1流量與水位線性相關(guān)分析

我們根據(jù)2010年11月-12月份的觀測資料，以觀測到的實測流量與其相應的水位值為參數(shù)進行相關(guān)分析，找出那加灘的水位流量關(guān)系，做Q-H關(guān)系曲線，并擬和的Q-H關(guān)系線性函數(shù)。如圖1所示：

觀察以上Q-H關(guān)系圖，顯然可知，隆安水文站和隆安港碼頭Q-H線性關(guān)系良好，但由于那加灘離隆安水文站比較遠，因此，點陣比較離散。根據(jù)以上擬合的Q-H關(guān)系線性函數(shù)，求出對應設計流量和水位如表1所示。求得最小設計流量為98.83m3/s，對應那加灘的設計水位為64.791m。

2.2.2水位線性相關(guān)分析

隆安碼頭水位觀測點在那加灘上游67km，右江在隆安碼頭到那加灘段匯入的小支流流量很小，僅為地表水，我們可以利用隆安碼頭的水位和那加灘的水位觀測值進行相關(guān)分析，找出兩觀測點水位的相關(guān)關(guān)系，從而推算那加灘設計最低通航水位及其對應的流量值。

根據(jù)隆安港碼頭和那加灘觀測的2010年11月-12月觀測的水位資料，做出兩水位站的水位相關(guān)關(guān)系圖如圖2（a）所示。由圖可知，隆安港碼頭、那加灘水位H-H關(guān)系圖點陣相對離散。再取每日8時水位數(shù)據(jù)，作出兩水位站的關(guān)系圖如圖2（b）所示。顯然，以上隆安港碼頭、那加灘水位H-H關(guān)系圖點陣仍顯得相對離散。

再根據(jù)2011年4月12日-15日晝夜觀測的水位數(shù)據(jù)，作出隆安港碼頭和那加灘水位過程線圖如圖3所示：

由圖3可知，隆安港碼頭由于離金雞樞紐比較近，水位受樞紐下泄流量突變影響相對敏感，而那加灘則相對穩(wěn)定；同時從上圖兩個水位站波動節(jié)點可知，兩者水位變動遲延約8至12小時。鑒于2010年11月至12月觀測的水位數(shù)據(jù)僅為8時至18時，故僅作出隆安港碼頭8時水位對應那加灘當日18時水位的關(guān)系圖，如圖4所示：

該圖點陣分布明顯向趨勢線靠攏，也就是說經(jīng)時延修正后兩水位站水位相關(guān)性還是比較好的。根據(jù)以上擬合的H-H關(guān)系線性函數(shù)，求得最小設計流量為98.83m3/s，對應那加灘的設計水位為64.791m，各站點對應的水位如表2所示：

2.2.3瞬時水位站同步觀測對比

通過收集金雞樞紐下泄流量數(shù)據(jù)，可觀察到2010年11月17日至24日時間段里金雞樞紐下泄流量基本穩(wěn)定在182立方米/秒左右。而在該時段里，進行了隆安港碼頭和那加灘瞬時水位觀測，觀測結(jié)果得出兩水位站同步水位觀測落差平均值為7.50米，但從金雞樞紐下泄流量過程圖（圖5）可知，在觀測過程中，18日和19日21時至23時，21日和23日下午14時至17時時段出現(xiàn)流量突變過程，故剔除樞紐流量突變數(shù)據(jù)后兩水位落差平均值為7.43米，再考慮到過流的時延影響，計算得兩者落差平均值為7.42米。以上數(shù)值與利用Q-H關(guān)系函數(shù)計算出流量在98.83立方米/秒時對應隆安港碼頭水位72.006米與那加灘水位64.791米的差值7.215米基本一致。

2.3水力計算

我們選取該灘11個計算斷面進行水力計算，采用水流連續(xù)方程和水流運動方程等恒定流方程式，計算那加灘航段航道整治開挖前后的水面曲線。先確定斷面數(shù)據(jù)，即根據(jù)已知地形圖和水位資料，算出實測水位下各個斷面參數(shù)；再根據(jù)實測坡降和流量，進行糙率計算；最后進行工作水位下的水面線驗算。經(jīng)過驗算，用計算糙率推算的水面線與實測坡降線一致。根據(jù)計算糙率成果，算出設計水位流量下的原河床水面線相關(guān)參數(shù)和疏浚后的水面線相關(guān)參數(shù)，進而得出那加灘右汊設計流量下的開挖后的水面線結(jié)果。如表3所示：

2.4航槽流速校核

我們通過設計水位時開挖后航槽（1.2*25米）和局部加寬航槽（1.2*25米，局部加寬5米）分別進行航槽流速校核計算。結(jié)果得出，在整治水位及通過右汊的整治流量為270m3/s，航槽最大流速為2.349m/s。顯然對航行影響不大，且灘尾段會處于沖淤平衡狀態(tài)，灘中和灘頭段則有局部沖刷狀態(tài)，但該段是砂卵石河床，經(jīng)過一定時間的沖淤調(diào)節(jié)后會達到新的沖淤平衡狀態(tài)。

3.航道整治工程措施及效果

那加灘礙航原因是灘頭段江心洲邊灘被采挖和被沖毀后過水斷面擴大，再加上灘尾段大量開采河砂，造成水流到灘尾段時水流分散及河床下切而引起跌水，水流坡降突然增大，灘中水流流速過大，灘頭段和灘中段航道水深不足而礙航。

基于以上通航水位分析，我們采取了下列航道整治工程措施：①調(diào)整原有左汊鎖壩頂面標高，增加低水位時左汊的分流量，使水流分流合理；②將已筑丁壩頂面標高降適當降低，以增加整治水位時挖槽的過水斷面，減小整治水位時航槽局部流速；③在灘尾處加筑洲尾順壩，以延長通航航槽水流降落距離，達到減緩水流集中降落的目的；④將灘中礙航石垅和礁石清除，并對落差較大的灘段航槽進行削坡處理，從而改善航槽水流流態(tài)，增加航槽水深等。

經(jīng)過枯水期時對那加灘進行流量、坡向、坡降同步觀測，航道整治后的那加灘航槽流速和流態(tài)得到改善，航槽維持穩(wěn)定，達到了實質(zhì)性的整治效果。

4.結(jié)語

根據(jù)右江隆安到那加灘河段的水文特點，通過資料全面的水位，流量觀測點以及同步觀測資料進行水位流量相關(guān)分析，確定需要整治的灘點的主要設計參數(shù)，并結(jié)合歷史整治情況以及該灘河床演變特征，提出相應的航道整治措施。通過整治后的實際觀測，該灘航槽維持穩(wěn)定，流速減緩，通航條件達到等級要求。上述通航水位分析方法和航道整治技術(shù)措施可以為山區(qū)河流的灘險整治工程提供參考。

【參考文獻】

[1]JTJ312-2003，航道整治工程技術(shù)規(guī)范[S].

[2]GB50139-2004，內(nèi)河通航標準[S].