珠江三角洲網(wǎng)河區(qū)航道整治關(guān)鍵技術(shù)研究

羅敬思 謝凌峰 申其國(guó)

摘 要：根據(jù)20世紀(jì)80年代以來(lái)珠江三角洲網(wǎng)河區(qū)河床的演變情況，提出了以疏浚為主的航道整治新思路，并對(duì)新思路的適應(yīng)性進(jìn)行分析，最后結(jié)合工程實(shí)例，給出了新思路在不同類(lèi)型淺灘整治的關(guān)鍵技術(shù)。結(jié)論可供類(lèi)似航道整治工程參考。

關(guān)鍵詞：珠江三角洲網(wǎng)河區(qū)；航道整治；淺灘；疏浚

中圖分類(lèi)號(hào)：U617.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006—7973（2016）08-0058-03

1 整治新思路的提出

在二十世紀(jì)八十年代以前，珠江三角洲大部分河道位于潮流界以上，徑流量大，河道整體處于淤積發(fā)展期。因此，航道整治一般采用平原河流的整治方法和整治思路，即以筑壩為主的工程措施，如東平水道的航道整治、西江下游航道整治工可階段時(shí)的整治措施等。

根據(jù)珠江三角洲河床演變分析，自二十世紀(jì)八十年代以來(lái)，珠江三角洲網(wǎng)河區(qū)河道取砂嚴(yán)重，使得網(wǎng)河區(qū)中上部砂質(zhì)河床區(qū)的河床大幅度下切，河道不但深槽變深，邊灘也大量消失成為深潭。這使原以丁壩為主的整治構(gòu)筑物失去邊灘依托，不利于丁壩的穩(wěn)定，而且筑壩等工程群體會(huì)增加汊道的阻水面積與沿程阻力，可能引起汊道的局部卡口，造成汊道委縮，使整治效果適得其反。因此，需采用新的整治思路才能適應(yīng)河道水沙條件的變化。

近期，珠三角網(wǎng)河河道由取砂初期的局部深潭變成長(zhǎng)河段河床下切，再經(jīng)洪季洪水的作用后，河床整體下切平整，現(xiàn)珠江三角洲中上部河道大部分成為深水河槽，只在部分分汊河道、橋區(qū)遺留少數(shù)淺灘。這使采用大型挖槽進(jìn)行淺灘疏浚以調(diào)整河道水流動(dòng)力成為可能。

2 新思路的適應(yīng)性分析

珠江三角洲水道縱橫交錯(cuò)，網(wǎng)河區(qū)河道的整治會(huì)影響到其他河道的變化，需系統(tǒng)分析。因此，在珠江三角洲網(wǎng)河區(qū)河床普遍下切、來(lái)沙減少和潮汐動(dòng)力增強(qiáng)的條件下[5]，采用疏浚為主以大幅提高航道尺度的整治措施需分析其適應(yīng)性。

2.1 疏浚大幅提高航道水深的可能性分析

在長(zhǎng)河段、淺灘眾多的情況下，珠江三角洲高等級(jí)航道網(wǎng)需要較大幅度提高航道水深，一般是從Ⅵ～Ⅶ級(jí)提高至Ⅲ級(jí)及以上，提高的航道水深達(dá)1.5～3.0m以上，如西江下游航道整治工程需從2.5m提高至6.0m、蓮沙容水道從2.5m提高至4.0m，如果以傳統(tǒng)的“束水沖沙”理念從淺灘水深通過(guò)壩工的沖刷成倍增加航道水深，由于在航道沖刷加深的過(guò)程中，河流斷面產(chǎn)生重大變化，斷面積不斷增大，斷面流速不斷降低，動(dòng)力大幅降低，其初始水流動(dòng)力應(yīng)相當(dāng)大，這在不增加流量作為動(dòng)力因素的前提下，只靠整治工程調(diào)整斷面形態(tài)和水流分布是難以達(dá)到，這只會(huì)對(duì)河道帶來(lái)嚴(yán)重的不良影響。

疏浚工程以基建性挖槽通過(guò)一次性開(kāi)挖航槽斷面，使淺灘水深大幅增加，航槽的斷面面積也相應(yīng)增加；開(kāi)挖后的斷面流速會(huì)有所降低，為使挖槽穩(wěn)定，減少回淤數(shù)量，可輔以一定的防淤整治工程。

2.2 浚深后水位是否下降分析

一般平原河流的大規(guī)模疏浚將造成河床下切和水面下降，并不一定增加河道的航行水深。

80年代以來(lái)，珠江三角洲網(wǎng)河區(qū)內(nèi)整治河段的河性產(chǎn)生了重大變化，枯水季節(jié)河道從以感潮區(qū)為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐猿绷鲄^(qū)為主，徑流的作用減弱、造床能力減小，潮流的影響隨之加大、造床能力增強(qiáng)，潮流上溯動(dòng)力加強(qiáng)。由于枯水期得到潮汐頂托補(bǔ)充，河段進(jìn)行大規(guī)模疏浚后，河床變深、河道斷面增大，枯水水面下降較小或不明顯，且枯水期流量增加，水動(dòng)力得到補(bǔ)充，設(shè)計(jì)水位在珠江基面±0.00m左右后不再下降，疏浚后斷面增加的深度與水深增加值基本相同的，這為珠江三角洲網(wǎng)河區(qū)采用疏浚大幅提高通航水深成為可能。

2.3 浚深后航道回淤分析

長(zhǎng)河道的大規(guī)模取砂以及上游水電樞紐的建設(shè)，使上游來(lái)沙明顯減少，特別是推移質(zhì)的運(yùn)動(dòng)明顯減少，開(kāi)挖后的河道斷面不容易回淤。另外，河道斷面擴(kuò)大后，河流的泄洪能力增強(qiáng)，同流量下的洪水位明顯下降，洪水的流速減少，河流主動(dòng)力居中，河流的河勢(shì)相對(duì)穩(wěn)定，這有利于航道水深的維持。

2.4 疏浚對(duì)汊道分流量的影響分析

珠江三角洲網(wǎng)河區(qū)河道密布、縱橫交叉、相互連通成網(wǎng)，一汊大規(guī)模疏浚后，將對(duì)相關(guān)汊道產(chǎn)生較大影響，包括對(duì)分流、分沙比等。因此，網(wǎng)河區(qū)河道的整治需從網(wǎng)河區(qū)的系統(tǒng)進(jìn)行分析研究，合理控制開(kāi)挖疏浚規(guī)模，可適當(dāng)調(diào)整分流比。

根據(jù)網(wǎng)河區(qū)航道整治的經(jīng)驗(yàn)，局部的裁彎切嘴工程主要調(diào)整河道的局部阻力，對(duì)分汊河道的影響較??；而長(zhǎng)河道的筑壩和疏浚調(diào)整的是河道的沿程阻力，其影響較大。對(duì)連接主要泄洪汊道的河道的整治，通過(guò)疏浚增加航道尺度會(huì)減小河道的沿程阻力，增加河道的分流量，有利于航道的維持；而采用丁壩群等整治構(gòu)筑物進(jìn)行整治則會(huì)增加沿程阻力，減少分流量。

2.5 疏浚使兩汊通航的可能性分析

傳統(tǒng)上，整治分汊河道淺灘的方法采用“強(qiáng)干堵支”整治的思路，即集中水流動(dòng)力，選擇一汊通航，另一汊為副汊，如東平水道新沙洲淺灘的整治。但珠三角網(wǎng)河區(qū)兩岸經(jīng)濟(jì)均比較發(fā)達(dá)，分汊河道的兩岸均為城市或港區(qū)，通航價(jià)值均較高，選擇一汊為主通航汊道后，對(duì)另一汊的城市及港口的發(fā)展相當(dāng)不利。

近年珠三角網(wǎng)河區(qū)河床大幅下切，兩汊水深和航寬均基本達(dá)到設(shè)計(jì)水深的要求，而潮量的補(bǔ)充使河道的水動(dòng)力增加，特別是枯季，落潮流量增加較大，使擴(kuò)大后的河道斷面得以維持。上游來(lái)沙量的減少，特別是推移質(zhì)泥沙的減少，兩汊的航道回淤相當(dāng)少，這使兩汊通航成為可能。

綜合上述分析，結(jié)合東莞水道、蓮沙容水道和西江下游航道整治的經(jīng)驗(yàn)，采用以疏浚為主的整治思路在后期建設(shè)的航道整治項(xiàng)目中得以全面應(yīng)用，包括順德水道和甘竹溪水道、東平水道二期、崖門(mén)水道等等，且各項(xiàng)目均取得較好的整治效果：航道達(dá)到設(shè)計(jì)尺度、回淤量很少、航槽穩(wěn)定，珠江三角洲現(xiàn)代航道網(wǎng)基本建成（除磨刀門(mén)外）。因此，以疏浚為主的整治思路適合新時(shí)期水沙條件下的珠江三角洲網(wǎng)河區(qū)的航道建設(shè)，也是全面建成珠江三角洲現(xiàn)代航道網(wǎng)的關(guān)鍵。

3 新思路在不同類(lèi)型淺灘的關(guān)鍵技術(shù)研究

珠江三角洲的礙航淺灘，按河道形態(tài)一般可分為：①分汊河道淺灘，河道由江心洲分隔成兩汊或兩汊以上，易在洲頭、汊道或洲尾形成礙航淺灘，如西江的琴沙洲與太平沙、海壽沙等；②匯流口淺灘，在兩條或兩條以上河道的交匯處，由于水流條件復(fù)雜，流速一般較慢，易引起泥沙的回淤進(jìn)而形成礙航淺灘，如西江、北江的匯流處思賢滘；③彎道淺灘，珠江三角洲部分河道相對(duì)較彎曲，河面較窄，航道彎曲半徑的不足是提高航道等級(jí)的主要制約因素之一，如虎跳門(mén)水道等。

若按水流動(dòng)力作用可分為以下三類(lèi)：第一類(lèi)是強(qiáng)徑流作用的淺段，位于珠江三角洲網(wǎng)河區(qū)主泄洪通道的上段，其徑流作用較強(qiáng)、潮流相對(duì)較弱，主要為江心洲淺灘，如西江的太平沙和海壽洲；第二類(lèi)是徑、潮共同作用的淺灘，位于珠江三角洲網(wǎng)河區(qū)主泄洪通道的中段，徑流與潮汐勢(shì)均力敵，其河床抗沖性較強(qiáng)，如西江的潮蓮洲和百頃頭、沙灣水道的觀音沙、東莞水道的南丫涌等；第三類(lèi)是強(qiáng)潮流作用的淺段，位于珠江三角洲網(wǎng)河區(qū)的主泄洪通道的下段及分汊河道，其潮汐作用較強(qiáng)、徑流相對(duì)較弱，如虎跳門(mén)段的四頃、橫山和虎跳門(mén)口門(mén)段等。

對(duì)于不同類(lèi)型的淺灘，其航道整治的關(guān)鍵技術(shù)略有不同。

3.1 分汊河道淺灘整治

珠江三角洲網(wǎng)河是由眾多的江心洲分隔而成，如西江的墨硯洲、海壽沙、大平沙、潮蓮洲等。主要礙航淺灘與江心洲的存在有密切關(guān)系，這些江心洲的左右汊的分流比相差不大，也相對(duì)穩(wěn)定，由于水動(dòng)力不足，兩汊的水深均較單一河道的水深小，或由于水動(dòng)力的變動(dòng)，形成洲頭或洲尾淺灘。因此，分汊河道是航道整治的主要淺灘段，西江下游航道整治、蓮沙容航道整治等工程整治的主要淺灘大部分為江心洲引起的汊道淺灘。

在珠江三角網(wǎng)河的中上段河道整治中，對(duì)于大江心洲的分汊河道根據(jù)發(fā)展需要選擇兩汊通航。兩汊通航的關(guān)鍵技術(shù)是根據(jù)水沙條件變化合理選擇航線，采用以疏浚為主進(jìn)行整治，對(duì)局部淺段采用大型挖槽進(jìn)行開(kāi)挖以調(diào)整水流，并結(jié)合護(hù)岸等措施，重點(diǎn)保持洲頭及進(jìn)口段節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定。如容桂水道的海心沙、西江的太平沙、海壽沙等各汊道均取得良好效果。

由于水動(dòng)力條件及來(lái)沙條件的不同，傳統(tǒng)上的強(qiáng)干堵支、分汊分治、洲頭梳子壩等整治方法及措施應(yīng)慎重考慮，一般不宜采用。如東平水道的新沙洲淺灘，近期考慮泄洪要求對(duì)支汊的封堵石壩進(jìn)行拆除；又如西江的太平沙、海壽沙及百頃頭等均取消了原設(shè)計(jì)的洲頭梳子壩，工程取得良好效果。

3.2 匯流口淺灘整治

珠江三角洲網(wǎng)河區(qū)河汊密布，航線由多條河汊水道組成，各水道的連接處是河汊的交匯流口，各交匯流口一般形成銳角，航道的彎曲半徑較小，需采取一定的工程措施進(jìn)行治理才能滿足通航要求。西江下游航道整治中，典型的分流口有南華、百頃頭等；蓮沙容水道整治中，典型的河汊分匯口有板沙尾、火燒頭和八塘尾。這些分匯流口一般均處于淤積狀態(tài)，上世紀(jì)九十年代以前，分匯流口形成的三角形淤積體的淤長(zhǎng)速度較快，嚴(yán)重影響船舶航行，由于水流條件的復(fù)雜，采用各類(lèi)壩工的整治工程措施，對(duì)減少交匯處的淤積或增加航道的彎曲半徑的效果均不明顯。

從珠江三角洲整體的河床演變分析，上游來(lái)沙減少、水流動(dòng)增強(qiáng)、泥沙回淤的速率明顯減弱，采用疏浚結(jié)合切嘴的整治措施后，交匯流口的淤積量不大，因此，按合理的彎曲半徑，采用疏浚挖除匯流口形成的三角形淤積體是交匯流口淺段治理的主要工程措施，其關(guān)鍵是必須將交匯處的三角形淤積體全部挖除，利用交匯區(qū)的寬度布設(shè)直徑不小于1.5倍設(shè)計(jì)船長(zhǎng)的調(diào)頭圓以滿足船舶在較小彎曲半徑的彎道減速轉(zhuǎn)彎航行的需要；同時(shí)，利用漲落潮流的流向變化調(diào)整交匯流處滯流區(qū)的位置，改善水流條件，減少回淤。如板沙尾、火燒頭和八塘尾等匯流口在開(kāi)挖后的3年內(nèi)其回淤較輕微，基本滿足航行的需要。

不過(guò)，對(duì)于十字交汊的復(fù)雜交匯型淺灘的治理，宜適當(dāng)采用丁壩調(diào)整水流或潮流動(dòng)力軸線的位置，減少漲落潮流動(dòng)力軸線擺動(dòng)及其產(chǎn)生回流區(qū)的影響，如東莞水道南丫涌淺灘的治理，就是調(diào)整水流動(dòng)力軸線減少過(guò)渡段長(zhǎng)度和漲落潮時(shí)的水流動(dòng)力軸線擺動(dòng)，從而取得良好的整治效果，整治后至今15年，基本保持整治時(shí)的設(shè)計(jì)水深，回淤量很少。

3.3 彎道整治

珠江三角洲河道密集，部分河道相對(duì)較彎曲，河面較窄，主要航線由幾條水道組成，水道的連接較彎曲，航道彎曲半徑的不足是提高航道等級(jí)的主要制約因素之一，其航道整治應(yīng)以裁彎切嘴為主。如西江下游航道整治工程中，涉及航道裁彎切嘴工程有三處，均位于三角洲連接通道的虎跳門(mén)水道，其主要特點(diǎn)是位于三角洲的下段或靠近口門(mén)段，潮流作用明顯，徑流動(dòng)力較弱、河床的造床動(dòng)力也相對(duì)較弱；且由于航道等級(jí)較高，航行需要的河道斷面較大，一般航行需要的河道斷面均略大于水流泄洪需要的斷面及上下游的河道斷面或相差不大。

裁彎切嘴的航道斷面可按航行需要的斷面為主進(jìn)行設(shè)計(jì)，其航道斷面設(shè)計(jì)一般考慮三大因素：設(shè)計(jì)船舶航行時(shí)需要的航道尺度、河道泄洪時(shí)的河道斷面及上下游相鄰的河道斷面。根據(jù)白坭水道牛角灣切嘴工程和西江下游航道整治工程中三處航道裁彎切嘴工程的觀測(cè)，開(kāi)挖河道的斷面與上下游河道基本適應(yīng)，沒(méi)有明顯的沖刷或回淤，新開(kāi)挖的河道凹岸的沖刷和凸岸的回淤均不嚴(yán)重。

3.4 強(qiáng)徑流作用的淺段整治

在大量取砂后，強(qiáng)徑流作用的淺灘逐漸消失或改善，岸坡變陡，水流動(dòng)力軸線取直，水流沖刷力強(qiáng)。因此，航道整治疏浚的同時(shí)，還需增加護(hù)岸以加強(qiáng)岸坡或江心洲的保護(hù)。淺灘整治后的航道尺度可保持進(jìn)一步改善的趨勢(shì)，但岸坡的穩(wěn)定和保護(hù)將成為主要的關(guān)注問(wèn)題。

如西江下游航道整治中，琴沙洲與太平沙、海壽沙同屬第一類(lèi)強(qiáng)徑流作用的多汊淺灘，在工可、初步設(shè)計(jì)及施工圖設(shè)計(jì)階段均采用了以丁壩群整治的方案，布置了大量丁壩。施工階段，整治工程作了重大修改，取消了大部分丁壩，其中琴沙洲按施工圖實(shí)施；海壽沙只在洲尾段實(shí)施了3座丁壩而取消了尚未實(shí)施的其余丁壩，太平沙則取消了所有丁壩，均改為疏浚為主結(jié)合護(hù)岸的工程措施，對(duì)淺灘進(jìn)行開(kāi)挖。經(jīng)過(guò)近十年的實(shí)踐，琴沙洲航槽線布置與深泓線不太一致，可考慮增大彎曲半徑，重新調(diào)整航槽線布置；而太平沙與海壽沙淺段的河床均大幅下切，水深良好、航槽穩(wěn)定，形成優(yōu)良河段。

3.5 徑潮共同作用的淺灘整治

徑潮共同作用的河段，河床的抗沖性較強(qiáng)、人為取砂影響相對(duì)較小，該河段潮汐作用加強(qiáng)，淺灘處于改善階段。但是，采用丁壩群整治的河床仍難以發(fā)生較大沖刷，需通過(guò)疏浚達(dá)到航道設(shè)計(jì)尺度，同時(shí)，由于河面較寬，航槽會(huì)發(fā)生一定回淤，可適當(dāng)采用整治丁壩規(guī)整邊灘以利航槽穩(wěn)定。因此，該類(lèi)淺灘應(yīng)以疏浚為主，丁壩的主要作用是調(diào)整邊界。

如西江的潮蓮洲和百頃頭同屬第二類(lèi)徑流和潮流共同作用的分汊河道洲頭淺灘。航道整治的設(shè)計(jì)階段也采用了以丁壩群整治的方案，其中，潮蓮洲按施工圖實(shí)施，百頃頭淺灘沒(méi)有實(shí)施，而是在施工階段取消了百頃頭所有丁壩，采用了疏浚為主進(jìn)行淺灘開(kāi)挖。整治后，百頃頭淺段的河床大幅下切，水深良好、航槽穩(wěn)定，形成優(yōu)良河段；潮蓮洲淺灘也能維持通航水深，達(dá)到設(shè)計(jì)航道尺度標(biāo)準(zhǔn)，但由于洲頭壩過(guò)長(zhǎng)影響，曾發(fā)生船舶碰撞洲頭壩的事故。

3.6 強(qiáng)潮流作用的淺段整治

強(qiáng)潮流作用的淺段，河床以粉砂和淤泥為主、人為取砂影響很小，該河段的潮汐作用較強(qiáng)，采用整治丁壩（橫山及口門(mén)段）沒(méi)有明顯效果，過(guò)強(qiáng)的丁壩工程反而帶來(lái)不利影響。因此，這類(lèi)淺灘應(yīng)以疏浚為主，不適宜采用整治丁壩。

西江下游的四頃段和南門(mén)涌同屬第三類(lèi)以潮流作用為主的淺灘。航道整治中，四頃淺段采用了疏浚進(jìn)行淺灘開(kāi)挖，疏浚后航槽沖淤基本平衡，灘槽分布明顯，水深良好、航槽穩(wěn)定，整治效果較好。南門(mén)涌以丁壩群進(jìn)行整治，但筑壩工程完工后，水深仍較淺，整治效果未達(dá)到預(yù)期目標(biāo)；后又對(duì)淺灘進(jìn)行了疏浚，疏浚后航槽持續(xù)沖刷，航道達(dá)到設(shè)計(jì)尺度并得以維持，工程效果較好。

又如虎跳門(mén)口門(mén)河段，屬?gòu)?qiáng)潮流作用的汊道口門(mén)段。該河段先于1998年完成了筑壩和炸礁工程，至2000年該河段淤積較嚴(yán)重；2002年至2003年淺段進(jìn)行了疏浚，整治線內(nèi)航槽普遍沖刷，整治線外略有淤積，航槽穩(wěn)定，整治效果良好。

4 結(jié)論

文章還結(jié)合具體的工程實(shí)例，給出了以疏浚為主的整治思路在不同類(lèi)型淺灘的具體應(yīng)用：①分汊河道淺灘的整治關(guān)鍵是根據(jù)水沙條件變化合理選線，疏浚的同時(shí)還應(yīng)結(jié)合護(hù)岸等措施，以保持洲頭及進(jìn)口段節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定；②匯流口淺灘整治的關(guān)鍵是將交匯處的三角形淤積體全部挖除，十字交汊的復(fù)雜交匯型淺灘則應(yīng)適當(dāng)采用壩工以調(diào)整水流或潮流動(dòng)力軸線；③彎曲河道的整治應(yīng)以裁彎切嘴為主；④強(qiáng)徑流作用的淺灘整治也應(yīng)疏浚結(jié)合護(hù)岸，以加強(qiáng)岸坡與江心洲的保護(hù)；⑤徑潮共同作用的淺灘整治在疏浚為主的同時(shí)，可適當(dāng)采用壩工以規(guī)整邊灘；⑥強(qiáng)潮流作用的淺灘整治以疏浚為主，不宜采用壩工。

參考文獻(xiàn)：

[1] 潘玉敏， 李靜. 珠江三角洲近二十年來(lái)河床演變淺析[J]. 廣東水利水電， 2006年11月.

[2] 黃克中，鍾恩清，估算平原河流航道整治線寬度的理論與應(yīng)用[J].泥沙研究，1991年6月.

[3] 李靜. 珠江三角洲網(wǎng)河近20年河床演變特征分析[J]. 水利水電科技進(jìn)展， 第26卷第3期.

[4] 顧立忠，鄭國(guó)棟，李虎成，孫小磊. 珠江三角洲網(wǎng)河區(qū)工程群體對(duì)河流的宏觀影響研究[J]. 廣東水利水電， 2012年5月.

[5] 廣東省交通運(yùn)輸規(guī)劃研究中心，廣東省航道局，南京水利科學(xué)研究院，河海大學(xué)，廣東正方圓咨詢有限公司.珠江三角洲現(xiàn)代化航道網(wǎng)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究[R].廣州：廣東省交通運(yùn)輸規(guī)劃研究中心，2013.

[6] 詹世富，蔡志長(zhǎng).航道工程學(xué)（Ⅱ）[M].北京：人民交通出版社，2006.

[7] JTJ 312-2003，航道整治工程技術(shù)規(guī)范[S].