黃建宇
摘 要:紅燈磧是長江上游典型的卵石灘險,具有急,淺,險的復(fù)雜水流條件。自向家壩水電站運行以來,在下游產(chǎn)生新的非恒定流,水位變化劇烈,水流條件復(fù)雜。根據(jù)多年的測圖資料,對比分析紅燈磧在向家壩水電站運行后的地形沖淤變化、深泓線變化、灘險演變和典型斷面地形變化,得出向家壩水電站的運行對紅燈磧河床演變的影響,并提出了相應(yīng)的整治措施,為紅燈磧河道今后的整治提供了參考。
關(guān)鍵詞:紅燈磧 河床演變 沖淤變化 整治措施
1.河道概況
紅燈磧?yōu)┪挥谏嫌魏降览锍?55.7k m,屬井口水道(953.0 -962.0km),系以中洪水險、枯水上急下淺的險灘,灘段處在急彎河段頂點下游,平面呈”S”型的彎曲河勢。在上口有一長200m,寬50m的干堆窩縱臥江中,其下又有一系列散亂卵石堆。中洪水期,主流直沖干堆窩孤石,激起大浪和泡漩,流態(tài)極為紊亂??菟?,干堆窩與紅燈磧相對峙,水流急亂,縱比降2.6‰,最大流速4m/s,上下行船舶抱磧過緊易在磧邊檫淺,過松則有觸礁的危險。在下游有青龍磧暗潛,將河床分為兩槽。左槽為枯水航道,但水深僅1.8m,航道尺度不夠,嚴(yán)重礙航。
蘭敘段航道建設(shè)工程建上下順壩,敘瀘段一期航道建設(shè)工程中,按照Ⅲ級航道2.7m×50m×560m的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)疏浚過渡段淺區(qū),并對壩體進(jìn)行修復(fù),整治效果良好。目前上下順壩長度分別為158m、334m,壩頂高程分別為目前計算的灘段最低通航水位上1.21m、0.83m。
2.紅燈磧水道沖淤變化分析
對比2012年12月與2017年1測圖可看出,近年來紅燈磧河段整體表現(xiàn)為有沖有淤。主要淤積區(qū)位于河道中間和右側(cè)局部位置,里程954.5-955.6km和954.8-955.5km處靠近紅燈磧一側(cè)淤積明顯,最大淤積厚度達(dá)約5m;主要沖刷集中在河段左側(cè)中部和下部局部地區(qū),其中里程954.5-955.6km處靠近金堆子附近河道沖刷明顯,沖刷深度達(dá)3-10m,里程954-954.2km處沖刷明顯,最大沖刷深度達(dá)12m,主要原因為受人為采砂施工活動影響。主航槽河段呈現(xiàn)輕微沖淤,變化幅度不大,總體變化較小。
從上述河段河床沖淤變化可看出,除局部位置外整體河段近年來河床沖淤變化較小,向家壩蓄水以來無明顯累積性淤積,主航槽內(nèi)年際間河床地形較為穩(wěn)定,河床沖淤變化主要受上游來水來沙及人為施工活動等的影響。
3.紅燈磧水道深泓線變化分析
在上游向家壩等水電站建成前后,紅燈磧河段歷年深泓線的平面位置基本上保持穩(wěn)定,深泓位置和走向基本一致,兩條深泓線相互交織,擺動方向左右不定,與當(dāng)年的來水來沙條件有關(guān),變化幅度不大。但是局部還是有明顯變化,里程955.2-955.6km處深泓線向左岸發(fā)生了偏移,最大偏移了80多米。除了局部地區(qū),總體而言,近年來深泓縱斷面的水深也變化不大,總體變幅在0.5m以內(nèi),這說明了枯水主河槽的穩(wěn)定性。但局部地區(qū)仍有明顯的變化,對比深泓線的水深,可見在里程954.3-954.5km左右的深泓線水深升高了大概5m左右,表明附近航槽有較大的沖刷。
4.紅燈磧段橫斷面地形變化分析
從2012年和2017年兩年典型斷面對比來看,紅燈磧?yōu)┖拥罃嗝嬖诠こ糖昂缶植坑袥_有淤,整體變化較大。位于里程955.4km附近的1#斷面沖淤變化較大,平距200m附近的右岸局部淤積,淤積厚度在2m左右,平距350-500m附近的河段和主航槽有輕微沖刷,沖刷深度為1m左右。平距500-570m附近的河段局部淤積,淤積厚度為2m左右。平距600m附近的左岸局部沖刷較大,最大沖刷深度達(dá)到3m。位于里程954.9km附近的2#斷面,該斷面有沖有淤,平距240m附近的航槽局部有輕微淤積,淤積厚度在1m以下。右岸地形有局部沖淤,沖淤幅度在1m左右,總體變化不大,只有在右岸邊緣局部有較大的沖刷。平距350-550m左右的中間局部地形淤積較大,淤積厚度在2.5m左右。平距550-620m左右的左岸局部地形沖刷較大,沖刷深度最大達(dá)5m左右。總體來說,除了局部有較大沖淤外,主航槽河勢幾年來保持穩(wěn)定。
5.紅燈磧段灘槽變化分析
從2012年至2017年等深線平面位置年際變化可知,紅燈磧邊灘歷年變化不大;左岸岸線總體向岸邊金堆子遷移,遷移寬度在50米左右,左側(cè)邊灘面積明顯減少。紅燈磧中部954.7-955km附近的河段處生成了一個寬135m長260m左右的江心灘,紅燈磧附近的右岸岸線整體向航槽偏移,里程955.4-955.7km附近岸線向航槽偏移了50多米,里程955-955.4km附近岸線向航槽偏移了80多米,右側(cè)邊灘面積增加明顯。
紅燈磧主航道歷年變化不大,2012年主航槽2.7m等深線寬度只有110-275m左右。到了2017年主航槽2.7m等深線寬度達(dá)到了125m-445m左右,等深線變寬。2012年主航槽3m等深線寬度只有90-265m左右。到了2017年主航槽3m等深線寬度達(dá)到了110-440m左右,等深線變寬。2012年主航槽3.5m等深線寬度只有50m-245m左右。到了2017年主航槽3.5m等深線寬度達(dá)到了80m-435m左右,航槽整體變寬。里程954.5-955.4km金堆子附近河段受到人工挖沙等施工因素的影響,形成了一個長670m,寬37m左右的深槽。
6.整治方案和思路
6.1整治思路
該灘的主要礙航特性是淺。右岸紅燈磧與左岸金堆子、董壩對峙形成過渡段淺區(qū),淺區(qū)100m航寬內(nèi)最小水深僅1.0m。整治思路為疏浚淺區(qū),并在兩岸建設(shè)航道整治建筑物,增加開挖區(qū)沖刷力度,滿足Ⅱ級航道建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。
6.2整治方案
此灘主要礙航位置在過渡段淺區(qū),淺區(qū)長度為1400m。設(shè)計航槽沿深泓線布置,走向與目前航槽基本一致,上行船舶沿董壩上行至金堆子磧腦,過河至右岸紅燈磧,沿右岸上行;下行船舶枯、中水期循循河心偏右岸繞蛟魚嘴下行至干碓窩,入槽后偏左岸金堆子下行。洪水期循河心下行至李家碼頭,偏右岸繞蛟魚嘴,轉(zhuǎn)循河心至干碓窩,偏左岸下。
綜合考慮航槽布置、淺區(qū)的位置和范圍以及灘段水流等因素的影響。該灘主要通過疏浚措施對航槽內(nèi)水深不足的淺區(qū)部位進(jìn)行切除;為保證挖槽的穩(wěn)定,加高原建順壩,在左岸金堆子新建順壩1道,在右岸紅燈磧磧翅新建丁壩2道。
6.3工程設(shè)計
6.3.1平面布置
疏浚過渡段淺區(qū):疏?;€距航槽左邊緣線15.0m,基線為折線,長1450m,下口考慮對上行船舶的影響?;€距航槽線距離增大至22m。
加高已建順壩:本次設(shè)計保持原壩體平面位置,僅加高壩頂高程和加固壩根結(jié)構(gòu)。
新建順壩:在金堆子新建順壩1座。壩體總長307m,壩體頂寬3m,壩頭段10m放寬至5m。
新建丁壩:在紅燈磧磧翅新建丁壩2座。上丁壩長190m,其中勾頭段長37m;下丁壩長109m,其中勾頭段長45m。壩體頂寬均為3m,壩頭段10m放寬至5m。
6.3.2工程設(shè)計
疏浚工程區(qū):疏浚底高為設(shè)計水位下3.7m(以疏浚區(qū)下游末端設(shè)計水位控制)。施工超深0.5m,超寬4m,邊坡為1:3。
加高已建順壩:原建順壩壩體結(jié)構(gòu)均為拋石壩體+砼壩面,壩頂原設(shè)計高程為設(shè)計水位上1.21m、0.83m。本次設(shè)計將壩頂高程抬高至設(shè)計水位上2.5m。迎水坡1:2,背水坡1:3,壩頭坡1:4。
新建順壩:結(jié)構(gòu)為為拋石壩體+砼壩面。壩頂高程為設(shè)計水位上2.5m。迎水坡1:2,背水坡1:3,壩頭坡1:4。
新建丁壩:結(jié)構(gòu)為為拋石壩體+砼壩面。壩頂高程為設(shè)計水位上2.5m;勾頭段為平坡,壩頭高程為設(shè)計水位上2.5m,壩根高程為設(shè)計水位上3m。迎水坡1:2,背水坡1:3,壩頭坡1:4。
7.結(jié)語
長江上游宜賓至重慶航道等級正在從Ⅲ級提升至Ⅱ級,紅燈磧作為長江上游重點卵石灘段,應(yīng)重點研究該灘段的演變、水流特性。通過疏浚、炸礁等航道整治工程措施來改善水流條件、拓寬航槽、以滿足Ⅱ級航道的要求,為紅燈磧河道今后的整治提供了參考。
參考文獻(xiàn):
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