長江中游下臨江坪至陳二口河段航道尺度提升可能性探析*

余大杰，江媛媛，廖 陽

(長江宜昌航道局，湖北 宜昌 443000)

目前，長江上游涪陵李渡至中游宜昌下臨江坪河段最小航道維護(hù)水深為4.5 m，長江中游城陵磯至武漢長江大橋河段最小航道維護(hù)水深為4.2 m，而處于兩河段之間的宜昌下臨江坪至城陵磯河段最小航道維護(hù)水深不足4.0 m，呈現(xiàn)出典型的“兩頭深、中間淺”的格局，致使船舶在中、長距離運輸時，裝載能力難以充分發(fā)揮[1-2]。雖然陳二口至城陵磯河段存在蘆家河、枝江、江口等重點淺險水道，在沒有實施航道整治工程的前提下，枯水期僅能維持3.5 m的航道維護(hù)水深，不具備提升航道維護(hù)尺度的條件。但隨著陳二口松滋加減載基地的建成，船舶可在此進(jìn)行加減載，可以考慮利用航道條件較好的下臨江坪至陳二口河段的有利因素[3]，優(yōu)先提高該段的航道維護(hù)水深不僅有利于充分利用船舶裝載能力，也有利于提升該加減載基地應(yīng)用價值，是緩解航運壓力的必然需求。

為提高航道公共服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)水平，滿足宜昌、枝城、庫區(qū)等港口、船舶運輸單位和沿江企業(yè)對航運的需求，積極推進(jìn)“645”戰(zhàn)略目標(biāo)，踐行 “兩充分、一加強，提高航道維護(hù)尺度”總體思路[4]，在充分利用自然水深、整治和疏浚效果的基礎(chǔ)上[5]，根據(jù)下臨江坪至陳二口河段三峽175 m試驗性蓄水以來的水文資料，分析近壩河段水位流量關(guān)聯(lián)性及航道特點[6]，通過核查航道尺度和分析水下地形測圖，提出宜昌下臨江坪至陳二口河段航道維護(hù)尺度提升至4.5 m×150 m(水深×有效寬度)的可能性。

1 航道概況

宜昌下臨江坪至陳二口段全長約60.9 km航道。河段內(nèi)有清江入?yún)R、松滋河分流、關(guān)洲分汊，建有4座橋梁，即夷陵長江大橋、宜萬鐵路大橋、宜昌長江公路大橋、枝城長江大橋，在建橋梁2座，即宜昌伍家崗長江大橋和白洋大橋。本河段屬Ⅱ級航道，一類航標(biāo)配布，一類航道維護(hù)，共維護(hù)主航道60.9 km、緩流航道32.1 km。為便于分析，根據(jù)航道條件及河勢將下臨江坪至陳二口分為宜昌、宜都2個河段進(jìn)行分析研究。

1.1 宜昌河段

本河段屬于山區(qū)性河流向平原河流的過渡段，河道平面呈順直微彎形態(tài)，由于兩岸為山麓基巖和硬質(zhì)高臺階地，多年來河勢穩(wěn)定，河道平面形態(tài)變化甚小，河段枯水期水面寬一般為600～900 m，汛期700～1 700 m。航道水深均在4.0 m以上。但古老背水道上段范家臺一帶存在較多亂石堆，枯水期占據(jù)2/3的江面寬度，剩下的可通航水域?qū)挾葍H300 m左右，不僅古老背緩流航道在此完全被侵占，93#～92#過河標(biāo)之間過河航道也被擠南移。云池水道周家河邊灘亂石堆伸出較開，枯水期云池90#過河標(biāo)處的彎曲段航道有效寬度約300 m。

1.2 宜都河段

本河段地處丘陵地帶，岸坡主要由基巖質(zhì)、土石或硬土質(zhì)組成。河道平面形態(tài)成M形彎曲，河勢基本穩(wěn)定，此段有清江匯入。大部分河段航道水深在4.0 m以上，航道條件較好。但宜都水道在三峽蓄水以前航道條件較差，是中游枯水期淺水道之一，航道彎曲狹窄，茶店(88#過河標(biāo))處河道彎曲，茶店以下南陽磧橫臥河心，使航道變得狹窄。上淺區(qū)在茶店至三江河一帶，下淺區(qū)在南陽磧尾與沙壩灣之間。20世紀(jì)80～90年代，枯水期需要采取疏浚和清障等措施保證維護(hù)尺度；2003年2月，航道維護(hù)尺度一度緊張，通過縮窄航寬等維護(hù)措施保證了正常通航。三峽蓄水后，上淺區(qū)河床得到以沖刷，下淺區(qū)沙壩灣邊灘沖刷后形成新航槽，航道條件得以改善。

2 可利用水位分析

三峽2008年實行175 m試驗性蓄水以來，改變了壩下河段天然的來水來沙條件，壩下河段特別是宜昌至大埠街河段的水位受三峽水庫下泄流量的控制明顯，與三峽蓄水前天然狀態(tài)的來水來沙情況完全不同。由于宜昌及枝城流量及水位在下臨江坪至陳二口河段具有代表性，所以選擇以上2個水位站數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2015—2019年枯水期宜昌最小流量對應(yīng)宜昌站和枝城站最小水位統(tǒng)計顯示(圖1，文中不單獨標(biāo)注的則為相對航行基面高程)，宜昌枯水期最小流量從5 700 m3s穩(wěn)步上漲至6 100 m3s后，近2年維持在5 970 m3s。從宜昌水位和枝城水位最低水位線性變化趨勢判斷，未來幾年枯水期三峽下泄流量不出現(xiàn)巨大調(diào)整的情況下，以上2個水位站最低水位變化趨勢均表現(xiàn)為緩慢增長，宜昌枯水期最低水位基本穩(wěn)定在0 m左右(上下不超0.05 m)緩慢上漲，最低水位為-0.05 m(2016年2月)，枝城枯水期最低水位0.42 m左右(上下不超0.05 m)緩慢上漲，最低水位為0.37 m(2015年2月)。

圖1 2015—2019年枯水期最小流量與最低水位對應(yīng)關(guān)系曲線

3 航道尺度核查

從現(xiàn)行的維護(hù)水深看，下臨江坪以上相鄰河段最小航道維護(hù)水深達(dá)4.5 m，但下臨江坪至大埠街河段枯水期的維護(hù)水深仍維持在3.5 m。為探索下臨江坪至陳二口河段最小航道維護(hù)水深貫通4.5 m的可能性，本文重點選擇三峽175 m蓄水后2015—2019年近5年枯水期測圖成果進(jìn)行研究，采用定深4.5 m的方法核查下臨江坪至陳二口河段各水道最小航寬。

3.1 宜昌河段

目前，本河段612～614 km處距離左岸350 m的航道中心有長約1 800 m、寬約50 m的5 m以下水深區(qū)域，區(qū)域內(nèi)最小水深4.4 m；在612.5 km處距離該片5 m以下水深區(qū)域右側(cè)160 m左右存在2個5 m以下水深的區(qū)域，同時在下游611.8 km處距離右岸360 m處存在長約300 m、寬約50 m的5 m以下水深區(qū)域，這2片區(qū)域內(nèi)最小水深均為4.7 m；虎牙峽大橋下距右岸約280 m有4.2 m淺點(圖2)。

圖2 2019年3月虎牙峽水道河心淺點分布

3.2 宜都河段

三峽175 m蓄水后，宜都水道沙壩灣邊灘被沖后即形成新航槽，航道條件得到一定的改善，但因江心有南陽磧，航道布置彎曲，船舶航行方向與水流方向夾角大，航行船舶航行至此打標(biāo)、碰標(biāo)的現(xiàn)象時有發(fā)生，須密切關(guān)注該河段過往船舶及航標(biāo)情況；枝城水道經(jīng)過一輪沖刷后河床目前相對穩(wěn)定；關(guān)洲水道航寬和航深條件較好。但近年宜都列礁1#白浮的航槽左側(cè)最淺水深3.8 m左右、關(guān)洲水道關(guān)洲緩流11#白浮附近最淺水深4.0 m左右，雖然石鼓錨地取消，但仍有船舶在此處碼頭停靠，擠占了部分航道，致使該區(qū)域航寬縮減(圖3～4)。

圖3 2019年3月宜都水道淺點

圖4 2019年3月關(guān)洲水道原石鼓錨地水下地形

3.3 小結(jié)

按照三峽最小下泄流量不小于保證葛洲壩下游廟咀水位不低于39.0 m(1985國家高程基準(zhǔn))控制，參考《長江干線航道預(yù)留水深(安全值)研究》成果，一般情況下下臨江坪至陳二口河段枯水期水位日變幅均值為±0.3 m。結(jié)合可利用水位分析結(jié)果，宜昌河段出現(xiàn)的最低水位為-0.05 m，考慮預(yù)留0.4 m富余水深(預(yù)留富余水深=水位日變幅+對應(yīng)時段內(nèi)最低水位絕對值)；宜都段最低水位均大于0 m，所以預(yù)留0.3 m富余水深，以應(yīng)對水位變化等情況下船舶通航安全。綜合考慮水位、河床沖淤、船舶?？康纫蛩氐挠绊?，結(jié)合航道尺度核查結(jié)果(表1)，宜昌河段航道內(nèi)如果最小維護(hù)水深提升至4.5 m，航寬可保證290 m，宜都河段航道內(nèi)如果最小維護(hù)水深提升至4.5 m，航寬基本能維持150 m，局部受限河段寬度不小于100 m。

表1 下臨江坪至陳二口段主航道尺度核查結(jié)果

4 結(jié)論

1)當(dāng)前條件下，先行探索提升下臨江坪至陳二口河段航道維護(hù)尺度是自覺提高航道公益服務(wù)質(zhì)量的一種體現(xiàn)。下臨江坪至城陵磯河段存在蘆家河、枝江、江口等淺險河段的瓶頸，暫時無法統(tǒng)一提升航道維護(hù)尺度。但隨著陳二口松滋加減載基地的建成，可充分利用航道條件較好的下臨江坪至陳二口河段水深資源，優(yōu)先提高該段的航道維護(hù)水深有利于促進(jìn)公共資源的應(yīng)用，有利于船舶裝載能力的充分利用。

2)綜合上述尺度核查和可利用水位分析，通過調(diào)標(biāo)、設(shè)標(biāo)調(diào)整航道，長江中游下臨江坪至陳二口河段1—4月、10—12月航道維護(hù)尺度在現(xiàn)行3.5 m×100 m的基礎(chǔ)上，基本具備提升至4.5 m×150 m的可行性，局部受限河段寬度不小于100 m。

3)長江中游下臨江坪至陳二口河段要長期保證4.5 m×150 m航道尺度須對宜都水道和關(guān)洲水道進(jìn)行重點維護(hù)。受三峽大壩清水下泄影響，下臨江坪至陳二口作為近壩河段，局部區(qū)域水流流速流態(tài)較為復(fù)雜，水流方向與船舶航行夾角較大，影響了船舶實際航行過程中的可利用航寬。所以須密切關(guān)注水情和航道變化，充分考慮流速流態(tài)對船舶實際航行可利用航寬的影響，出現(xiàn)極低水位、航道淤積等緊急情況時，及時調(diào)整航道、縮窄航寬，確保通航安全，必要時輔以疏浚。