淺談渠江老舊船閘改造與廣安市水環(huán)境提升的有機結合

徐超炎 丁易峰 虞 霏

淺談渠江老舊船閘改造與廣安市水環(huán)境提升的有機結合

徐超炎 丁易峰 虞 霏

（四川江源工程咨詢有限公司，四川 成都 610041）

廣安市處于富流灘電站常年回水區(qū)，常水位為213.80m，遠低于濱江路高程，親水效果差，如何結合梯級電站的改造抬高廣安市區(qū)段渠江水位，提升改善廣安市區(qū)沿江水環(huán)境，營造濱水城市景觀，改善城區(qū)景觀品質，是值得思考的一項惠民利民工程。

電站；親水；改造；城市景觀

渠江干流航道上起達州南門口，下至重慶合川境內渠河嘴，全長360km（其中四川境內長達286.20km），是四川主要通航河流之一，也是全國解放后最早規(guī)劃實施以全江渠化為目標的高等級航道（通行500t級以上船舶）。根據《四川省內河水運發(fā)展規(guī)劃》，渠江（達州南門口～廣安丹溪口）286.2km航道原規(guī)劃為Ⅳ級航道，全線共規(guī)劃有金盤子、舵石鼓、南陽灘、風洞子、涼灘、四九灘、富流灘7個梯級，各梯級間水位互相銜接?，F在除風洞子外，其它樞紐均已建成。

廣安市處于四九灘樞紐至富流灘樞紐段，位于富流灘電站常年回水區(qū)，常水位為213.80m；由于渠江為典型的山區(qū)河流，山區(qū)河流的水文特點是過程線呈尖而瘦的多峰形，一次洪水漲落過程較短，水位暴漲暴落，且變幅較大，洪水頻率10%時流量Q=21900m3/s，相應水位224.13m。城區(qū)防洪標準一般20～50年，即濱江路及濱水建筑物高程較庫區(qū)水位高了至少10米，親水效果差?？紤]到已建梯級多為上世紀60年代～90年代建設，年久失修且等級低，可以結合梯級電站的改造抬高廣安市區(qū)段渠江水位，提升改善廣安市區(qū)沿江水環(huán)境，營造濱水城市景觀，改善城區(qū)景觀品質，是值得思考的一項惠民利民工程。

1 航道現狀情況

目前，富流灘庫區(qū)航道等級為Ⅲ級，航道尺度為2.4×60×480（水深×槽寬×彎曲半徑），可常年通行1000t級船舶。

富流灘庫區(qū)現有五座橋梁，從下游向上依次為羅渡渠江大橋、魚家嘴渠江大橋、黃麻渡渠江大橋、官盛渠江大橋及白塔渠江大橋，具體技術參數見下表。

四九灘-富流灘段現有橋梁及技術標準統(tǒng)計表

橋梁名稱建設地點（距富流灘電站里程km）結構型式建設（管理）單位建成年份通航凈空標準尺度（m） 凈高HM凈寬BM通航孔數設計最高通航水位（黃海）頻率% 羅渡渠江大橋0.55拱橋岳池縣交通局19688.0328.902224.2510 蘭渝鐵路魚家嘴渠江大橋2.6連續(xù)梁蘭渝鐵路有限公司201562.3171.122222.0033.3 黃麻渡渠江大橋31.36拱橋四川川東高速公路有限公司199910.073.812228.1410 白塔渠江大橋53.6拱橋四川川東高速公路有限公司200010.070.611231.3710 廣安渠江大橋57.98拱橋廣安市交通局197916702225.5220

2 富流灘電站及上下游梯級樞紐現狀

富流灘電航工程位于渠江干流下游，于2005年建成，是渠江達縣至渠河嘴360km河道七級規(guī)劃方案的最下一級，上游與已建四九灘樞紐銜接，下游為在建的嘉陵江草街樞紐。

富流灘樞紐電站安裝三臺13MW立式發(fā)電機組，裝機容量3x13MW，引用流量483m3/s，水庫調節(jié)庫容為3020萬m3，調節(jié)特性為周調節(jié)。

四九灘、富流灘和草街樞紐特征水位見下表。

四九灘、富流灘和草街樞紐特征水位表

3 提升打造水環(huán)境方案

為了抬高廣安市城區(qū)段渠江蓄水高程，擴大水域面積，提升打造廣安市城區(qū)沿江水環(huán)境，初步考慮采取兩種方案。方案一：通過直接加高富流灘電站閘壩高程，抬升庫區(qū)正常蓄水位。方案二：結合四九灘電航樞紐船閘升級改造，考慮將城區(qū)四九灘電航樞紐整體搬遷到下游約6.0km處，以此來抬高渠江在城區(qū)段的蓄水高程。

方案一：

富流灘電站庫區(qū)設計正常蓄水位為213.8m，抬高庫區(qū)正常蓄水位受到制約因素主要有：①庫區(qū)橋梁通航凈空制約影響，②電站發(fā)電出力制約影響。

3.1 庫區(qū)橋梁通航凈空制約影響

庫區(qū)正常蓄水位抬高后，許多灘險消除了，改善了航道的條件。在正常蓄水位抬高不大的情況下，其水面高程遠低于最高通航水位（10年一遇洪水標準），因此在正常蓄水位情況下橋梁通航凈空不受影響。

由于溢流壩加高，過水斷面相對減小，會產生一定的雍高，但影響不大。

3.2 電站發(fā)電出力及機組運行制約影響

富流灘電站下游最低通航水位為200.00m，上游正常蓄水位213.8m。根據富流灘電站機組參數計算，要保證機組安全穩(wěn)定運行，運行水頭不能超過14.5m，水頭損失按1.5m計算，則富流灘電站上游正常蓄水位不超過216.00m。水輪機額定水頭9.5m，若按最高蓄水位計算，額定水頭將提高2.2m至11.7m。機組在11.7m水頭下運行，仍處在穩(wěn)定運行范圍內，但穩(wěn)定運行范圍變窄。為將機組運行時產生的有害振動、噪音、水輪機汽蝕的增加限制在一定范圍以內，機組出力則不能超出原額定參數值，即不能增加水輪機出力。水輪機是根據原設計水頭和流量參數定制的產品，機組在大幅提高設計水頭狀態(tài)下運行，必將造成機組有害振動加大、噪音增加，水輪機汽蝕程度加重，最終導致機組使用壽命縮短，檢修維護費用增大。

四九灘電站位于富流灘電站上游，若富流灘電站正常蓄水位提高2.2m后，上游四九灘水電站正常尾水位將提高，水輪機出力減少。同時機組仍可能偏離原運行區(qū)域，同樣會造成機組振動、噪音增加等不良后果。

抬高富流灘庫區(qū)正常蓄水位，將增加富流灘電站機組運行水頭、降低四九灘電站機組運行水頭。對這兩個航電樞紐來說，水頭的大幅變動，勢必改變發(fā)電機組運行參數，導致水輪機效率降低，出力減少，有害振動和噪音增加，對機組的安全穩(wěn)定運行產生一定的不良影響。

根據以上分析，考慮抬高富流灘庫區(qū)正常蓄水位對富流灘電站及四九灘電站發(fā)電影響，抬高水位值確定位2.0m。

3.3 新增庫區(qū)淹沒

另外，由于富流灘庫區(qū)正常蓄水位抬高，會造成新增庫區(qū)淹沒及系列加固改造問題。由于溢流壩段加高，行洪斷面相對減小，會造成一定的水位雍高，在兩年一遇洪水流量的標準下，庫區(qū)水位雍高約0.5m，因此會新增一定的庫區(qū)淹沒。

3.4 需對水工結構、金屬結構、啟閉機、電氣等結構安全及容量進行改造。

庫區(qū)正常蓄水位抬高，會對富流灘電站水工建筑物的結構安全造成一定影響，須計算復核。溢流壩段水工建筑物需根據庫區(qū)正常蓄水位抬高進行加高加固改造，泄洪閘等金屬結構需要進行加高加固改造，門機、卷揚機等啟閉設施需根據啟閉力增加大小進行重新選型，電氣設備等需要根據負荷要求進行擴容改造，另外啟閉排架、啟閉機房等土建設施也需要根據最新要求進行改造。

方案二：

通過富流灘電站抬高正常蓄水位受到限制因素較多，不可能大幅提高水位，且對廣安市區(qū)水環(huán)境打造效果不太明顯，因此提出第二套方案。

四九灘電航樞紐位于城區(qū)，已經嚴重影響了渠江兩岸城區(qū)橋梁道路的銜接，影響了城市的發(fā)展，且其通航建筑物為Ⅳ級船閘，不滿足渠江三級航道規(guī)劃要求，需要升級改造。因此可結合船閘升級改造，直接將四九灘電航樞紐整體搬遷到下游約6.0km處，以此來抬高渠江在城區(qū)段的蓄水位，增大水域面積，這將大大改觀廣安市區(qū)水環(huán)境，提高城市品質。另外還可以利用四九灘閘壩現有構筑物，新建一座連接兩岸的橋梁，方便渠江兩岸的交通銜接。該方案不足之處是投資較大，方案布置見下圖。

4 結論與建議

由于富流灘電站正常蓄水位抬高限制因素較多，抬高水位有限，達不到預期效果，因此考慮結合四九灘電航樞紐船閘升級改造，直接將四九灘電航樞紐搬遷下移約6.0km新建，滿足上下游通航水位銜接。這樣可大幅抬高市區(qū)段渠江水位，增大水域面積，改善城區(qū)水環(huán)境，提升城市品位。另外由于四九灘電站船閘搬出主城區(qū)，更加有利于主城區(qū)渠江橋梁的選址建設，方便兩岸交通連接，唯有不足的是新增工程投資相對較大。

渠江已建梯級多為上世紀五六十年代建成，即將面臨改造建設，可結合城市發(fā)展對渠江規(guī)劃進行調整設計，統(tǒng)籌考慮。

[1]渠化工程樞紐總體設計規(guī)范，JTS182-1-2009，中華人民共和國交通運輸部.

[2]四川省渠江流域綜合規(guī)劃，四川省水利水電勘測設計研究院，2013.7.

[3]渠江（達州～廣安段）航運發(fā)展規(guī)劃報告，四川省交通運輸廳交通勘察設計研究院，2016.6.

徐超炎（1982.10- ），男，土家，籍貫：湖南常德，高級工程師，工學學士，主要從事：港口及航道工程設計工作。

S210

A

1007-6344（2021）04-0100-02

四九灘富流灘草街 正常蓄水位（m）222.40213.80203.00 枯水期消落水位（m）222.20213.40202.00 上游最高通航水位（m）227.20224.13203.00 上游最低通航水位（m）222.20212.40200.00 下游最高通航水位（m）224.10223.13190.92 下游最低通航水位（m）213.80202.00176.30