瀾滄江曼廳大沙壩航道整治方案設計及整治效果分析

劉彪

摘 要：針對瀾滄江曼廳大沙壩段航道左岸有淺灘凸入河心，枯水期航深、航寬不足，通航條件較惡劣的情況，先梳理了工程河段相關建設條件，根據(jù)工程河段規(guī)劃等級對航道整治方案進行了詳細設計，提出對無名洲進行炸礁、疏浚處理。然后借助Aquaveo.SMS軟件對整治水位工況下，工程河段整治前后進行了數(shù)值模擬。模擬結果顯示，整治后，工程河段過水斷面增大，有效航寬顯著增加，河段流速下降，整個河段水流結構分布更為平順，水流流向與航道中心線夾角均值下降到7.4°，流態(tài)有所改善，整個河段均滿足四級航道通航尺度，滿足設計要求。

關鍵詞：航道整治;整治水位;航道尺度;流場分布

中圖分類號：U617 文獻標識碼：A

0 前言

瀾滄江是我國西南地區(qū)的重要水運航道，同時也是國際航道，航運需求巨大。同時，由于瀾滄江是典型的山區(qū)河流，以“窄、急、險”而著稱，河流大多流經(jīng)深山峽谷，河谷狹窄，水流湍急，灘險眾多，航道自然條件較差，船舶通行困難。為有效改善瀾滄江航運條件，促進西南地區(qū)航運發(fā)展，我國交通部水運局及云南省政府擬實施瀾滄江四級航道整治工程，整治范圍為秀山碼頭上2 km至中緬243 界碑，全長約387 km。

本文選擇整治河段中典型的曼廳大沙壩無名洲段航道為實例研究對象，基于河段的實際情況對工程河段的整治方案進行詳細設計，并借助數(shù)值模擬軟件模擬整治效果。

1 河段建設條件

1.1 河道特征

工程河道彎曲，水流湍急，河床中礁石分布較多。兩岸地形起伏較大，大部分基巖裸露，岸坡陡峭，多成懸崖，局部地段受構造運動的影響，河道變的較寬闊，兩岸為第四系沖洪積層，坡度平緩。

1.2 水文特性

瀾滄江徑流以降雨補給為主，上游區(qū)有部分冰雪融水補給，中游區(qū)冰雪融水補給少，下游區(qū)全由降雨補給。

工程河段主要流量基本集中在每年6—10月的汛期，占全年來流量的75.0%～79.3%。

2 整治方案設計

2.1 整治水位與整治流量確定

工程河段位于景洪大沙壩下游0.5 km。根據(jù)景洪大沙壩歷年下泄流量分析，可確定工程河段整治流量為822 m3/s。對曼廳大沙壩在822 m3/s工況下的水面線（見圖1）進行計算分析，可知工程處的整治水位為518.5 m。

2.2 整治方案

采用炸礁、疏浚方式清無名洲南側航道區(qū)域的礁石和淤泥，其中疏浚區(qū)域長約480 m，寬約50 m。疏浚區(qū)域底高程為515.0 m，疏浚區(qū)采用1：5的邊坡與周圍接坡。工程河段整治方案設計見圖2。

3 整治效果數(shù)值模擬分析

結合工程河段實際情況以及相關軟件適用范圍，本文采用Aquaveo.SMS（地表水系統(tǒng)模擬軟件）進行模擬計算。

3.1 模型邊界條件與初始條件設定

在二維數(shù)模中，邊界條件主要包括進、出口邊界，岸邊界以及動邊界等，本模型采用了如下邊界條件：

3.1.1 初始條件

對于給定的研究域，在時間 時有：

、、

（1）

其中：、、分別為初始時刻的水位和流量分量。

3.1.2 開邊界

，， （2）

其中、分別為已知流量過程線，為已知水位過程線。

3.1.3 固壁邊界

固壁邊界即水與陸的邊界，由壁面的不透水性，可令法向流速等于零，切向流速由曼寧-謝才公式確定。若法向流速與x軸夾角為，則和與和之轉換關系為：

（3）

3.2 整治前后流場分布

根據(jù)數(shù)模計算結果，在整治水位下，整治前后流場分布見圖3。分析可知：整治前，研究河段水流散亂，航槽內最大流速為3.35 m/s，平均流速為2.15 m/s，水流流向與航道中心線夾角均值為9.5°。

整治后疏浚區(qū)過水斷面增大，有效航寬顯著增加，河段流速下降（航槽內最大流速為3.22 m/s，平均流速為2.10 m/s），整個河段水流結構分布更為平順，水流流向與航道中心線夾角均值下降到7.4°，流態(tài)有所改善。

3.3 河段航深分布

根據(jù)數(shù)模計算結果，在整治水位下，整治前后航深分布見圖4。分析圖4可知，整治后，整個河段航槽航深分布整體沒有變化，均在3.1 m～4.25 m之間;變化區(qū)域主要集中在疏浚區(qū)域。河段航槽航深由3.1 m～3.65 m增大至3.1 m

～4.5 m，航寬由17.6 m～50 m增大至均不小于50 m。整治后工程河段均滿足四級航道通航尺度，通航條件顯著改善。

4 結論

本文針對瀾滄江曼廳大沙壩河段的實際建設條件，按照四級航道標準進行了整治設計，并借助數(shù)模進行了整治效果分析，得到以下結論：

（1）經(jīng)分析論證，擬采用炸礁、疏浚方式清除曼廳大沙壩無名洲南側巖盤礁石，其中疏浚區(qū)域長約480 m，寬約50 m。疏浚區(qū)域底高程為515.0 m。

（2）整治前，研究河段流場散亂，航槽內水深淺、流速急，與航道中心線夾角均值達到9.5°;整治后，疏浚區(qū)過水斷面增大，有效航寬顯著增加，河段流速下降，整個河段水流結構分布更為平順，水流流向與航道中心線夾角均值下降到7.4°，流態(tài)有所改善。

（3）整治后工程河段航寬、航深顯著增加，整個河段均滿足四級航道通航尺度，通航條件顯著改善。工程整治方案設計合理，可滿足設計要求。

參考文獻：

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