某航道整治方案設(shè)計(jì)及整治效果分析

王雨翔

摘要 根據(jù)重慶主城區(qū)銅元局段航道整治研究表明，有許多淺冰磧突出到河中，使水道變窄，嚴(yán)重限制其通過能力，文章分析了該項(xiàng)目的水文和沉積特征，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了航道的水文整治方案，采用疏浚和筑壩相結(jié)合的方式穩(wěn)定工程，溪流斷面變寬，水道變寬，通過建立水沙二維數(shù)值計(jì)算模型，系統(tǒng)分析整治前后的經(jīng)營計(jì)劃，航道狀況得到很大改善。

關(guān)鍵詞 航道整治;通航尺度;數(shù)值模擬;礙航淺磧

中圖分類號 TV85 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）07-0023-03

0 前言

因?yàn)殚L江上游水頭落差大，河床成分粒度大，下層物質(zhì)主要為礫石和沙石，沿江斷面變化很大。河流布滿礁石和淺冰磧，極大地影響了航道的航行條件，通過工程措施進(jìn)行改造，提高航行效率[1]。

1 工程河段水文泥沙特性

1.1 流量特性

根據(jù)距離工程段上下游最近的兩個(gè)閘站——竹沱站（工程段上游16.5 km）和寸灘站（工程段下游9.3 km）的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，分析歷史流量特征，圖1為兩個(gè)水文站近30年的累積流量頻率分布曲線，采用Pearson型水文頻率分布曲線。分析結(jié)果表明，該項(xiàng)目段的特征性洪水每20年發(fā)生一次，為24 500～30 500 m3/s;30年一遇的特征洪水為25 000～34 000m3/s;50年一遇的特征洪水為27 500～41 500m3/s。

1.2 水位特征

2008 年之前，工程范圍是天然水道，水位和流量與功率曲線有顯著關(guān)系。由于2008年三峽大壩175 m蓄水池的運(yùn)行，項(xiàng)目河段成為回流區(qū)，與水之間沒有明顯的對應(yīng)關(guān)系，在河道之間回流，圖2為寸灘站斷面水位～流量關(guān)系曲線。其中，工程河段水位在158.6～185.5 m之間變化，多數(shù)是處于162.0～170.0 m之間（概率密度為84.2%）。

2 工程河段礙航特性分析

研究段河道彎曲，礁石多。上游是拐角酒吧灘，兩岸突入河中，河道極為狹窄[2]。且河道偏離河型，下游有白鶴梁凹礁擠壓水流。旱季由于九堆子航道改道，有效通航寬度小于100 m，航道平均流速1.75 m/s，最大流速2.64 m/s，水面垂直坡度為0.41%，水面水平比為1.89%。圖3顯示了航道研究部分的平面形態(tài)。

3 工程河段整治方案設(shè)計(jì)

重慶主城區(qū)銅元局段航道整治航道整治平面布置方案如圖4所示。

（1）由于九堆子、白鶴梁通航水深不足，需要疏浚。其中，九堆子疏浚范圍從角壩灘延伸至潭子口，平面形狀狹長，總面積9.35萬m2。白鶴梁由三角形冰磧延伸至海灘頭骨，平面形狀不規(guī)則，疏浚面積約12.65萬m2。

兩個(gè)清淤區(qū)底高程分別開挖至160.80 m和160.50 m，確保設(shè)計(jì)水深3.7 m，周邊邊坡坡比1∶3。

（2）在雞心磧右岸和三角磧右岸設(shè)置丁壩，穩(wěn)定河勢，防止側(cè)灘淺冰磧沖入河中心。其中，紀(jì)信冰磧右岸丁壩沿線L1長200 m，鉤頭L2長260 m，夾角約153°。在三角形冰磧的右岸，沿壩丁壩長度L1為525 m，鉤頭長度L2為130 m，夾角約為138°。

4 整治效果數(shù)值模擬分析

運(yùn)用數(shù)值模型計(jì)算時(shí)，依據(jù)最低通航的流量方案，計(jì)算實(shí)施前后的工程情況，可見，最低通航流量時(shí)，工程河段流量為2 650 m3/s，水位為166.72 m。

4.1 流場變化

整治前后工程河段流場分析表明，在進(jìn)行整治以前，雞心磧的右岸水流有向旁邊灘分散的情況，流線和主流方向的夾角達(dá)到42%[3]。九堆子的附近遍布回流和湍流的區(qū)域。在進(jìn)行整治以后，雞心磧的右岸水流在定順壩引導(dǎo)下有向主流匯聚的情況，側(cè)灘水流大幅減少，呈現(xiàn)緩流狀態(tài)，流線大幅偏轉(zhuǎn)。

在雞心磧丁壩，大量水流回流到左槽，使槽速略有增加。在丁壩頭部，水流收斂速度的增加逐漸被疏浚河道和減緩水深的增加所抵消[4]。整個(gè)河段的水流結(jié)構(gòu)更加順暢，流型得到很大改善。

4.2 航行尺度的變化

選擇了工程部兩個(gè)典型部分，項(xiàng)目改造前后兩個(gè)典型路段的通航尺度變化見圖5。據(jù)分析，在研究條件下，重慶主城區(qū)銅元局段航道整治段航道水深大幅增加。其中，典型斷面1（雞心雷斷面）平均水深由整治前的5.90 m增加到7.51 m，通航深度由5.22 m增加到6.63 m，典型斷面2（九堆子斷面）平均水深由整治前的6.66 m增加到7.42 m，通航深度由5.64 m增加到7.43 m，通航規(guī)模顯著增加，符合通航條件。

5 航道管理措施

工程改造完成后，應(yīng)采取以下措施完善運(yùn)河管理，保障航行段船舶的通行條件。

5.1 流場變化

航道部門（相關(guān)管理執(zhí)法部門）要加大航標(biāo)檢查力度，及時(shí)修復(fù)異常標(biāo)志。每月定期檢查本段航標(biāo)3次，間隔合理，至少每月檢查一次陸標(biāo)。所有浮標(biāo)位置均由全球定位系統(tǒng)測量，并以帶電位置為準(zhǔn)[5-6]。誤差采用解析法計(jì)算，主航道浮標(biāo)誤差半徑不超過40 m。對于河道的特殊路段，如橋區(qū)，每晚都要檢查航標(biāo)。維修船得知信號異常后，應(yīng)在1 h內(nèi)進(jìn)行處理，橋區(qū)信號應(yīng)在0.5 h內(nèi)恢復(fù)航行。同時(shí)，注意收集意見和建議，適當(dāng)調(diào)整指示牌，方便船只航行。

5.2 做好渠道調(diào)查和研究分析

加強(qiáng)檢查是及時(shí)了解最新變化的重要手段，航道部門必須提前規(guī)劃好相關(guān)檢查計(jì)劃，若河道有新的變化時(shí)，第一時(shí)間向上級稟報(bào)，按照相關(guān)情況對河道的探測適當(dāng)增加檢測密度和控制范圍[7]。橋梁區(qū)、碼頭區(qū)等重點(diǎn)部位，當(dāng)水位達(dá)到最高通航水位時(shí)，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)探測，尤其是水位快速下降時(shí)，應(yīng)在時(shí)間和探測范圍內(nèi)增加探測次數(shù)，在保證自身安全的前提下，加強(qiáng)對測繪成果的分析，對最新的測繪件進(jìn)行全面對比分析，把握演變趨勢，早決策，確保維護(hù)規(guī)模。

5.3 設(shè)備提前到位，保證航道施工的需要

航道部門（相關(guān)管理執(zhí)法部門）要及時(shí)組織適當(dāng)?shù)木S修船進(jìn)行航道維修，合理組織維修船的維修保養(yǎng)工作，確保維修船和設(shè)備在生產(chǎn)過程中處于正常運(yùn)行狀態(tài)，汛、旱季前，所有生產(chǎn)材料和設(shè)備必須提前到位，以滿足航道生產(chǎn)需要。

5.4 加強(qiáng)水位監(jiān)測

重慶主城區(qū)銅元局段航道整治段航道維修規(guī)模是在多年測繪分析和充分利用當(dāng)?shù)厮坏幕A(chǔ)上提出的。相關(guān)設(shè)計(jì)人員要繪制水位隨時(shí)間變化的曲線，加強(qiáng)與同期歷史水位的對比，根據(jù)水位變化情況采取相應(yīng)的維護(hù)措施。上游流量，結(jié)合當(dāng)月水下地形變化和航道維修規(guī)模。

5.5 嚴(yán)格遵守安全規(guī)章制度，確保施工安全

重慶主城區(qū)航道整治段航道整治水深增加后，標(biāo)牌將大型化，標(biāo)牌位置在深水區(qū)，難度加大的水路。對工人的技術(shù)水平提出了更高的要求[8]。水運(yùn)管理單位要加強(qiáng)一線人員培訓(xùn)，建立安全管理機(jī)構(gòu)，健全安全保障體系，制定安全管理制度，落實(shí)安全責(zé)任制。

5.6 強(qiáng)化行政管理，積極擴(kuò)大影響

重慶主城區(qū)銅元局段航道整治航段的運(yùn)管單位應(yīng)加強(qiáng)與海事、港航等部門的交流溝通，征求相關(guān)航行單位對維護(hù)尺度提高后航標(biāo)調(diào)整和航道維護(hù)的意見和建議，及時(shí)優(yōu)化調(diào)整航標(biāo)，為船舶航行提供安全便捷保障。同時(shí)應(yīng)適時(shí)邀請航運(yùn)企業(yè)召開座談會，大力宣傳深水航道的作用及航道資源的保護(hù)和利用，著力提高深水航道的行政管理水平，增強(qiáng)公共服務(wù)能力。

6 結(jié)語

九堆子灘涂整治方案是根據(jù)河段水動(dòng)力條件和河道整治原則設(shè)計(jì)的，通過數(shù)學(xué)模型計(jì)算驗(yàn)證，采用該項(xiàng)目改造方案后，航道勘察段水位上升，流速下降，水面坡度減慢。渠道條件得到很大改善，整治效果良好。工程整治完成后，應(yīng)采取相關(guān)管理措施提高航道管理力度，保障航段船舶通行條件。

參考文獻(xiàn)

[1]胡標(biāo)兵. 敘渝段典型卵石急流灘整治技術(shù)研究[D]. 重慶：重慶交通大學(xué)， 2009.

[2]劉建民， 劉俊濤. 沙卵石淺灘整治水位及整治線寬度確定方法的研究[J]. 水道港口， 2014（25）： 19-25.

[3]姜謀余， 龔淼. 我國農(nóng)村河道整治的現(xiàn)狀及問題[J]. 水資源保護(hù)， 2015（1）：41-47.

[4]張先起， 李亞敏， 李恩寬， 等. 基于生態(tài)的城鎮(zhèn)河道整治與環(huán)境修復(fù)方案研究[J]. 人民黃河， 2013（2）：36-38+77.

[5]李松平， 趙會亮， 蘇小妍， 等.探究河口水庫泄洪洞水工模型試驗(yàn)研究[J].人民黃河， 2014（12）： 34-35.

[6]李保國， 周永康， 等.試議水庫泄洪河道整治方案優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].中國防汛抗旱， 2015（45）： 19-20.

[7]韓冬艷.港口航道整治線及斷面設(shè)計(jì)研究[J].中國水運(yùn)， 2020（7）：77-78.

[8]趙東遠(yuǎn).淺談港口航道整治線及斷面設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012（12）：24.