黃 偉(長江航道局,湖北 武漢 430014)

長江窯監(jiān)河段航道整治一期工程效果及創(chuàng)新成果分析*

黃 偉
(長江航道局,湖北 武漢 430014)

介紹窯監(jiān)河段的基本概況,總結(jié)該河段航道治理的主要特點、初步成效、創(chuàng)新成果與基本經(jīng)驗,為其他類似河段的航道建設(shè)提供借鑒。

長江航道整治;窯監(jiān)河段;工程效果

窯監(jiān)河段位于長江中游下荊江河段,左岸為湖北省監(jiān)利縣,右岸為湖南省華容縣。河段上起西山,下迄太和嶺,全長16km,是長江中游重點礙航淺灘之一(見圖1)。歷史上,該河段因沖淤變化復(fù)雜,汊道主支易位,航道頻頻出淺,從而成為長江中游的航運卡口。每逢枯水季節(jié),該河段嚴(yán)重礙航局面對長江航運及沿江經(jīng)濟(jì)帶來了極大影響,也給航道維護(hù)部門造成巨大壓力。因此,對該河段航道的整治十分必要。

圖1 窯監(jiān)河段地理位置圖

一、河道概況

窯監(jiān)河段演變的主要特征為烏龜洲主支汊的周期性易位。20世紀(jì)50、60年代,主流自右岸萬家臺至清泥灣一帶對岸窯集腦至煙家鋪一帶過渡,進(jìn)入烏龜洲左汊后貼左岸下行,左岸岸線崩退,左汊發(fā)展。1970-1974年,主流走烏龜洲,由于河段內(nèi)心灘、竄溝較多,水流較為分散,至1976 年,主流又恢復(fù)到烏龜洲左汊。1989年汛后,窯監(jiān)河段形成兩汊相持、爭流局面。1995年以后,主航道由烏龜洲左汊移至烏龜夾,并于烏龜夾入口處形成了三槽(三槽指位于烏龜洲與洲頭心灘之間的北槽、位于烏龜夾的中槽和右岸沿岸的南槽)(見圖2)。

圖2 窯監(jiān)河段整治前河勢圖

窯監(jiān)河段礙航問題主要體現(xiàn)在“上淺下險”?！吧蠝\”指分汊口門過于放寬,導(dǎo)致枯水季節(jié)烏龜夾進(jìn)口段河道寬淺,自然水深嚴(yán)重不足,槽口眾多,且疏浚后回淤嚴(yán)重;“下淺”指烏龜夾出口存在礙航亂石堆,航道條件逐年惡化,特別是2003 -2008年的五屆枯水期,礙航情況十分嚴(yán)重,最嚴(yán)重時每天有6個小時左右時間禁航疏浚,水上交通安全事故也時有發(fā)生。

2009年以來,國家先后批復(fù)實施了窯監(jiān)一期工程和烏龜洲守護(hù)工程,一期工程的實施,有效遏制了三峽蓄水運行后河勢河床的不利發(fā)展態(tài)勢,控制了岸線的持續(xù)崩退,航道尺度大幅提高,右汊主航道由整治前“三槽爭流”逐漸趨于單一微彎航槽發(fā)展,通航條件明顯改善[1]。

二、工程建設(shè)情況

(一)整治目標(biāo)[2]

通過實施一定的工程措施,穩(wěn)定當(dāng)前的主支汊格局,塑造良好的灘槽形態(tài),將主汊烏龜夾整治成枯水期曲度合理、進(jìn)出口平順并相對穩(wěn)定的微彎航道,從根本上解決淺灘礙航問題,提高航道尺度,改善船舶航行條件。

(二)整治原則[3]

一是塑造良好的洲灘形態(tài),鞏固以右汊為主汊的分汊格局。根據(jù)窯監(jiān)河段河床演變的規(guī)律,充分利用該河段目前烏龜洲及洲頭心灘相對高大完整的有利時機(jī),及時對烏龜洲洲體進(jìn)行守護(hù),抑制烏龜洲洲體的持續(xù)崩退,保持洲體穩(wěn)定,在不影響左汊分流比的情況下,進(jìn)而鞏固以右汊為主汊的格局。

二是整治和清障相結(jié)合,改善右汊進(jìn)出口航道條件。以烏龜洲和洲頭心灘為依托,通過護(hù)岸及筑壩等工程措施,塑造并穩(wěn)定右汊進(jìn)口段凹岸岸線,通過增加灘槽高差、減小主流的擺動范圍,引流歸槽,束水攻沙,保證枯水期進(jìn)口淺灘滿足規(guī)劃的航道尺度。同時適當(dāng)清除右汊出口太和嶺附近江中礙航亂石堆,改善右汊出口的航道條件,消除存在的航行安全隱患。

三是遠(yuǎn)近結(jié)合,分期實施。先期實施總體整治工程中具備實施條件、能夠?qū)Ω纳聘G監(jiān)河段枯季航道條件、緩解目前枯季嚴(yán)重礙航局面起一定作用的一期工程,再通過跟蹤觀測、分析和研究,并根據(jù)三峽工程蓄水運用后的實際影響及下階段河勢控制規(guī)劃的確定,待時機(jī)成熟后再實施后續(xù)工程。

(三)整治方案

一是對烏龜洲頭部、右緣以及尾部進(jìn)行守護(hù),制止烏龜洲繼續(xù)崩岸,維持烏龜洲的穩(wěn)定和本河段的河道格局。

二是在烏龜洲洲頭心灘上修建魚骨壩,對洲頭心灘進(jìn)行守護(hù)和加高、加固,封堵洲頭和心灘間竄溝,并與烏龜洲相接,促使洲頭心灘與烏龜洲聯(lián)成一體,塑造出曲率適度的凹岸岸線,并束窄分汊口門河寬,引導(dǎo)水流歸槽,提高淺灘的沖刷能力。

三是適當(dāng)清除太和嶺附近江中的亂石堆,加固太和嶺至鋪子灣一帶的岸線,以改善右汊出口航道條件,并穩(wěn)定窯監(jiān)河段出流條件。

三、整治效果與評價

(一)河道變化[4]

1.河勢、岸線。整治工程通過洲頭心灘魚骨壩工程,控制了北槽的分流及洲頭心灘灘體上竄溝的發(fā)展,使即將沖失的洲頭心灘得到穩(wěn)定,從而形成了穩(wěn)定的航道左邊界。在洲頭心灘魚骨壩束水攻沙的作用下,中槽航道條件明顯改善,南槽進(jìn)一步萎縮,從而形成穩(wěn)定的占據(jù)絕對優(yōu)勢的主航槽。通過整治工程的實施,洲灘變得高大完整,右汊主航道由整治前的“三槽爭流”逐漸趨于單一微彎航道發(fā)展。通過整治工程的實施,窯監(jiān)水道洲灘沖淤趨于穩(wěn)定、河勢條件明顯改善(見圖3)。

圖3 窯監(jiān)河段整治后河勢圖

2.深泓線。工程前,進(jìn)口段深泓偏向右岸,在烏龜夾中槽附近深泓偏向新河口邊灘,工程后,進(jìn)口段深泓逐年向北偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)距離約120m,中段受洲頭心灘整治工程的影響,深泓線向南偏轉(zhuǎn)約200m,烏龜夾內(nèi)深泓線大幅北移,貼近烏龜洲右緣岸線,出口處主流右偏(見圖4)。

圖4 工程實施前后深泓變化圖

3.汊道分流比。整治以來,窯監(jiān)河段左汊分流比有小幅加大趨勢,由5.3%提高到6.5%,基本解決了監(jiān)利縣城的取水和枯水期小型船舶通航問題。在洲頭心灘魚骨壩束水攻沙的作用下,中槽航道條件明顯改善,中槽分流比逐年加大,由83.3%提高到92.5%,而右汊南槽分流比相應(yīng)的由11.4%減小至1%,南槽進(jìn)一步萎縮,從而形成穩(wěn)定的占據(jù)絕對優(yōu)勢的中槽主航槽(見表1、表2、表3)。

表1 窯監(jiān)河段汊道枯水期分流比統(tǒng)計表

表2 窯監(jiān)河段汊道洪水期分流比統(tǒng)計表

表3 窯監(jiān)河段烏龜夾內(nèi)分流比統(tǒng)計表

(二)航道條件變化[5]

為了充分掌握窯監(jiān)河段工程前后的航道尺度變化情況,依據(jù)有關(guān)航道維護(hù)測圖核查了近十年來枯水礙航期窯監(jiān)河段航道水深情況(見表4)。

由表4可知,在工程實施以前,枯水礙航期80m航寬內(nèi)3m深槽時通時斷,且以斷開居多。但在整治工程實施以后,航道條件改善明顯,在工程建設(shè)的當(dāng)年汛后(2009年10月),即達(dá)到3.0m×80m(航深×航寬,以下同)的航道尺度。之后,隨著整治工程效果的持續(xù)發(fā)揮,航道條件進(jìn)一步改善,枯水期航道基本上可以保持4.0m×100m的航道尺度。

表4 窯監(jiān)河段航道尺度統(tǒng)計表

在實施了烏龜夾出口太和嶺附近江中的礙航亂石堆清除工程后,礙航亂石堆頂部高程下降到航行基面以下4.5m,較大緩解了該處航道維護(hù)困難的緊張局面,枯水期3m深槽貫通加寬,彎曲半徑有所增加,流態(tài)平順,掃彎水現(xiàn)象消除,達(dá)到了2.9m×80m的整治標(biāo)準(zhǔn)。

(三)綜合效益評價[6]

窯監(jiān)河段作為長江干線航道的組成部分,是長江航運高度關(guān)注的重要航段。工程實施以前,窯監(jiān)河段存在的主要問題是“上淺下險”,難以達(dá)到當(dāng)時的航道維護(hù)標(biāo)準(zhǔn),每年需要組織大量力量禁航疏浚,已成為“暢中游”的卡口航段。

在工程實施以后,能使代表船隊由1942kW+4 ×1500t和1942kW+6×1000t提高為1942kW+4 ×3000t和1655kW+6×1500t。確保大型船舶船隊在枯水期通過本航段時不再需要減駁、減載或者候槽航行,從而避免由此產(chǎn)生的運力和營運損失,同時還能減輕枯水期航道維護(hù)的壓力,大大提高航道的通過能力。

綜上所述,窯監(jiān)河段航道整治工程的實施,不僅能夠促進(jìn)航運事業(yè)的發(fā)展,確保上下游物資交流的順利進(jìn)行,滿足上下游工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展,而且能夠推動地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,體現(xiàn)了良好的綜合效益。

四、技術(shù)創(chuàng)新

創(chuàng)新是推動航道整治工程技術(shù)不斷進(jìn)步的動力。本工程在實施過程中,依托項目建設(shè),積極開展新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝的試驗研究。這些創(chuàng)新成果的推廣應(yīng)用,不僅確保了工程質(zhì)量,提高了施工效率,也豐富了長江中游航道治理的技術(shù)手段。

透水框架促淤固灘、抗沖消能。窯監(jiān)一期工程在心灘灘體邊緣和刺壩背側(cè)等緩流區(qū)以及在刺壩壩頭、烏龜洲護(hù)岸迎流頂沖等急流區(qū),拋投布置了一定的透水框架結(jié)構(gòu),經(jīng)過幾個洪枯水期的試驗,整個心灘灘體明顯淤高長大;而位于刺壩壩頭和護(hù)岸工程頂沖部位的透水框架則有效遏制了刺壩頭下游側(cè)沖刷坑的發(fā)展。實踐證明,透水框架結(jié)構(gòu)不僅能在緩流區(qū)起到促淤、護(hù)灘的作用,而且在急流區(qū)則起到減緩流速,增強(qiáng)了整治建筑物的抗沖能力[7](見圖5)。

單元排護(hù)灘效果好、施工高效。在烏龜洲洲頭,將單元系結(jié)砼軟體排新型結(jié)構(gòu)成功應(yīng)用與護(hù)灘。此種結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的系結(jié)砼壓載軟體排比較,其優(yōu)點有:預(yù)制件通過整體澆筑、整體鋪放,使得排體整體穩(wěn)定性好;預(yù)制件可以現(xiàn)場預(yù)制、整體運輸、整體吊裝,使得施工機(jī)械化程度高,人工用量較少,施工效率提高;從源頭上有效果地杜絕了偷工減料,確保了工程質(zhì)量。這種新型結(jié)構(gòu)在今后的航道整治工程中有著較高的推廣應(yīng)用價值(見圖6)。

圖5 透水框架固灘促淤汛后實際效果圖

圖6 單元排現(xiàn)場圖

鋼絲石籠護(hù)岸,綠色環(huán)保。本工程在烏龜洲洲頭護(hù)岸試驗性地應(yīng)用了鋼絲網(wǎng)石籠護(hù)墊新型材料。使用的鋼絲均采用高爾凡防銹、防腐保護(hù)層,有效地延長了鋼絲網(wǎng)籠的使用壽命,提高了工程的耐久性。另一方面,網(wǎng)籠內(nèi)填充的卵石可以就地取材,體現(xiàn)了當(dāng)前生態(tài)環(huán)保、綠色航道的科學(xué)發(fā)展的理念。[8]

工程實施期間,開展了大流速、高強(qiáng)度、高難度的中洪水水上沉排施工,在確保施工安全、質(zhì)量的同時,延長了航道整治工程有效的施工時間。應(yīng)用船載固定式和單兵移動式遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)[9],保證了施工全過程、全方位的監(jiān)控管理,提高了管理水平。

這些新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝的應(yīng)用,豐富了長江中游整治建筑物的結(jié)構(gòu)型式,顯著地提高了工程的耐久性能,為今后類似工程的實施積累了寶貴的經(jīng)驗。

五、結(jié)語

窯監(jiān)河段地處湖北和湖南兩省交界處,航道整治工程建設(shè)環(huán)境異常復(fù)雜。施工過程中,參建各方通力合作,精心管理,優(yōu)質(zhì)安全地完成了各項建設(shè)任務(wù)。一期工程建成后,效果顯著,航道尺度達(dá)到了設(shè)計要求,各類助航設(shè)施功能發(fā)揮正常,通航條件大大改善,取得了顯著的社會經(jīng)濟(jì)效益。

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[2][3]付中敏.長江中游窯監(jiān)河段航道整治一期工程可行性研究報告[R].武漢:長江航道規(guī)劃設(shè)計研究院,2008.

[4]付中敏,劉奇峰,等.長江中游窯監(jiān)河段航道整治一期工程效果分析報告[R].武漢:長江航道規(guī)劃設(shè)計研究院,2012.

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[6]劉奇峰,黃偉.長江中游窯監(jiān)河段航道整治一期工程竣工報告[R].武漢:長江航道規(guī)劃設(shè)計研究院,2012.

[7]王南海,張文捷,王玢.新型護(hù)岸技術(shù)——四面六邊透水框架群在長江護(hù)岸工程中的應(yīng)用[J].長江科學(xué)院院報,1999,(2):11-16.

[8]程鐵軍,張俊,李善奇,肖衎.生態(tài)護(hù)岸在航道整治工程中的應(yīng)用[J].水運工程,2012,(10):128-131.

[9]譚昆,汪奇峰.遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控技術(shù)在長江航道整治工程中的應(yīng)用[J].水運工程,2012,(10):148-152.

U617

B

1672-9846(2013)03-0010-04

2013-03-20

黃 偉(1981-),男,湖北陽新人,長江航道局荊江航道整治工程建設(shè)指揮部工程師,主要從事長江航道整治工程項目管理工作。