鄧晴 林鈺豐

摘 要：由于長(zhǎng)江枯水期短，大部分上游彎曲分汊淺灘的流速比降較大，若采用傳統(tǒng)枯水整治的思路通過(guò)束水攻沙的方法進(jìn)行二級(jí)航道整治，水流條件可能進(jìn)一步惡化。因此針對(duì)長(zhǎng)江上游彎曲分汊淺灘，本文提出中水治理的整治思路，不改變整治線寬度，通過(guò)提高整治水位，延長(zhǎng)退水沖刷時(shí)間以增加航深，改善航行條件。神背嘴灘研究表明整治水位在設(shè)計(jì)水位上3.3m，整治線寬度為190m時(shí)可取得良好的整治效果。

關(guān)鍵詞：彎曲分汊淺灘；整治水位；整治線寬度；航道整治

2016年開(kāi)始，為進(jìn)一步改善長(zhǎng)江上游瀘渝段航行條件，提高通貨能力，瀘渝段將由三級(jí)航道升級(jí)為二級(jí)航道，航道建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)提升至3.5m×60m×800m。瀘渝段主要礙航河段為彎曲分汊淺灘，其整治效果對(duì)瀘渝段航道升級(jí)將產(chǎn)生重要影響。如何確定該類灘險(xiǎn)的整治參數(shù)直接關(guān)系到整治工程的成敗，本文將以神背嘴灘為例，對(duì)瀘渝段二級(jí)航道彎曲分汊淺灘的整治參數(shù)展開(kāi)研究。

1 灘險(xiǎn)概況

神背嘴灘（航道里程873～871km）是瀘渝段典型的彎曲分汊淺灘，航道具有“彎、淺、險(xiǎn)”的典型特征，水流形式相對(duì)復(fù)雜，彎道處環(huán)流強(qiáng)，航行條件較差。長(zhǎng)約1200m的天然卵石壩（秤桿磧）位于河流中心，將水道天然分成左右兩槽，左右兩汊在下游寡婦槽處匯流。左槽為微彎汊道，枯期水面寬度約150m，入口窄深，航深約10m；右槽較為平順，枯水期水面寬度約260m。進(jìn)口河底為9.5%陡急的倒坡，航深約3.3m。右岸為寬約1000～1500m平坦開(kāi)闊的古河床階地，岸線極不平整[ 1 ]。

2 整治思路

整治后河段的過(guò)水?dāng)嗝婷娣e是評(píng)價(jià)淺灘整治效果的重要指標(biāo)[ 2 ]。分析神背嘴灘（航道里程873.5km）與優(yōu)良河段（航道里程874.4km）的過(guò)水?dāng)嗝婷娣e與相對(duì)水位（相對(duì)設(shè)計(jì)水位）的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，在設(shè)計(jì)水位以下時(shí)，神背嘴灘過(guò)水面積小，流速較大，較優(yōu)良斷面束水能力好；中枯水期時(shí)，在此區(qū)間神背嘴灘整治后的束水攻沙作用較優(yōu)良河段更強(qiáng)；洪水期整治建筑物壩頂被淹沒(méi)后，整治前后神背嘴灘的束水效果都不及優(yōu)良河段。從總體分析上看，由于枯水期歷史短，采用傳統(tǒng)淺灘低水治理的思路通過(guò)筑壩調(diào)整河床形態(tài)通以趨向于優(yōu)良河段，效果是很有限的[ 3 ]。因此本文提出中水治理的整治思路，提高整治水位，從而延長(zhǎng)河床的沖刷歷時(shí)，增加航深，增大汊道分流比。

3 確定整治參數(shù)

3.1 整治水位

神背嘴灘目前整治水位在設(shè)計(jì)水位上2m，根據(jù)本文提出的中水治理的思路，應(yīng)適當(dāng)提高整治水位。本文采用多年平均流量法、造床流量法、平灘水位法以及經(jīng)驗(yàn)法對(duì)神背嘴灘的整治水位進(jìn)行綜合分析[ 4 ]：對(duì)灘段下游朱沱水文站多年水文資料分析得出多年平均流量為7450m3/s，對(duì)應(yīng)水位為217.38m，在設(shè)計(jì)水位上3.2m；采用造床流量公式G=QmJP計(jì)算得神背嘴灘第二造床流量為7600m3/s，對(duì)應(yīng)水位在神背嘴灘設(shè)計(jì)水位上3.3m；平灘流量輸沙能力高，造床作用強(qiáng)，是衡量水流挾沙能力的重要指標(biāo)[ 6 ]。航道里程874.4km～873km為微彎順直河段，河勢(shì)穩(wěn)定，河床常年處于沖淤平衡狀態(tài)，可視作優(yōu)良河段，其邊灘高程在215.3m左右，其平灘水位約為設(shè)計(jì)水位上3.4m；從川江整治的歷史成功經(jīng)驗(yàn)得出，淺灘的整治水位為設(shè)計(jì)最低通航水位以上1.5～2.5 m時(shí)整治效果較好。由上述分析發(fā)現(xiàn)取其平均值，則整治水位在設(shè)計(jì)水位上3.3m，對(duì)應(yīng)整治流量為7600m3/s。

3.2 整治線寬度

目前神背嘴右汊整治線寬度為190m，本文阿爾圖寧公式、輸沙平衡法公式、水力學(xué)公式公式確定其II級(jí)航道整治線寬度。各計(jì)算方法得出的神背嘴灘整治線寬度各不相同，阿爾圖寧公式計(jì)算值較大，比枯水期河寬寬出約100m，不作參考。輸沙平衡法公式計(jì)算值與原整治線寬度基本一致，水力學(xué)公式計(jì)算結(jié)果為170m。根據(jù)輸沙平衡法公式和水力學(xué)公式的計(jì)算結(jié)果布置兩個(gè)整治方案：方案一整治線寬度為190m，方案二為200m。通過(guò)分析其整治效果，研究整治線寬度的合理取值。

4 整治效果分析

本文采用SMS軟件二維水流模型對(duì)神背嘴灘各整治方案的整治效果進(jìn)行分析，計(jì)算結(jié)果表明各方案整治后右槽航深都達(dá)到Ⅱ級(jí)航道建設(shè)要求，分流比皆有提高。由于丁壩存在一定阻水作用，導(dǎo)致在設(shè)計(jì)流量Q=2308m3/s時(shí)方案2分流比為46.9%，較方案1減少2.4%，在整治流量Q=7600m3/s時(shí)較方案1減少4.3%。

整治后在整治流量下，方案1右槽中后段平均流速為3.18m/s，為床沙起動(dòng)流速的約1.17倍，有助于汛后枯水航槽沖刷，維持疏浚區(qū)穩(wěn)定。整治前右槽中下段流速較大，方案2整治后的右槽中段航道內(nèi)流速達(dá)到3.42m/s，比降為0.99‰，不滿足二級(jí)航道的船舶上行要求。由此可見(jiàn)方案1的整治效果更好，證明在不改變整治線寬度的前提下通過(guò)提高整治水位治理彎曲分汊淺灘的整治方法是可行的。

5 結(jié)論

對(duì)于流速比降偏大的彎曲分汊淺灘的整治，采用傳統(tǒng)的束水攻沙方法，往往會(huì)將河道束得過(guò)窄，有可能使整治后的淺灘變成急流灘，這是不可行的。針對(duì)長(zhǎng)江上游瀘渝段彎曲分汊淺灘Ⅱ級(jí)航道建設(shè)，本文提出中水治理的整治思路，不改變整治線寬度，通過(guò)提高整治水位，延長(zhǎng)沖刷歷時(shí)，增加汊道分流比，增大航深。神背嘴灘的II級(jí)航道研究結(jié)果表明整治水位在設(shè)計(jì)水位上3.3m，整治線寬度為190m，可達(dá)到Ⅱ級(jí)航道建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)：

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