山区航道整治工程中枢纽下游浅滩整治方案的确定

摘要：根据多年航道整治的经验，结合整治河段的实际情况，本文对桂江航道整治的重点河段――金牛坪坝下浅段的航道整治的重要参数――整治水位、整治流量、整治线宽度等的确定进行深入分析，进而讨论如何根据这些参数确定整治方案。

关键词：山区河流　桂江　枢纽　浅段　整治方案

桂江平乐至桂江河口段航道总长约为219km，目前航道等级为内河Ⅶ级。广西壮族自治区人民政府根据桂江腹地水运形势发展的需要，拟对该河段进行全线航道整治，依据水运经济运量现状预测、船舶营运组织现状及发展趋势，确定桂江平乐至桂江河口段整治后的通航标准为：平乐至旺村枢纽河段为内河V级航道，通航300t级船舶；旺村枢纽至莲花大桥为内河Ⅳ级航道，通航500t级船舶；莲花大桥至桂江河口为内河III级航道，通航1000t级船舶。本文以桂江航道整治工程为例，论述山区河流航道整治工程中枢纽下游浅滩整治方案的确定方法。

1　概述

桂江位于广西壮族自治区东北部，是珠江水系西江干流的主要支流之一。

桂江属山区性河流，天然流量较为充沛，但季节性差异显著，含沙量小，水质清澈，河床质以沙卵石为主，部分为石质河床，河岸抗冲能力强，河道纵、横向变形小，河势稳定，河道自然回淤程度轻，并处于冲淤平衡状态，总体上看桂江河床可保持长期稳定状态，这对保持航道尺度是一个非常有利的条件。

桂江平乐至桂江河口段目前已建有巴江口、昭平、下福、金牛坪、京南共5座枢纽，第6座梯级旺村水利枢纽正在建设中，预计2011年底建成，届时平乐至旺村将全部渠化。河段渠化后，水深流缓，原大部分碍航浅滩、礁石等已消除，总体上通航条件得到极大改善。桂江河道的渠化为航道提级的可能性创造了有利的基础条件。

研究河段重点碍航滩险主要有三个河段：巴江角急弯险滩、金牛坪坝下浅段、旺村枢纽坝下浅段。本文就金牛坪坝下浅段论述如何根据工程实际情况确定航道整治工程中的整治水位、整治流量、整治线宽度，进而确定整治方案。

2　浅滩碍航特性

金牛坪坝下浅段位于金牛坪枢纽至马江镇段，长约4km。该段是由于京南枢纽设计运行消落水位不能回水至金牛坪枢纽坝下，出现约0.7m的水位差不衔接段，枯水期航道水深较浅，最小水深仅0.7m左右。该浅段是目前平乐至旺村段航道等级提高的瓶颈所在。金牛坪坝下浅滩碍航特性是：由于枢纽间水位不衔接，加之浅滩散乱，水流分散，流态散乱，枯水期上游枢纽下泄流量较小时，水流无法集中，航道水深不足，导致碍航，同时河段众多礁石构成对航行船舶的威胁。

3　整治原则

研究河段含沙量小，河床质以砂卵石和石质为主且河床质粒径较大，河床稳定，整治原则主要结合枢纽运行情况，以枯水整治为主，并控制中、枯水主导水流，顺应河势合理布置整治线和整治建筑物，稳固边滩，束水归槽，调顺和集中水流，同时辅以疏浚、炸礁工程措施，使航道保持稳定。

4　整治参数

4.1整治水位

根据桂江全程基本渠化情况，河流水文除了具有天然河流特点外，浅滩受枢纽运行调节的影响明显，因此研究此河段整治水位，主要考虑采用优良河段平滩水位和多年平均流量相应水位相比较的方法，并结合经验法综合确定。

根据航道测图知，金牛坪坝下优良河段平滩水位在29～31m之间。由于金牛坪坝下河床受人为挖沙的影响，边滩不够规整，水深深浅不一，优良河段自然边界也受到一定的干扰。另外，根据金牛坪枢纽2008年1月至2010年8月运行坝下水位、流量情况，2008年枯水期平均下泄流量为160m3／s，2009年为89m3／s，2010年为106m3／s左右，在这三种流量情况下，相应的金牛坪坝下水位在30.3～30.9m之间。

参照广西柳江的经验，其整治水位取高于设计水位0.8～1.5m，而《航道整治工程技术规范》(JTJ312－2003)对整治水位的经验取值为：大中型山区河流1.2～2.0m；小型山区河流0.5～1.2m。

综合分析，整治原则以枯水整治为主，且优良河段平滩水位与枯水期枢纽下泄多年平均流量相应水位基本相当，同时结合广西柳江类似航道整治经验，因此金牛坪坝下段浅滩整治水位取高于设计最低通航水位1.0m。

4.2整治流量

金牛坪坝下段浅滩整治流量根据枢纽下泄水位与流量的相关关系确定，其整治高度为1.0m时，主要考虑正常年份水文条件的下泄流量情况，并考虑下游库区对水位产生一定的顶托作用而影响水位流量对应关系情况，综合考虑取整治流量为150m3／s，为介于正常和枯水年份之间的枢纽枯水期平均下泄流量。

4.3整治线宽度

根据《航道整治工程技术规范》(JTJ312－2003)，整治线宽度主要采用理论计算方法和平滩水位的水面平均宽度对比综合确定。

规范规定，来沙量较少和河槽较稳定的河流，整治线宽度采用下式计算：

B2＝Q・n／(H25/3・J1/2)

式中：

B2：整治线宽度(m)；

Q：整治流量(m3／s)；

n：河床糙率；

H2：整治水位时设计的断面平均水深(m)；

J：水面平均比降。

根据上式，对金牛坪坝下浅滩的整治线宽度计算结果及平滩水位宽度进行计算，综合分析后，金牛坪坝下浅滩的整治线宽度取120～150m，弯段处适当放宽。

5　整治线布置

金牛坪坝下浅滩河床质以砂卵石及岩石为主，整治是以枯水整治为主，并控制中、枯水主导水流，通过布置整治建筑物，稳固边滩，束水归槽。提出的两个整治方案如下：

方案一：整治线平面布置顺应河势，以左岸为主导河岸，并利于其作为天然整治建筑边界，上游端入口处整治线宽度适当放宽，使水流有逐渐过渡束窄空间，从鼓新滩往下游至熊阜航道天然水深较好，整治线宽度按150m布置，至弯道处的枧贝村河段，整治线适当放宽至160m左右，以适应弯道水流条件和增加船舶适航宽度。整治线从枧贝村弯道过渡至龙肚滩的直线段整治线逐渐缩窄至120m左右，接近龙肚滩弯段处再逐渐放宽。从龙肚滩往下游至勒修村下段，整治线靠河中偏左岸布置，用整治丁坝封堵现右岸的深槽，调整并主导水流与整治线走向一致，整治线宽度为150m，整个河段共布置整治丁坝31座，方案一平面布置见图1。

方案二：与方案一整治线布置区别在于上、下游端的平面布置不同，方案二上游端设计航道线基本与目前维护走向一致，出船闸下引航道口后转弯靠右岸，因此整治线顺势偏右岸布置，至鼓新滩再逐渐过渡至以左岸为主导的布置形态；而下游端，方案二的设计航道线也基本与目前维护走向保持一致，为利用现已稳定深槽从龙角石河段转向下马滩贴靠右岸，然后出勒勾滩接至下深槽，因此整治线也顺航道走线布置，过下马滩后，利用右岸为主导作为天然整治建筑物边界，不布置新的整治丁坝，方案二整治线宽度控制在120～180m之间，整个河段共布置整治丁坝25座，方案二平面布置见图2。

6　整治方案的比选

方案比选分析：

(1)方案一整治线布置顺应河势，能充分利用河岸作为天然整治建筑边界，整治建筑物控制的整治线走向与中、枯水流向吻合，符合整治线布置原则，此外设计航道走线与金牛坪下引航道平顺连接，减少转弯，改善了航行条件。航道下游端航线由现在维护的靠右岸走向调整为靠河中偏左岸布置，顺应河势及水流条件，使中、枯水条件下的航向基本保持一致，利于航道的维护管理，从而解决了目前维护中在中、枯不同时期水位，需要调整航路以适应航行条件的问题，而调整航路后航道挖方量增加，投资相对较大。

(2)方案二充分利用现有深槽布置航道线，航槽挖方量较少，整治线在上、下游段主要根据现有深槽走线布置，筑坝量也相对较少，但方案二整治线下游段整治线走向与中、洪水流向不够适应，两者夹角偏大，且过下马滩后中水主流居中偏左岸，整治建筑物不能主导中水主流，由于河中为原来的大柑子洲(现基本淹没)河床偏高，中、洪水期主流居中船舶容易被带入该水域形成不安全因素，此外方案二不能解决中、枯不同时期水位需调整航路以适应航行条件的问题，将给航道维护管理增加工作量。

综合以上分析，方案一较方案二优，故推荐方案一。

7　结论

航道整治是一项经验性较强和结合实际较紧密的生产实践工作，本文在充分总结以往航道整治工作经验的基础上，结合桂江金牛坪坝下浅段的实际情况，对整治重点浅滩的重要设计参数即整治水位、整治流量、整治线宽度等的确定进行了深入的分析，进而讨论了如何根据这些参数确定整治方案，对指导整治浅段的航道整治工程布置具有重要的实际意义。