桂江旺村枢纽―河口航道整治水位变化分析

摘 要：受人为采砂等多重因素的影响，桂江旺村枢纽～河口段河床不断下切，河道水位下降，造成局部浅滩水深不足碍航，该段航道整治工程实施后，如造成水位明显下降，将进一步加剧旺村枢纽门槛水深及沿程浅滩水深不足的问题。本文通过建立该河段一维水流数学模型，对整治工程设计方案实施前、后的水位变化情况进行模拟计算，分析了整治措施所引起的水位下降及其向上游传递规律，在此基础上，提出了整治工程推荐方案，为工程设计方案选取和优化提供参考依据。

关键词：旺村枢纽 西江顶托 一维数模 水位变化

在桂江、西江人为采砂、河床自然演变、枢纽调控等多重因素的综合作用下，桂江旺村枢纽～河口段河床不断下切，河道水位下降，造成局部浅滩水深不足碍航，同时由于旺村枢纽坝下98%保证率设计最低通航水位仅为3.95m（国家85高程，下同），远低于旺村枢纽船闸下游设计最低通航水位（5.13m）。枯水期，即使航运基流得到保障，下游门槛（船闸门槛底标高2.63m）水深也可能出现不足1.5m的情况。该段航道整治工程实施后，如造成水位明显下降，将进一步加剧枢纽门槛水深及沿程浅滩水深不足的问题。因此，研究整治工程实施后水位变化趋势及程度，是该段航道整治工程的关键问题之一。本文通过建立桂江旺村枢纽～河口段一维水流数学模型，对整治工程设计方案实施前、后的水位变化情况进行模拟计算，分析整治措施所引起的水位下降及其向上游传递规律；在此基础上，提出了整治工程推荐方案，为工程设计方案选取和优化提供参考依据。

1.工程概况

桂江位于广西东北部，是西江的主要支流之一。在梧州白云山附近注入浔江后合称西江。旺村枢纽～桂江河口段河道长约24km，为桂江最下游河段，航道水深条件主要受旺村枢纽泄流和下游西江顶托的影响。

旺村枢纽于2006年动工建设，目前已开始蓄水发电，为桂江开发的最末一个梯级电站，根据旺村水利枢纽设计文件及相关批复，船闸建设规模为Ⅴ级，闸室有效尺度为100m×12m×2.5m（长×宽×门槛水深），航运基流为70.7m3/s，对应的设计最低通航水位5.13m，船闸门槛底标高2.63m。

近年来由于人类采砂活动等因素的影响导致河床下切加剧，枯水期西江干流水位逐年下降，小流量时对桂江的顶托作用不明显，导致在上游来流较小时桂江旺村枢纽～河口段局部航道常出浅，浅段主要位于旺村枢纽至大屋村河段、野牛角至宦家湾段和龙山洲滩段。

桂江旺村枢纽～河口航道整治设计了两个方案，方案一为：旺村枢纽～莲花大桥段按Ⅳ级航道整治，尺度为2.0m×50m×350m，莲花大桥～桂江河口段按Ⅲ级航道整治，尺度为3.5m×60m×480m，主要的整治措施包括筑坝、疏浚、炸礁和护岸；方案二为：旺村枢纽～莲花大桥段按Ⅲ级航道整治，航道尺度为2.5m×60m×350m；莲花大桥～桂江河口段尺度同方案一，整治措施与方案一相同，但工程量大于方案一。

3.整治方案实施后河道水位变化分析

图1和图2为整治方案实施后水位对比图。根据图1和图2分析如下：

①整治方案实施后，两个方案对水面线的影响趋势上是一致的，整个河段水位有一定程度的下降，主要集中在旺村枢纽～龙山洲尾河段，龙山洲尾～河口河段基本不变。水位降落最明显的位置为木倪滩尾～龙山洲尾河段，再往上游位置，由于布置了丁坝群使得水位壅高，水位降落反而有一定程度的减小。②在不受西江水位顶托或顶托作用不明显时，龙山洲尾至龙山洲头出现一较明显的壅水，该壅水是龙山洲河床隆起所形成的，整治过程中，对龙山洲右侧航道进行了拓深拓宽，方案二拓宽拓深幅度都较方案一明显，工程后水位降落也较方案一较明显。③工况一对应的水位变化范围方案一为-0.308～0.00m，方案二为-0.471～0.00m；工况二方案一为-0.028～0.00m，方案二为-0.062～0.00 m；工况三方案一为-0.108～0.00m，方案二为-0.198～0.002 m。同一水文条件下，方案二水位降落幅度较方案一明显；在相同的整治方案下，工况一（设计低水位时）水位降落最大，工况三次之，工况二最小。工况二来流较工况三小，但下游受西江水位顶托作用明显，整治造成的水位变化反而要小。④方案一旺村坝下水位下降最大为0.03m，对旺村枢纽船闸的门槛水深影响较小，方案二旺村枢纽坝下水位下降最大为0.24m，在设计最低通航水位时导致船闸的门槛水深可能不足1.3m，进一步加剧了船闸存在的问题。

综上所述，旺村枢纽至桂江口的整治工程对水位的影响较明显，主要表现为水位下降，但方案一工程后的航道水深仍可满足设计尺度要求，且对旺村枢纽船闸门槛水深的影响较小。而方案二对水位下降影响偏大，尤其导致旺村坝下水位下降达0.24m，对下游门槛水深影响明显，进一步加剧船闸门槛水深的问题，因此建议采用方案一为设计方案。

4.结语

目前旺村枢纽至桂江河口无固定水文观测站点，为掌握水文变化情况对通航的影响，建议从旺村枢纽至桂江口约24km河段沿程在旺村船闸下闸首、龙山滩及桂江口各布设1把水尺（共3把水尺），对该段水位进行一个枯水期的连续观测，以便结合梧州站资料作深入分析，通过基础数据反映该河段存在的问题，为航道整治研究及其他工程措施进一步提供科学依据。

根据一般规律，枢纽初期运行阶段容易造成下游河床下切，下切程度和范围与枢纽运行方式、河床底质等因素有关，旺村枢纽现刚开始蓄水发电，建议定期对坝下河床进行测量，密切关注下切情况，采取相关的保护措施，以免由于河床大幅度下切进一步加剧门槛水深的问题。

参考文献：

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