长江中游太平口水道综合治理

时间:2022-09-23 12:15:43

长江中游太平口水道综合治理

摘 要:太平口水道为长江中游著名的碍航水道,该水道按照系统治理、分步实施的原则,进行多次航道整治,取得了较好的工程效果。本文结合已有研究成果和工程实施以来的资料,结合总体治理思路及本河段存在的问题,提出了后续治理思路。

关键词:太平口水道 航道整治 综合治理

太平口水道位于长江中游的上荆江沙市河段,上距宜昌市约133km,历来是长江中游重点碍航浅滩河段之一。除了船舶通航与桥梁安全矛盾十分突出外,在水沙的强烈作用下,从上个世纪50-60年代开始,该河道从单一形态逐步演变成上段河道为南北双槽、下段为南北两汊的洲滩格局。自三峡蓄水运行以后,太平口呈大幅冲刷趋势,航槽位置多变,且频繁出浅,呈散乱多槽的格局,严重影响并制约着太平口水道的通过能力。

治理历史及初步成效

根据《长江干线航道发展规划总体刚要》,通过科研单位对沙市河段长时间的系统治理的研究:通航船舶最佳规划航线为水道上段走太平口心滩南槽、下段走三八滩北汊。在此基础上,研究单位提出了总体治理思路:维持太平口水道两槽―滩的双槽双汊格局,按照“总体规划、分步实施,提前控导、逐步完善”的治理原则,分步、分期实施治理。历史上,太平口水道先后实施了3次整治,分别是三八滩应急守护工程、长江中游沙市河段航道整治一期工程(以下简称“沙市一期工程”)以及长江中游沙市河段腊林州守护工程(以下简称“腊林州守护工程”)。

1、应急守护工程

三峡水库运行后,清水下泄冲刷,三八滩快速萎缩,面临冲散解体的威胁,为此,2004年3~5月,三八滩应急守护一期工程实施,对三八滩上段滩面布置纵、横结合,横向为主的 8条护滩带。2005年3~5月,三八滩应急守护二期工程实施,对已建护滩带进行完善与加强,加强三八滩头部和右缘的守护,同时对滩脊左缘适当加强。

两届应急守护工程的实施,保住了三八滩基本的滩型架构,北汊航道条件出现了变好的趋势,连续两届枯水期北汊通航时间明显延长。

然而,由于应急工程守护范围有限、守护强度不够,受持续清水下泄及河道自身条件的影响,应急守护工程损毁严重,三八滩继续后退缩窄,面临着再次受冲肢解的局面。

2、沙市一期工程

为防止三八滩再度肢解引起河势及航道条件向不利方向的进一步恶化,2009年交通运输部开始实施沙市河段航道整治一期工程。该工程主要是在应急守护的基础上对三八滩的中上段滩体、滩脊进行加固完善,维持三八滩的整体稳定。

工程实施后,三八滩中上段滩脊稳定,初步维持了太平口水道下段分汊的基本河势格局,北汊航道条件明显改善,3.2m航道维护水深维持畅通,个别年份甚至更好,维持了荆州大桥主通航孔通航的目的,有效保证了桥梁安全。

沙市一期工程作为单一的工程来看无疑是成功的,但从太平口水道总体情况来看,仅仅有三八滩的守护还远远不够。由于一期工程仅仅控制了枯水期南北两汊的分流点,而水道进口水流的边界条件尚不稳定,特别是右岸腊林州边滩一直处于冲涮后退状态,太平口水道的河势格局还没有稳定,因此,在河段上游实施必要的河势控制工程势在必行。

3、腊林洲守护工程

腊林洲边滩继续崩退将造成河道主流右摆,使下游南北两汊分流比发生不利变化,影响北汊主航道的稳定,同时,崩退产生的泥沙也容易在弯道环流的作用下输移至北汊,造成北汊进口段出现浅区。为此,2010年10月交通运输部批准实施了腊林洲守护工程。该工程主要是对腊林洲边滩上段3.3km岸线进行守护,同时对左岸杨林矶一带已护岸线的重点部位进行水下加固。

腊林洲守护工程的实施防止了腊林洲上段岸线的继续崩退,通过与沙市一期工程相配合,使中枯水期过渡段水流保持相对稳定,维持了南北航线的稳定。

沙市河段系统治理

太平口水道经过一次应急、两次守护控导工程的实施,滩槽格局基本形成,航道条件明显改善,现行维护标准3.2m×80m×750m的航道尺度能够得到保证。然而,沙市河段为坝下第一个沙质河床的河段,三峡蓄水及清水下泄的影响十分明显。

太平口心滩头部冲刷,尾部淤长,腊林洲中下段未守护的低滩大幅度的冲刷后退,给左岸杨林矶边滩的发展提供了空间,汛期冲刷的泥沙有部分在杨林矶边滩造成淤积,边滩淤长南扩,挤压过渡段航槽,致使杨林矶边滩尾部淤长,甚至伸入到北汊以内,北汊进口航宽有所缩窄,航路有所弯曲。汛后退水期间一旦北汊口门冲刷强度不足、或冲刷时间不够,北汊口门有可能出现航宽不够或水深不足。同时南汊进口及航槽有所发展,滩槽格局向不利方向转变。

三峡蓄水后,三八滩上半部保持稳定,但大桥以下尾部滩体仍在进一步冲蚀,并逐年萎缩。北汊出口航道展宽,由于流速降低、泥沙落淤,南、北两汊的中下段均出现了不同程度的宽浅化,枯水期出口处淤积严重,航道条件较差,而北汊中段也有深槽交错的趋势。

因此,荆江河段系统治理工程中,针对本河段可能出现的新的不利发展趋势,在太平口水道实施了两处完善性整治工程,以消除本水道不稳定因素,解决太平口水道的碍航问题。工程内容主要包括两部分:一是腊林州尾部布置3道护滩带;二是对大桥以下三八滩进行守护;同时,为防止水流顶冲威胁荆江大堤安全,对北汊已护岸线进行抛石加固处理。

综合治理工程,是希望借护滩带的导流作用,在退水过程中将水流由南槽导向北汊,切割杨林矶於长的尾巴,从而维持北汊进口段的畅通。同时,对三八滩下段滩体促淤固滩,进一步控制萎缩,使得北汊出口航道保持合适的航宽。

方案动态实施过程

综合治理的总体思路经过模型研究分析,基本能够解决太平口的碍航问题。然而,经过2012年大水、特别是2013年汛期洪水后,太平口水道过渡段深槽大幅右摆、杨林矶边滩尾部明显右扩,#3护滩带勾头部分已位于杨林矶边滩的边缘,如强行施工,不仅通航安全异常突出,而且就算勉强施工,前沿主航道将会形成巨大弯道,不利于船舶航行。因此,护滩带的整体实施思路调整为先实施具备条件的#1、#2护滩带及#3护滩带的直段和根部护岸,#3护滩带的勾头暂缓实施。待经历一个枯水期的冲刷及拟建工程的作用,适当冲开杨林矶边滩尾部通道,形成施工具备的条件时再实施。

同时,由于三八滩尾部大幅冲刷萎缩,且向左侧淤积明显,尾部滩体向北汊偏转。这与冲刷北汊淤积体治理思路相违背,因此三八滩下段守护工程也暂缓实施,根据一个枯洪水期后滩体恢复情况,再优化设计方案予以实施。

2014年2月,经测图分析,施工后护滩带区域发生了一定程度的淤积,与此相应的,护滩带前沿冲刷较为明显,深槽区域普遍发生2m以上深度的冲刷,而杨林矶边滩右缘也发生1m以上的冲刷。过渡段的断面变化及深泓平面变化也反映了这一点,深槽有整体左摆的倾向。从总的趋势上来看,在工程的作用下,太平口水道过渡段将继续向好的方向发展,深槽还会逐渐左偏,北汊进流又将逐渐改善,北汊汊道内也将随后发生一定的冲刷调整。只不过一旦再次出现大水过程,将有可能延缓这种有利演变的进程,甚至在一段时间内进一步恶化北汊进口条件;而持续的中枯水过程则有利于加速“南-北”航路继续向好的方向发展。

总结

太平口水道的治理,通过对分期项目实施后的效果分析,“总体设计、分期实施”的治理思路是正确的,也达到了预期目标,积累了部分经验。

然而,前期的项目实施仅仅对三八滩进行了固滩守护,起到了一定的效果,但对太平口心滩的重要影响作用估计略有不足,未采取任何工程手段。在经过三峡工程清水下泄的长时间影响下,太平口心滩头冲尾淤,且不断下移的趋势更加明显,一度造成北汊主航道通航紧张的局面。

因此,要彻底解决太平口水道碍航问题,除了对三八滩进行守护外,还需要对太平口水道实施必要的整治手段。个人觉得,必要时可以对太平口心滩头部及右缘进行守护,对太平口水道北槽适当封堵,增加南槽流量;同时,适当增加腊林洲中部守护工程护滩带,特别是#2、#3护滩带轴线高程,形成一定规模的水下潜丁坝。通过潜丁坝束水攻沙以及对南汊适当封堵以增加北汊分流比,冲刷杨林矶尾部边滩,打开北汊通航口门,从而进一步冲刷三八滩尾部左缘淤积体,彻底保证荆州长江大桥北汊主通航孔的正常航行。

(作者单位:长江航道局)

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