九龙坡大件码头改扩建工程优化措施

采用贴体正交坐标系下的平面二维水流数学模型，分析了九龙坡大件码头改扩建工程的通航条件。经实测河段的实

重庆港九龙坡滩脑壳大件码头工程于2001年2月建成竣工投产，该项目的建设满足了三峡工程大型变压器的运输要求且为重庆地区大件运输发挥着主要作用。码头后方经过加高后，后方堆场高程达到177.83m。大件码头下游约120m岸线范围为大件码头规划岸线及堆场区域。为了对下游港池及后方临时堆场进行维护，改善九龙坡大件码头前沿装卸能力及后方堆场的存储能力，拟对九龙坡港区大件码头后方堆场约8000m2进行维护，同时对大件码头尾端约120m左右的岸线进行改造，增加一个1000t级件杂泊位。

为了保证长江干线水道的畅通，避免因码头工程的建设及施工作业导致三角碛河段航道条件的恶化，确保所建项目满足通航要求，本研究对拟建工程河段自然条件进行分析，结合所给码头建设工程实施方案，应用平面二维水流数学模型进行计算，分析工程方案实施后该航道条件的影响。

码头平面布置与结构型式

根据吞吐量预测、船型论证，考虑岸线、水域条件以及三峡水库建成后蓄水运行对作业区河段水位的影响，重庆九龙坡大件码头锚地泊位及临时堆场维护工程的建设规模如下：工程建设1个1000t级锚泊泊位，兼顾3000t级货船靠泊，吞吐量为15万t/年。

1、总平面布置

拟建码头泊位为大件码头下游延伸段，泊位长120m，码头前沿线布置在160.0～162.5m等高线附近，通过前沿开挖港池满足1000t级船舶停靠，码头前沿线与已建大件码头前沿线基本一致。码头采用钻孔灌注桩基础＋框架墩式固定吊结构，由三个靠船墩（兼作系缆墩）组成，其中下游两个靠船墩顶设40t－25m固定吊，兼作工作墩，其间距为40m，通过引桥与后方陆域连接。码头后方陆域高程均为177.83m（黄海高程），陆域布置件杂堆场，面积为4360m2。

新建陆域堆场通过后方道路与已建大件码头堆场连接，确保两个堆场调节使用，保证港区交通畅通。

2、水工建筑物

码头下游设两个工作墩（兼靠、系船墩）、上游设置一个靠船墩（也兼系船墩）。两个工作墩间距40.0m，上游靠船墩与工作墩间距为25m。靠船墩与工作墩基础为2Φ2000＋3Φ1800 C30钢筋砼嵌岩钻孔桩，承台采用现浇C30钢筋砼，承台尺寸为7700×9700×2000mm。6根柱通过垂直间距为4.5～5m的纵、横联系撑连接，形成整体框架。水侧纵向联系撑兼做靠船梁，设450KN系船柱，每层纵、横联系撑间设置人行爬梯。靠船墩顶标高179.0m（黄海高程），配置40t固定式起重机。在工作墩、系船墩后侧通过引桥与后方陆域平台相连。靠船墩后方陆域平台采用现浇C20砼衡重式结构。

3、港池开挖

港池开挖长度为170m,最大宽度为36m,码头设计河底高程为158.90m（黄海高程）。

根据初步分析知：该方案港池挖除了滩脑壳石梁，开挖后改变了原左槽的河床地形，必将引起左右两槽分流比的变化。右槽的分流比减小，将造成右槽流速减小；挟沙能力减弱，将引起泥沙的淤积，冲刷历时减少，必将加剧主航槽泥沙淤积，造成枯水消落期出浅碍航。

调整后港池开挖方案为： 开挖长度为120m,最大宽度为20m，码头设计河底高程为158.90m（黄海高程），调整后的方案减小的开挖长度和宽度，对滩脑壳石梁河势进行了控制。本次主要是对调整后的港池开挖方案进行论证，分析该码头工程对航道的影响。

码头工程对航道的影响

1、对航道布置的影响

低水期三角碛水道主航道布置在三角碛右汊，三角碛当地水位4m以下时，左汊不通航，而码头处于三角碛左汊，因此码头所处的停泊水域不占用主航道，对主航道航道尺度没有影响。

高水位期，三角碛当地水位4m以上时，由于水位的抬高，河面展宽，水深增加，三角碛右侧碛翅的航标撤除，当流量较大时，主流偏向右岸，码头前沿三角碛附近形成巨大的缓流区，很可能成为船舶上行的航线，而此时下行船舶沿主流离码头距离较远。在洪水期，九龙滩航道边界较枯水期大幅展开，此时码头停泊水域距离航道边界最近点约为27m，满足停泊水域的安全距离。

三角碛在低水位期航道布置在右汊，回旋水域不占用主航道。在高水位期，九龙滩水面开阔，航道宽度有较大拓展，此时回旋水域与航道边界存在部分交叉，最大交叉距离约为73m，而此时九龙滩满足航深的航道宽度约为550m，上行船舶有足够的水域航行，以远离码头前沿水域，避免与进出港作业的船舶相互干扰，在低水位期，主航道布置在三角碛右汊，停泊水域和回旋水域皆不占用主航道，对航道布置没有明显不利的影响。在高水位期，码头停泊水域不占用主航道，且与航道边界距离有足够的安全距离；回旋水域虽然占用主航道，但是此时航宽富足，上行船舶有足够水域远离码头航行，进出港作业船舶也提前望，减小相互影响，因此回旋水域对航道布置影响亦不大。

2、对通航水流条件的影响

为了预测码头工程对工程河段通航水流条件的影响，本研究采用平面二维水流数学模型对码头工程建成前后的通航水流条件进行了计算分析；本次航道演算选取了4级流量进行计算。计算流量、水位及工况见表1。

由表可以看出：在Q=6550m3/s时，拟建码头工程上游河道的最大水位壅高为4.6cm，下游水位最大减小值为14.2cm。在Q=7150m3/s时，拟建码头工程上游河道的最大水位壅高为4.0cm，下游水位最大减小值为4.9cm。在Q=35400m3/s和54500m3/s时，拟建码头工程上下游水位基本无较大变化。由此可见，拟建码头工程的修建，主要在中枯水对上下游水位产生影响，在洪水期由于主流带的偏移，拟建码头工程对水位影响并不明显。

流量Q=54500m3/s、35400m3/s、7150m3/s、6550m3/s时，修建码头前，码头前沿河段主流带最大流速分别为5.83m/s、4.23m/s、1.13 m/s、2.38 m/s；修建码头工程后，主流带流速基本无多大变化。码头前沿30m、50m、100m处的流速基本无较大变化，不会对原有航道条件造成影响，码头建成后的使用上也不会给航道条件带来明显不利因素。

3、对船舶通航的影响

低水位期，特别是在三角碛当地水位4m以下时，三角碛左汊不通航，船舶上下行走右汊，由于该工程处于三角碛左汊，码头前沿水域内无船舶通过，因此此时对船舶上下行基本上影响不大。

高水位期，在三角碛当地水位4m以上时，随着水位抬升，三角碛附近水域开阔，码头前沿区域也能满足船舶航行，此时上行船舶一般沿缓流区上行，下行沿主流，在流量较大时，三角碛附近形成较大的缓流区，上行船舶沿缓流区上行，码头的修建和正常营运可能对上行船舶产生影响，但由于此时水面开阔，上行船舶有足够的水域可供航行，同时进出港作业施工船舶应提前望，主动避让过往船舶，尽量避免相互影响。

4、对航标设置、维护及功能发挥的影响

拟建码头工程区域所在河段（上下游共3公里）配布有航标19座。从设标水位来看，除了龙凤溪和大梁两处全年浮标以及九堆子岸标、九堆子浮标设标水位较高外，其余浮标设标水位均在4m以下，此时左槽不通航，且各标距离码头区域距离较远，码头建成运行后，基本上不影响原浮标正常使用。

5、港池开挖对航道的影响

根据有关科研成果分析，三角碛在实验性蓄水以来淤积趋势比较明显，从2009年12月与2008年11月测图对比分析看，九龙滩淤积较为明显，碛头冲刷后退，碛尾向下延伸，侧边淤积向主航槽扩充。从三角碛3m等深线变化图中该滩3m等深线变化来看，三角碛尾有20m左右的下延，三角碛右航槽有淤积，大约10cm，右航槽有变窄趋势，三角碛局部部位3m等深线向主航槽移动近20m。主航槽面临底部淤高和边滩扩充变窄的压力，消落期受到移动“沙包”的影响，三峡175m试验性蓄水第一个消落期就出现了多艘船舶搁浅擦浅的现象。

拟建码头港池开挖，改变了原左槽的河床地形，必然引起左右两槽分流比的变化。港池开挖后，改变原有河床地形，减小了右槽的分流比，造成右槽流速减小，挟沙力减弱，引起泥沙淤积，再加上蓄水减小冲刷历时，加剧了主航槽泥沙淤积，枯水消落期必然引起出浅碍航。

调整后开挖方案开挖长度约为120m，不开挖码头下游高程较高的滩脑壳。通过数学模型分析可以看出，工程方案实施后，工程前沿水位流速等水力要素变化并不明显，调整后的开挖方案对滩脑壳石梁河势进行了控制，对左右槽分流比基本无影响，此开挖方案基本不会引起航道条件的恶化，对航道影响较小。

结论

码头前沿线、靠泊水域不占用主航道水域的宽度，对航道尺度影响较小。在当地水位较低时，回旋水域不占用主航道，基本上不影响航道尺度；在中高水期，港区前沿水深足够，水面展宽，主流向左岸偏移，回旋水域虽然占据了主航道，但是此时船舶上下行基本远离港区前沿，故对航道有效航宽影响不大。

低水位期，三角碛左汊不通航，因此对船舶上下行基本上不造成影响；高水位期，上行船舶沿缓流区上行，下行沿主流，且都远离码头前沿，因此码头的修建对船舶上下行影响不大。需要注意的是，低水位期，进出港区作业的船舶在三角碛尾部应注意过往船舶，主动避让，遵守规则，确保船舶航行安全。

该工程建设后能够满足通航要求。

(第一作者单位：长江重庆航运工程勘察设计院)