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嘉陵江观音洲滩险问题分析

来源:用户上传      作者: 李国旗

  摘要:对试验项目进行充分研究,分析现状河道情况下的河床演变、通航条件,及碍航成因提出整治工程方案,整治措施及工程布置。
  关键词:河床演变;碍航;整治措辞
  1.河道概况和滩险分析:
  嘉陵江是长江上游的重要一级支流,是国家内河高等级航道“两横一纵两网十八线”的重要组成部分,由北向南纵贯全川经重庆汇入长江,被国家列为战备航道。它连接川、陕、甘、渝三省一市,是沟通西南、西北的主要交通运输线,形成了一条西北、西南地区与三峡库区以及长江中下游地区联系的通衢大道,是西南地区综合运输体系的重要组成部分,具有其他运输形式不可替代的作用,地位十分重要。
  嘉陵江是全国第一条全江渠化的山区河流,嘉陵江干流广元至重庆河段共规划建设 17 个梯级,川境内规划建设 14 个梯级,目前,渠化工程已接近尾声,嘉陵江渠化工程从根本上解决了枯水期滩多水浅的问题, 未建梯级之前共有各类碍航滩险约 280 个,渠化工程完成后滩险数量减少到仅 49 个,主要分布在各枢纽坝下河道 1~5km 范围内,其航道尺度达不到设计标准。例如:马回船闸建成年代较早,其下游引航道淤积较为严重。不满足IV级航道建设要求。为了解决嘉陵江航运河道淤积的问题,加快推进嘉陵江航运复苏,全面发挥嘉陵江高等级航道的航运潜力,加快沿江地方经济发展,四川省发展与改革委员会于 2014 年 4 月以川发改基础[2014]221 号文批复同意建设嘉陵江川境段航运配套工程。
  观音州是嘉陵江上著名的的滩险之一,河道两岸特殊的地形和地质造就了山区河流的流速大,流态紊乱等特点,河面狭窄,河内险滩,礁石居多,水深浅、落差大等特殊的工况条件,对船舶航行造成了极不利因素,因此采取措施进行航道整治显得意义重大。
  2.项目研究意义:
  宏观方面:嘉陵江航道整治工程完善,系统的治理对促进长江与嘉陵江通航发展外贸经济,对外交往的过程中,起着无可替代的作用;河流的分布面广,有利于实行大、中、小结合及长短途运输的结合。微观方面:研究河道演变学,航道治理等理论分析,确保通航建筑物安全运转,满足船舶航行的基本条件,必须采取航道整治措施(如整治工程,疏浚工程,河流渠化),使整治建筑物调整水流与河床,加大航深,航宽和航道弯曲半径,改善水流流态,并且稳定优良河道,避免流态恶化。其次,进一步研究河床演变学,航道治理学及水力学河流动力学等相关航道治理学科提供了丰富的理论和实践经验。
  3.航道现状分析:
  目前在我国的通航河流上,水利枢纽越来越多,河流的天然成分就越来越少。水利枢纽的建设和运行,对其下游航道有非常大的影响。不受水库调流影响的情况也很少甚至没有,因此水库下游航道问题具有普遍性,在航道整治理论中应加以重视和研究运行,对其下游航道有非常大的影响。
  航道整治工程包括天然河道航道整治以及库区河道航道整治,目前,国内航道整治技术大体的现状是河床演变和整治工程设计理论接近世界水平,河工模型的设计理论和试验技术进入世界先进行列,不足之处在于河流的系统整治和综合利用较落后;整治新材料不多;中小河流施工效率低;河道原型观测力量薄弱,资料收集不能满足设计和研究需要;新型电子和信息技术的应用有跟不上技术发展的速度。
  航道整治工程的设计、研究的主要方法是物理模型试验和数值模拟等,国内众多滩险的成功整治得益于整治措施的系统研究。川江斗笠子滩、筲箕背滩、青滩等,澜沧江曼厅水道、打脑新滩等,乌江羊角债滩群、通天槽滩等,红水河峡龙滩、坝淘滩,长江河口深水航道等著名滩险和水道的成功整治,使得模型试验研究成果具有关键的指导作用。数值模拟由于具有无缩尺效益、方案比选方便、灵敏度检验快、费时少费力小等特点,在航道整治研究中也得到普遍应用,且不乏成功整治的案例,《内河航道与港口水流泥沙模拟技术规程》对数学模拟方法进行了详细规范,国内外也有较为成熟的数值计算软件包。
  4.研究方法:
  嘉陵江川境段观音洲滩群河段航道整治一般采用河床演变分析、物理模型试验和数值模拟计算等方法相结合进行研究。河床演变分析由大量原型观测资料(地形高程、水位、比降、断面流速等资料)进行定性和定量分析的基础上,根据所研究水域的水文、泥沙特征,利用水力学及河流动力学、航道整治、渠化工程等相关学科理论,探讨河道地形的历史演变、近期演变和将来的演变趋势,为水利工程的建设和运行方式提供科学依据。
  本试验拟采用物理模型方法,并结合相关HD-4B型电脑流速仪;采用几何平面比尺1:120,垂直比尺1:100,建立变态模型试验;所需的物理模型场地,计算机等物质条件已具备,研究经费有保证。另外,通过现场查勘,收集、整理已有研究成果及水文泥沙等资料、历年实测的航道地形图,基础研究资料以及具备,利用sms软件,然后对数据分析整理,得到计算结果。
  5.整治措施:
  第一:船舶沿着主河道通航到中下游,出现江心洲,水流分两汊。左汊河道较浅,不利通航,若通航,则需采取整治措施。右汊河道是习惯性航道,该汊水流湍急,有泡漩急流,存在碍航滩险问题,对船舶安全航行造成不利,若通航,则需采取整治措施。整治措施1:左汊采取疏浚河道,根据《内河通航标准》规范,确定航道尺度,航宽和航深,经济、合理、安全可靠,保证顺利通航,又不使河道淤积,造成河道二次淤积问题;整治措施2:若船舶继续沿原航线通航,为使水流变缓,减少泡漩,有利船舶安全通航,且不造成河道泥沙淤积,采取炸礁,加修整治水工建筑物如丁坝,目的为了改善水流条件,加宽河面。
  第二:观音洲的下游端由于河床较浅,不允许通航,需采取疏浚河道,依照《内河通航标准》确定航道等级尺度,保证河道不淤积,不冲刷,挟带泥沙运行。
  综上所述:本试验解决主要问题是浅滩碍航,浅滩的水流分散,水深较浅,很容易造成船舶搁浅。对于浅滩的整治,主要采用顺坝、丁坝等整治建筑物来束窄河床,同时辅以疏浚主航道,增加航深。疏浚开挖的土石方可以填在深槽内,以抬高水位,增加航道水深;也可采用堵坝来封堵支汊,使水流集中。顺坝和丁坝的坝头位置需按照整治线的宽度来确定,高度一般在设计低水位以上1.0一1.5 m疏浚的深度根据水面曲线和设计要求水深来计算。
  参考文献:
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  [2] 尹崇清,傅华,彭凯,杜宗伟.红水河峡龙滩航道整治模型试验研究[J].重庆交通学院学报,2003,22(4):119-122.
  [3] 陈明栋,文岑.澜沧江小橄榄坝滩整治试验研究[J].泥沙研究,2004,23(5):72-76.
  [4] 李孟国. 海岸河口泥沙数学模型研究进展.海洋工程.2006.2(5):178-189.
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