荊江河段航道整治工程護灘設計思路分析

童凡　黃召彪　楊文玉

摘 要：護灘帶是近年來在長江航道整治工程中大量運用的整治建筑物，在“長江中游荊江河段航道整治工程昌門溪至熊家洲段工程”中亦較多的采用了這種工程措施。針對該工程護灘帶的設計思路，本文從護灘帶的類型、功能、平面設計方法、工程運用等方面進行了分析說明。

關鍵詞：荊江河段 航道整治 護灘帶 設計思路

護灘帶是一種保護灘體，防止灘體被沖刷，束水歸槽，穩定航道的整治建筑物，當守護部位地形較低，位于水深較深處時又稱為護底帶。與丁壩、鎖壩、魚嘴等發揮束水攻沙作用的“進攻型”整治建筑物相比，護灘帶一般以守護灘體為主，當其軸線拋石厚度較大時，亦可發揮限制和引導水流的作用，類似于潛壩的功能。采取護灘措施，不僅工程較簡單，耗資較少，而且對河勢及防洪影響較小，可以收到事半功倍的效果。

隨著三峽工程開始蓄水運用，水庫攔截大量泥沙，受清水下泄的影響，水庫下游河床將發生長距離、長時段的沖刷和河勢調整。對于長江中游荊江河段，由于大多屬于沙質河床，其沖積型河流航槽的穩定性必須建立在洲灘高大完整的基礎上，三峽蓄水后的來沙減少，意味著灘體淤積體來源減少，一旦洲灘受沖切割，灘體難以恢復，河道將向寬淺方向發展，航道條件將趨于惡化。若整治工程選擇航道條件惡化礙航時進行，此時灘槽形勢處于對航道條件不利的態勢，要達到恢復和改善航道條件的目的，一般需要采取“進攻型”的整治措施來調整航槽，如丁壩、鎖壩、魚嘴等整治建筑物，不但耗資大和工程實施難度大，而且對河勢及防洪的影響較大。對于那些易沖的洲灘，利用淺灘演變的有利時機，及時在灘體相對較完整、航道條件較好時采取保沙固灘，歸順水流的措施，可穩定有利的灘槽格局，保持航道條件的穩定。

基于以上認識，“荊江河段航道整治工程昌門溪至熊家洲段工程”（以下簡稱大荊江工程）在多個水道采用了護灘帶這種工程措施，本文以大荊江工程初步設計階段的工作為基礎，對護灘帶工程的設計思路進行分析。

護灘帶類型及功能

大荊江工程中設計的34道護灘帶，根據各水道的特點和工程作用的不同，在平面設計上可分為以下幾類：

1、間斷守護型

對于灘體變形以側蝕為主的邊灘守護，可布置數道條狀或條狀頭部帶勾頭段的護灘帶，形成護灘帶群，這種類型為條狀間斷守護型，如圖1所示。其功能在于守護邊灘同時調整水流流向，控制主流的橫向擺動，穩定航槽以保持穩定良好的航道條件。

2、集中守護和間斷守護混合型

對于受縱向水流迎流頂沖和較強烈的斜向漫灘水流共同作用的心灘，可采用頭部集中守護和中后段間斷守護相結合的方式，這種類型為集中守護和間斷守護混合型。其功能在于控制灘體形態，保持灘體束水歸槽的作用，形成較好的航道條件。

3、整體守護型

對于受縱向水流迎流頂沖和漫灘水流過于強烈的心灘，當采用集中守護和間斷守護不足以保證灘體的高大完整時，為免整個灘體遭破壞，需要加大守護范圍和守護力度，對整個灘體進行連續性不間斷的守護，這種類型為整體守護型。如圖3所示。其功能在于全面守護整個灘體，減小灘體的整體糙率，維持灘體的整體形態。

護灘帶平面設計方法

1、軟體排護灘原理

用軟體排護灘，主要是利用土工織物的保沙性、柔韌性來實現對沙質河床保護的目的。從功能上劃分，軟體排守護區域可分為兩大部分：一是基本區（或稱為預期穩定區），該區域河床不得因沖刷而發生變形；二是變形區（或稱為預留變形區），該區域的作用主要是防止變形區以外的河床變形波及到基本區。變形區功能的實現，一是要求在護灘帶外側河床沖刷過程中，變形區域排體能夠適應河床變形，防止床沙從變形區域內流失；二是防止基本守護區域內床沙流失到變形區或變形區以外。護灘原理如圖4所示。

2、護灘帶寬度的確定

根據上述軟體排護灘原理，護灘帶分為預期穩定區和預留變形區兩大部分。目前條狀護灘帶的預期穩定區寬度一般設為30m寬，在功能上有特殊要求的按照平面要求的寬度確定。預留變形區寬度按照不同河床質的沖刷坑最大深度進行計算，荊江河段卵石河床的水道中設計的護灘帶，一般上游變形區寬度為30m，下游為60m，頭部為90m；沙質河床的水道中設計的護灘帶，一般上游變形區寬度為60m，下游及頭部變形區寬度為90m。

3、護灘帶的平面布置

對于間斷守護型的條狀護灘帶群，考慮到此類型的護灘帶群實施后，在各護灘帶周邊可能會發生沖刷下沉，而護灘帶守護范圍內的地形將維持原有高程或者淤積抬高，使得原來較平坦的灘面呈現處局部凸起的形態，此時護灘帶將起到類似壩體的作用，因此可參照丁壩群的布置原則對護灘帶的間距進行設計，以形成合理的護灘帶群。

對于心灘頭部的集中守護型護灘帶，由于此部位通常會受水流的集中沖刷，且沖刷力度比灘體兩側要大，因此守護范圍較大，且外緣一般呈圓弧形以減小局部水流沖刷，如魚嘴形或扇形；對于心灘中下段的間斷守護型護灘帶，通常布置數條橫縱相交的條狀護灘帶，其中沿灘脊縱向的護灘帶較長，為護灘帶群的骨架；與之垂直布置的橫向護灘帶較短，其布置原則亦可參照丁壩群。

對于心灘的整體守護型護灘帶，則需根據灘體的形態進行整體布置，一般頭部布置為魚嘴形或扇形。

工程運用

大荊江工程在枝江-江口河段、太平口水道、藕池口水道、萊家鋪水道、窯監水道和鐵鋪-熊家洲河段中均有護灘帶工程，其中枝江-江口河段4道、太平口水道4道、藕池口水道7道、萊家鋪水道5道、窯監水道6道、鐵鋪-熊家洲河段8道，共計34道護灘帶，具體如下：

大荊江工程中枝江水道張家桃園邊灘下段的2道護灘帶、江口水道吳家渡邊灘尾部的1道護灘帶、太平口水道臘林洲中部低灘的3道護灘帶、藕池口水道陀陽樹邊灘的4道護灘帶、萊家鋪水道桃花洲邊灘的3道護灘帶和萊家鋪邊灘的2道護灘、鐵鋪水道廣興洲邊灘的4道護灘帶和熊家洲水道右邊灘的4道護灘帶等，均屬于條狀間斷守護型護灘帶，主要對各水道的邊灘進行守護。

大荊江工程中藕池口水道倒口窯心灘的3道護灘帶屬于集中守護和間斷守護混合型護灘帶，主要是對倒口窯心灘進行守護。

對于心灘的守護，為引導縱向水流兼顧守護灘尾，保持灘體形態，需加大守護范圍至灘體的下部，布置一條沿灘脊縱向下延至心灘尾的護灘帶。大荊江工程中江口水道柳條洲尾的1道護灘帶、太平口水道三八灘中下段的1道護灘帶屬于此類。

結語

本文對大荊江工程中應用的護灘帶工程進行了總結，針對這些護灘帶的設計思路，從護灘帶的類型、功能、平面設計方法、工程運用等方面進行了分析說明。護灘帶是近年來才逐漸采用的整治建筑物，其功能和作用較為明確，但一些參數的確定仍顯得粗略，還需進一步研究以便規范設計。

（作者單位：長江航道規劃設計研究院）