淺析北盤江壩油灘演變與整治研究

程從虎

摘 要：本文從水沙運動與河道演變的關系研究壩油灘航道演變與礙航機理，根據不同流量下的水沙關系來分析灘險成因；通過物理模型試驗研究，分析灘險水流能量在空間上的分配特點，從而探尋有效的整治措施，為類似灘險整治提供借鑒。

關鍵詞：壩油灘演變分析 整治方案 物模試驗

北盤江是紅水河上游主要支流，發源于云南省沾溢縣馬雄山北麓，由西北流向東南，于貴州省望謨縣蔗香附近與南盤江匯合后稱為紅水河，南盤江、北盤江和紅水河習慣上稱為“兩江一河”。北盤江—紅水河航道是國家規劃的“兩橫一縱兩網十八線”高等級航道之一，是貴州南入珠江的水運出海通道。

“十五”期間，貴州啟動了西南水運出海通道中線起步工程建設，按Ⅴ級航道標準整治“兩江一河”航道共336km。其中北盤江壩草至兩江口段97km，整治灘險36處，航道尺度為1.3×22×140m（水深×航寬×彎曲半徑）。

壩油灘下距兩江口約76km，屬北盤江典型的溪錐型砂卵石混合灘險，灘長，航槽多變，以寬、淺、彎礙航著稱。該灘地形邊界條件復雜，左右岸有溪溝匯入形成錯口溪錐，溪錐隨溪溝每年來水來沙量不同而存在變化；該灘河床地質構成復雜，基巖、巨石、卵石、粗沙共存，粒徑差異較大，既有上游來沙，也有溪溝泥石流匯入，水沙條件復雜；該灘洪、中、枯三級水流動力軸線不一致，航槽多變。該灘在1986年-1996年間歷經2次整治，工程前后灘段深泓線位置均存在明顯變化，且工程后不久整治建筑物均被沖毀，整治均未達到預期效果，整治難度極大。

項目業主十分重視解決壩油灘礙航問題，本次整治將壩油灘作為航道工程所的重中之重，委托交通運輸部天津水運工程研究所開展進行物理模型試驗，設計單位調集經驗豐富的人員開展設計攻堅，與模型試驗緊密結合反復研究推敲，提出了針對礙航特點的精準設計，工程實施達到了預期效果。

1.灘險演變及礙航因素分析1. 1地質地貌

壩油灘地質主要由砂卵石、粒徑較大卵石溪錐和零星暗礁組成。上段河床順直，兩岸為淤沙及坍塌剝落的沙質頁巖，常年洪水線上下有局部小范圍滑坡，右岸沙卵石邊灘平緩，伸入河心，將航槽逼向左岸，航道進口處有零星暗礁；下段左右溪錐交錯，左岸溪錐淤積較高，上平下陡，卵石粒徑較大，右溪錐平矮寬闊，表面矗立零星大孤石。

1.2灘險演變及礙航因素分析

壩油灘灘長約1300m，枯水水位落差1.51m，平均比降1.16‰，局部最大比降為3‰，最大流速2.54m/s，最小水深0.8m，為典型的北盤江溪錐錯口灘。灘上段順直，河面寬淺，由于受中下段兩岸溪錐錯口頂托，洪水時砂卵石在上段落淤，枯水時水流沖刷能力不足，在右岸形成寬淺砂卵石邊灘，且隨著每年的來水來沙量不同，卵石邊灘不斷變化，上段航槽左右擺動，極不穩定，河面寬淺，因為水深不足而礙航。中下段兩岸溪錐交錯凸入河心，使航槽呈“S”型，在右岸溪錐頭部和左岸溪錐尾部形成深沱倒套，進口處流急浪大，灘尾寬淺，水深不足而礙航。

八十年代末，九十年代初，“兩江一河”復航整治工程期間，曾對該進行整治，在上段修建了一系列散拋石丁、順壩，束水攻沙，穩定上段航槽，右岸溪錐頭部修建順壩堵塞倒套。北盤江水流以推移質造床為主，水流挾沙能力強，工程實施一個水文年后，大部分導治建筑物被沖毀，整治成果很難穩固。具體見圖1。

2.整治方案及整治后效果

2. 1設計水位及流量

壩油灘設計流量為86.3m3/s，相應設計水位灘頭為348.502m，灘尾為346.524m。

2.2整治水位、流量及整治線寬度

整治水位根據物理模型試驗研究，結合北盤江多年整治經驗，整治水位為設計水位以上1.0～1.2m，相應整治流量為200～250m3/s，整治線寬度為60～70m。

2.3整治方案

針對該灘礙航因素，提出了幾個整治方案進行分析比選，最后確定整治方案如下：

（1）在左岸溪錐上部修建5#順壩和6#、7#、8#格壩；在右岸修建1#鉤壩，2#、3#、4#丁壩。目的是鞏固兩岸邊灘，束窄河床，調整水流動力軸線，增加整治水位時航槽的沖刷能力。

（2）在5#順壩外側修建11#、12#、13#、14#短丁壩，以增加枯水時該段航槽的沖刷能力。

（3）在左岸溪錐下部修建9#順壩，以調整流向、穩固邊灘和減緩掃彎水。同時在該段擴大航槽開挖寬度（27m），以增加過流斷面，減小該流速。

（4）在灘中部修建10#潛壩堵塞中部深槽，防止河底沖刷。

（5）右岸溪錐口利用原建順壩封彎，防止溪溝來流直接沖刷航槽。

（6）按照設計航槽進行開挖，滿足航道尺度要求。

2.4整治后效果

工程實施后，該灘各項指標基本達到設計的預期目的，設計水位時灘中段水位最大降落約0.2m，最大流速出現在灘中下部，約2.6m/s。

項目實施經過1個水文年后，該灘上段獲得了較滿意效果，但下段發生較大演變，原建右岸封彎順壩遭水毀，左溪錐下沿及航槽淤積問題未能解決，在水位回落至348.0～347.5m時，由于淤積于航槽中之泥沙不能及時被歸槽水流帶走，致使右邊堆擴大侵占航槽，航寬、水深不足而礙航。為徹底治理好該灘，我們委托科研單位開展物理模型試驗對該灘下段進行研究分析。

3.補充整治方案及整治后效果

3. 1補充整治方案

針對整治后的演變情況，我們對該灘下段整治方案進行了認真的分析研究，經過討論，提出如下整治措施：為使航槽避開淤積區，在順應洪水動力軸線的右邊堆上開辟新航槽；右岸建順壩調整中洪水流向，使水流歸槽，左岸通過導治建筑使淤積邊灘穩固。具體詳見圖3。endprint

（1）于右岸邊灘C66～C92間開辟新航槽，寬22m，縱坡為3.5‰。同時對航槽兩側進行切灘處理，切灘高程為航槽底高程以上1m，右側切灘采用變坡設計，邊坡為1∶30；

（2）右岸建1#順壩封彎，調整流向。該順壩與原被沖毀順壩相似，方向偏向下游，其所受洪水作用力有所減小，但應進行加固處理；

（3）左岸建2#、3#鉤頭丁壩穩固洪水淤積邊灘；

（4）切割左邊灘C47～C62段伸入河心凸嘴，以減弱對上游的水流壅阻及中洪水對1#順壩的沖擊。

3.2效果分析

（1）物理模型效果分析

通過物模試驗，在86m3/s設計流量下，航槽內水深全部滿足1.3m的設計水深要求。受下游開挖影響，上深槽水位較原整治方案下降了0.1m，灘上段淺區挖槽尾部水位下降了0.06m，水深為1.43m，物模試驗表明，灘下段補充方案整治未影響上段已施工的工程效果。86m3/s設計流量下工程區局部最大比降為3.48‰，300m3/s流量下工程區局部最大比降為3.7‰。

86m3/s流量下進口段流速比較小，主要是由于該段上臨深槽，水位比較平緩所致，流速沿航槽逐漸增大，在出口處流速達2.98m/s。300m3/s流量下流速也是沿程增大的，進口段流速為 1.51m/s，出口段增大到3.08m/s，斷面流速分布均勻。655m3/s流量下隨著壩頂過流，航槽內流速沿程變化量減小，流速由1.77m/s增大到2.82m/s。隨著流量的增大，航槽內流速減小，這是由于洪水時主流取直過灘，航槽處于主流的邊緣地帶所致。

（2）工程實施后效果分析

工程實施后整治效果較好，通過竣工測量觀測，該灘達到了設計目的，整治后效果與物模試驗結果比較接近。

4.結語

通過該灘整治和效果分析可得出，在山區河流航道整治設計中應充分分析灘險成因，分析上游的來水來沙量和水流的造床作用方式，才能采取針對性的整治措施，達到好的整治效果，同時應充分考慮水流作用力對整治建筑物的影響，對整治建筑物進行加固處理，防止水毀，以穩定整治成果。該灘整治方案結合物模試驗研究確定，整治后效果與物模試驗結果比較接近，因此，對于成因復雜、整治難度大的灘險，采用物模試驗研究是很有必要的，其作用也是明顯的。

參考文獻：

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[3]邢順敬.北盤江壩油灘航道整治動床模型試驗研究報告[R].天津：交通部天津水運工程科學研究所，2003.endprint