長江上游長葉磧河段航道整治方案試驗研究

寇寧宇 重慶交通大學

1.河道概況

長葉磧灘位于長葉磧水道，長江上游航道里程632km，果園港上游2km處長江右岸，為一彎曲河段凸岸卵石大邊灘，低水位期航道淺、窄，是川江著名淺灘。長葉磧上段左岸水葬為川江著名枯水期淺灘之一，三峽水庫蓄水后航道情況有所改善，右岸長葉磧阻截直沖北岸，形成斜流、剪刀水等不良流態。礙航時段主要集中在水庫消落期，在改時期航道條件變化較大，對船舶的安全通行產出威脅，因此急需對該河段進行整治。

2.整治方案布置

2.1 治理思路

針對長葉磧灘的礙航特性，提出其治理思路為：合理布置規劃航槽線，對航槽內不滿足規劃尺度要求的淺區進行挖槽，對伸入江中的礁石進行適當的切除。

通過對長葉磧礙航特性的分析及對數學模型、物理模型多方案的對比研究，長葉磧的整治方案應首先考慮滿足規劃航道尺度，保障航槽穩定性，同時要考慮保留船舶習慣航線，并且經濟合理的方案布置。

2.2 方案布置

2.2.1 方案一：航槽偏右

航槽布置：方案一設計規劃航槽在上段水葬偏向右岸，沿門閂子礁石而下，長葉磧段保留習慣航線，規劃航槽利用深水區偏向左岸，經長葉磧彎道而下，沿河心達海壩磧磧翅偏左而下，經民典石，通過魚嘴長江大橋。規劃設計航槽的寬度是150m，其中上段灘口（631km）至水葬（633km）河段約長2km河段屬于彎曲河段，經計算，航道寬度采用內側加寬方式加寬25m。

表1 長葉磧河段不同流量下沿程水位變化趨勢統計表（m）

圖1 長葉磧水道河勢圖

上段：考慮到門閂子為位于主航道中間位置的孤礁石梁，從安全角度考慮，對于航道中船舶航線上的孤礁來說，其富裕水深應該包含船舶淺水行駛的下沉量、船舶的觸底安全富余量、礁石存在引起的水位下降值以及石質河床富裕水深的增加值等。此外，針對目前三峽庫區船舶大型化發展的趨勢，考慮到船舶大型化發展及船舶安全航行的需要，門閂子孤礁需加深開挖深度，將其炸至設計最低水位下6m。

中段：開挖左岸烏獨磧磧翅淺區、右岸長葉磧磧翅淺區，開挖底高程為設計水位下4.7m。

下段：對民典石孤礁進行炸除，民典石孤礁長50m、寬17m，與上段門閂子孤礁同理，考慮到船舶大型化發展及船舶安全航行的需要，門閂子孤礁需加深開挖深度，將其炸至設計最低水位下6m。

圖2 方案一長葉磧流速流向分布圖（Q=9350m3/s）

圖3 方案二長葉磧流速流向分布圖（Q=9350m3/s）

2.2.2 方案二：航槽偏左

航槽布置：設計規劃航槽偏向左岸，沿烏獨磧磧翅而下，長葉磧段保留習慣航線，規劃航槽利用深水區偏向左岸，經長葉磧彎道而下，沿河心達海壩磧磧翅偏左而下，經民典石，通過魚嘴長江大橋。設計規劃航槽寬度為150m，其中上段灘口（631km）至水葬（633km）河段約長2km河段屬于彎曲河段，經計算，航道寬度采用內側加寬方式加寬25m。

中上段：對計劃航槽內的不能滿足水深要求的部位進行疏浚和對礙航礁石進行炸除，即開挖左岸烏獨磧磧翅淺區、右岸長葉磧磧翅淺區，開挖底高程為設計水位下4.7m。

下段：對民典石孤礁進行炸除；民典石孤礁炸除和沉船打撈同方案一，將民典石孤礁炸至設計最低水位下6m。

3.整治效果與方案比選

通過物理模型對方案一、方案二的整治效果進行了計算分析：

3.1 水位變化分析

在方案實施后，過流面積加大，在長葉磧河段，水位相比于方案前呈略微降低的趨勢，方案一實施后長葉磧河段沿程水位減少約0.01～0.21m，方案二實施后長葉磧河段沿程水位減少約0.04～0.17m。總體來看，方案一與方案二實施后，長葉磧河段水面平緩，工程效果基本相當。

3.2 流速變化分析

方案一與方案二實施后，長葉磧過流斷面擴寬，航道流速略有減小，斷面流速分布較方案前更加均勻。Q=4500m3/s時，長葉磧處方案一實施后斷面流速減小約0.35m/s，方案二實施后減小幅度約為0.2m/s，航槽主流速均減小至2.0m/s以下，其余斷面流速整體變化不大。

3.3 航道尺度變化分析

方案一實施后，滿足4.5m水深的河寬在303-496m之間，較方案前增加25-167m；方案二實施后，滿足4.5m水深的河寬在278-391m之間，較方案前增加75-138m。

總體看，方案一與方案二實施后，全河段均滿足4.5m水深航道的尺度建設要求。

3.4 船舶通航水力指標分析

方案實施后，在各個流量下，通過長葉磧沿程的比降、流速組對比情況，長葉磧河段枯水期隨著流量的增加流速有所增大，但比降略有減小。在Q=4500、9350和13500m3/s時最大比降與流速組合分別為0.42‰+2.02m/s、0.26‰+2.02m/s、0.24‰+2.63m/s，均滿足5000噸級船舶自航上灘的要求。

3.5 流態變化分析

方案實施后，枯水期水流均從邊灘向航槽集中，設計水位時因流速普遍在2m/s左右，方案二實施后規劃航槽內水流與航槽走向夾角比方案一略大，但在設計水位以上2m至整治水位時斜流流速加大，且斜流角度仍然保持在25°左右，在6m水位以上，水流向與規劃航槽走向夾角有所減小。

總體看，方案一比方案二實施后，主流向右偏移，船舶通航條件得到較大程度的改善。

4.結論

（1）通過實測資料分析及1:100的正態物理模型試驗，研究長葉磧水道的灘險礙航特性，在此基礎上開展長葉磧水道整治方案研究，

（2）從以上物理模型計算結果分析來看，兩方案實施以后，航道尺度增加，船舶可通航水域擴大，對于方案一，由于此前進行過整治，其目的是拓寬航道尺度及改善水流條件，本方案中繼續對其實施炸深，習慣航線能夠保留，且航槽穩定性較好；方案二實施后規劃航槽內水流與航槽走向夾角比方案一略大，因此，推薦方案一作為推薦方案。此外該方案相對工程量較小，很好地節約了施工成本，可以為類似灘險的整治提供參考。