陈一波 王舒涛

摘 要：澜沧江244界碑至临沧港四级航道建设工程以曼厅大沙坝河段航道整治为依托，针对三道拐河段航道整治方案进行研究，分析了三道拐河段滩险成因及碍航特性，并通过物理模型试验，重点对比不同方案实施后的整治效果，同时结合整体模型试验，推荐最优方案，为后续航道整治方案确定提供支撑，对今后类似复杂滩险航道整治具有一定的借鉴作用。

关键词：模型试验;复杂滩险;航道整治

中图分类号：U617              文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2020）07-0112-03

澜沧江-湄公河是亚洲唯一一条连接六国的国际河流，是连接中国—东盟自由贸易区的桥梁和纽带，素有“东方多瑙河”之称。随着澜湄合作、西部大开发战略的深入实施和人民生活水平的不断提高，对水路客、货运的需求越来越大，2.0m×40m×300m（航深×航宽×弯曲半径，下同）五级航道标准已不能满足航运的需求，进一步提升航道尺度是十分必要和迫切[1]。由于三道拐河段滩险兼有“弯、险、窄、急”等碍航特征，且水流条件十分复杂，整治难度较大[2]，本文拟以澜沧江四级航道建设工程物理模型研究为依托，针对三道拐河段航道整治方案进行研究，为后续工程设计及类似复杂滩险航道整治提供借鉴。

1 滩险概况

三道拐河段位于景洪下游约39.0km，该河段滩险密集。枯水期弯道急流险滩，滩险上游紧邻曼厅大沙坝出口，下游200m紧邻曼丙滩险。由三个连续的弯曲滩段组成，平面上呈“S”型，滩险进口河窄，向下在第一弯曲段内放宽，然后束窄成卡口，过卡口后逐渐放宽至第二个弯段，河道放宽，再向下，河道再次束窄成卡口，过卡口后进入第三个弯段，江面放宽。

1991年至1996年曾对三道拐进行切嘴、清障为主的整治施工，清除了第一、第二道弯道中岸线突出的岩盘，清除了江中大岩盘的上部分及江中部分明暗礁石。在澜沧江五级航道一期工程中，针对滩险枯水期航槽弯曲、中洪水流态紊乱的碍航问题，采取对航槽浅区进行清障开槽，布置了#1、#2、#3三个清障区，清除航槽浅区礁石、石盘，疏浚浅区至设计航深，同时为促进凸岸新开航槽的稳定性，在一道拐修建#1～#3丁坝群和出口#4丁坝，在二道拐适当将航槽右移，扩宽航槽，并增加弯曲半径，在弯顶上修筑#6、#7丁坝[3]。

2 碍航特性分析

三道拐滩由一拐、二拐、三拐等三个连续反向弯道组成。一拐滩位于勐罕渡口下游约10.0km，中、枯水分汊，河中纵卧礁石江心洲，高程大多+2.0m左右，最高点约+3.0m。左槽蜿蜒曲折，水流杂乱，为2007年前主航道;2007年开辟右槽，航槽微彎，流速较大。一拐洲头分流区左向横流较强，洲尾汇流区流态紊乱。该滩右侧弯曲半径、航宽不足。二拐滩位于勐罕渡口下游约10.6km，一拐下游约600m。二拐为弯曲河道，左侧为宽大的礁石边滩，滩面礁石杂乱，高低不平，高程+2.0～+10.0m不等，仅在大洪水时全部过流;右侧为一大片回流区，弯顶及其下游已建有2条丁坝，高程约+0.0m。二拐中枯水水流扫弯水强烈，流线与航槽极不适应，丁坝上、下流态紊乱，泡漩汹涌，另弯曲半径不足，为基岩弯险滩。三拐滩位于勐罕渡口下游约11.0km，二拐下游约400m。三拐河中纵卧孤礁江心洲，顶部较高，最高点达+8.0m。左槽蜿蜒曲折，进出口不顺且水流杂乱，为现有主航槽;右槽顺直，但河槽狭窄，现拟开辟为主航槽。三拐右侧顺直，但航宽、航深不足，为基岩窄险滩。

3 物理模型

根据模型场地以及试验相关要求，确定模型范围为勐罕～鬼门关。模型进口于景洪大坝下游约30.59km（勐罕渡口上游约1.65km），出口于景洪大坝下游约46.78km（鬼门关下游约0.7km），全长枯水河道里程16.189km。按平面比尺1：120计算，模型全长134.9m，进口具有17m（原型约2km），出口具有6m（原型约700m）的调节段，符合相关要求。

模型采用平面比尺=120、垂直比尺=60、变率=2的变态模型。根据河工模型相似基本准则，需满足几何、重力、阻力以及连续等相似条件，由此可得如下相似比尺：

平面比尺：λL=120

垂直比尺：λH=60

变率：η=2

流速比尺：λV=7.746

水流时间比尺：λt=15.49

流量比尺：λQ=55771

糙率比尺：λn=1.4（采用曼宁糙率公式）

河段枯水主槽最浅处位于曼哈洲尾浅区，设计流量时深弘水深约1.9m，模型水深3.2cm，符合避免表面张力影响对模型最小水深1.5cm的要求。该处枯水主槽流速不小于2.0m/s（模型0.26m/s），模型水流雷诺数ReM=52000，远大于模型水流进入紊流状态（雷诺数1000）的要求。

模型主要进行枯水、中水的水面线、大断面横向和垂向流速分布以及浮标流向等内容的验证。经对模型的水位、大断面流速及浮标流向、流态的验证，其结果满足定床河工模型的相似性要求。[2]

4 方案优化试验

本文主要针对S5、S4坝方案进行优化试验。

（1）布置一拐、二拐、三拐共3个炸礁区，根据下游方案试验结果，同时考虑到本段炸礁可能引起的水面降落，炸深分别取3.5m、3.0m、3.2m。

（2）布置S1～S5共5条整治建筑物，顶部高程均为+0.0m，S1、S5洲头坝主要优化其长度，S2、S3丁坝主要优化其坝头位置，S4坝分为潜坝和丁坝两种工况。

4.1 S5洲头坝的优化

修筑S5洲头坝的主要目的是改善洲头横流，壅高上游水位，尽量减小开挖引起的水位降落。试验方案基础为一拐、二拐、三拐共3个炸礁区+S5洲头坝，试验Q=800m3/s。

表1是S5洲头坝长度对水力参数的影响试验结果。可以看出：

（1）三道拐炸礁对水位的影响十分显著，一拐、二拐、三拐最大分别降落了0.76m、0.50m、0.65m（含下游工程的影响）。

（2）洲头坝对抬高上游水位的作用非常明显，在无坝的基础上，三种坝长可分别抬升三拐水位0.38m、0.24m、0.15m;对二拐也有作用，可分别抬升0.25m、0.16m、0.10m;对一拐影响不大。

（3）洲头坝明显增加了右侧航槽的分流量，流速增加较大，三种坝长最大流速达到了4.72、4.35、4.07m/s，除坝长27m工况外，其余上滩指标均超标。

（4）S5洲头坝对减小洲头横流效果明显。因此，综合考虑，坝长27m的工况基本可行。

4.2  S4坝的优化

已建5#、6#坝区域水流紊乱，扫弯水强烈，在二拐炸礁区末端出现局部滞留区，泥沙有可能落淤，修建S4坝（原6#坝延长）以期调整流速分布，同时壅高水位、改善流态。试验方案基础为一拐、二拐、三拐共3个炸礁区+S5洲头坝（长度27m），试验Q=800m3/s。

试验拟定了两个工况，丁坝：原6#坝延长33m，坝头高程+0.0m，距航槽边22m;潜坝：原6#坝延长线上，高程-4.0m，坝头靠近航槽邊。图2是 S4坝局部流场的影响，可以看出，丁坝可缩小滞留区，而潜坝作用微弱，不过可壅高上游水位0.05～0.07m，改善局部流态，其中丁坝可能对通航有一定影响。

5 结论

综合考虑整治效果和相互影响，提出两个方案：

（1）一拐、二拐、三拐炸礁+S5洲头坝（长27m）+S4潜坝，坝顶高程均为+0.0m。

（2）一拐、二拐、三拐炸礁+S5潜坝（顶高程-3.0）+S4潜坝+S2、S3坝+S1洲头坝（长46m），坝顶高程均为+0.0m。

通过物理模型试验，从最大流速、比降与工程前相比的最大水位变化来看，两方案均能改善三道拐滩河段航道条件，使该河段的航道尺度达到规划目标。通过“局部和整体优化相结合”的方法进行试验，首先获得单滩相对可行的初步方案或初步认识，再将各滩基本可行的方案组合形成整体方案进行整体测试优化，最终确定推荐采用方案一作为三道拐航道整治的实施方案。

参考文献：

[1]长江重庆航运工程勘察设计院.澜沧江244界碑至临沧港四级航道建设工程施工图设计[R].2016.12.

[2]重庆交通大学.澜沧江244界碑至临沧港四级航道建设工程曼厅大沙坝河段物理模型试验研究报告（定床部分）[R].2017.3.

[3]庹瑶. 澜沧江三道拐河段航道整治模型试验研究[J]. 重庆交通学院学报， 1999， 18（2）： 109-113.