王雨翔

摘要 根据重庆主城区铜元局段航道整治研究表明，有许多浅冰碛突出到河中，使水道变窄，严重限制其通过能力，文章分析了该项目的水文和沉积特征，在此基础上，设计了航道的水文整治方案，采用疏浚和筑坝相结合的方式稳定工程，溪流断面变宽，水道变宽，通过建立水沙二维数值计算模型，系統分析整治前后的经营计划，航道状况得到很大改善。

关键词 航道整治;通航尺度;数值模拟;碍航浅碛

中图分类号 TV85 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）07-0023-03

0 前言

因为长江上游水头落差大，河床成分粒度大，下层物质主要为砾石和沙石，沿江断面变化很大。河流布满礁石和浅冰碛，极大地影响了航道的航行条件，通过工程措施进行改造，提高航行效率[1]。

1 工程河段水文泥沙特性

1.1 流量特性

根据距离工程段上下游最近的两个闸站——竹沱站（工程段上游16.5 km）和寸滩站（工程段下游9.3 km）的统计数据，分析历史流量特征，图1为两个水文站近30年的累积流量频率分布曲线，采用Pearson型水文频率分布曲线。分析结果表明，该项目段的特征性洪水每20年发生一次，为24 500～30 500 m3/s;30年一遇的特征洪水为25 000～34 000m3/s;50年一遇的特征洪水为27 500～41 500m3/s。

1.2 水位特征

2008 年之前，工程范围是天然水道，水位和流量与功率曲线有显著关系。由于2008年三峡大坝175 m蓄水池的运行，项目河段成为回流区，与水之间没有明显的对应关系，在河道之间回流，图2为寸滩站断面水位～流量关系曲线。其中，工程河段水位在158.6～185.5 m之间变化，多数是处于162.0～170.0 m之间（概率密度为84.2%）。

2 工程河段碍航特性分析

研究段河道弯曲，礁石多。上游是拐角酒吧滩，两岸突入河中，河道极为狭窄[2]。且河道偏离河型，下游有白鹤梁凹礁挤压水流。旱季由于九堆子航道改道，有效通航宽度小于100 m，航道平均流速1.75 m/s，最大流速2.64 m/s，水面垂直坡度为0.41%，水面水平比为1.89%。图3显示了航道研究部分的平面形态。

3 工程河段整治方案设计

重庆主城区铜元局段航道整治航道整治平面布置方案如图4所示。

（1）由于九堆子、白鹤梁通航水深不足，需要疏浚。其中，九堆子疏浚范围从角坝滩延伸至潭子口，平面形状狭长，总面积9.35万m2。白鹤梁由三角形冰碛延伸至海滩头骨，平面形状不规则，疏浚面积约12.65万m2。

两个清淤区底高程分别开挖至160.80 m和160.50 m，确保设计水深3.7 m，周边边坡坡比1∶3。

（2）在鸡心碛右岸和三角碛右岸设置丁坝，稳定河势，防止侧滩浅冰碛冲入河中心。其中，纪信冰碛右岸丁坝沿线L1长200 m，钩头L2长260 m，夹角约153°。在三角形冰碛的右岸，沿坝丁坝长度L1为525 m，钩头长度L2为130 m，夹角约为138°。

4 整治效果数值模拟分析

运用数值模型计算时，依据最低通航的流量方案，计算实施前后的工程情况，可见，最低通航流量时，工程河段流量为2 650 m3/s，水位为166.72 m。

4.1 流场变化

整治前后工程河段流场分析表明，在进行整治以前，鸡心碛的右岸水流有向旁边滩分散的情况，流线和主流方向的夹角达到42%[3]。九堆子的附近遍布回流和湍流的区域。在进行整治以后，鸡心碛的右岸水流在定顺坝引导下有向主流汇聚的情况，侧滩水流大幅减少，呈现缓流状态，流线大幅偏转。

在鸡心碛丁坝，大量水流回流到左槽，使槽速略有增加。在丁坝头部，水流收敛速度的增加逐渐被疏浚河道和减缓水深的增加所抵消[4]。整个河段的水流结构更加顺畅，流型得到很大改善。

4.2 航行尺度的变化

选择了工程部两个典型部分，项目改造前后两个典型路段的通航尺度变化见图5。据分析，在研究条件下，重庆主城区铜元局段航道整治段航道水深大幅增加。其中，典型断面1（鸡心雷断面）平均水深由整治前的5.90 m增加到7.51 m，通航深度由5.22 m增加到6.63 m，典型断面2（九堆子断面）平均水深由整治前的6.66 m增加到7.42 m，通航深度由5.64 m增加到7.43 m，通航规模显著增加，符合通航条件。

5 航道管理措施

工程改造完成后，应采取以下措施完善运河管理，保障航行段船舶的通行条件。

5.1 流场变化

航道部门（相关管理执法部门）要加大航标检查力度，及时修复异常标志。每月定期检查本段航标3次，间隔合理，至少每月检查一次陆标。所有浮标位置均由全球定位系统测量，并以带电位置为准[5-6]。误差采用解析法计算，主航道浮标误差半径不超过40 m。对于河道的特殊路段，如桥区，每晚都要检查航标。维修船得知信号异常后，应在1 h内进行处理，桥区信号应在0.5 h内恢复航行。同时，注意收集意见和建议，适当调整指示牌，方便船只航行。

5.2 做好渠道调查和研究分析

加强检查是及时了解最新变化的重要手段，航道部门必须提前规划好相关检查计划，若河道有新的变化时，第一时间向上级禀报，按照相关情况对河道的探测适当增加检测密度和控制范围[7]。桥梁区、码头区等重点部位，当水位达到最高通航水位时，应当加强探测，尤其是水位快速下降时，应在时间和探测范围内增加探测次数，在保证自身安全的前提下，加强对测绘成果的分析，对最新的测绘件进行全面对比分析，把握演变趋势，早决策，确保维护规模。

5.3 设备提前到位，保证航道施工的需要

航道部门（相关管理执法部门）要及时组织适当的维修船进行航道维修，合理组织维修船的维修保养工作，确保维修船和设备在生产过程中处于正常运行状态，汛、旱季前，所有生产材料和设备必须提前到位，以满足航道生产需要。

5.4 加强水位监测

重庆主城区铜元局段航道整治段航道维修规模是在多年测绘分析和充分利用当地水位的基础上提出的。相关设计人员要绘制水位随时间变化的曲线，加强与同期历史水位的对比，根据水位变化情况采取相应的维护措施。上游流量，结合当月水下地形变化和航道维修规模。

5.5 嚴格遵守安全规章制度，确保施工安全

重庆主城区航道整治段航道整治水深增加后，标牌将大型化，标牌位置在深水区，难度加大的水路。对工人的技术水平提出了更高的要求[8]。水运管理单位要加强一线人员培训，建立安全管理机构，健全安全保障体系，制定安全管理制度，落实安全责任制。

5.6 强化行政管理，积极扩大影响

重庆主城区铜元局段航道整治航段的运管单位应加强与海事、港航等部门的交流沟通，征求相关航行单位对维护尺度提高后航标调整和航道维护的意见和建议，及时优化调整航标，为船舶航行提供安全便捷保障。同时应适时邀请航运企业召开座谈会，大力宣传深水航道的作用及航道资源的保护和利用，着力提高深水航道的行政管理水平，增强公共服务能力。

6 结语

九堆子滩涂整治方案是根据河段水动力条件和河道整治原则设计的，通过数学模型计算验证，采用该项目改造方案后，航道勘察段水位上升，流速下降，水面坡度减慢。渠道条件得到很大改善，整治效果良好。工程整治完成后，应采取相关管理措施提高航道管理力度，保障航段船舶通行条件。

参考文献

[1]胡标兵. 叙渝段典型卵石急流滩整治技术研究[D]. 重庆：重庆交通大学， 2009.

[2]刘建民， 刘俊涛. 沙卵石浅滩整治水位及整治线宽度确定方法的研究[J]. 水道港口， 2014（25）： 19-25.

[3]姜谋余， 龚淼. 我国农村河道整治的现状及问题[J]. 水资源保护， 2015（1）：41-47.

[4]张先起， 李亚敏， 李恩宽， 等. 基于生态的城镇河道整治与环境修复方案研究[J]. 人民黄河， 2013（2）：36-38+77.

[5]李松平， 赵会亮， 苏小妍， 等.探究河口水库泄洪洞水工模型试验研究[J].人民黄河， 2014（12）： 34-35.

[6]李保国， 周永康， 等.试议水库泄洪河道整治方案优化设计[J].中国防汛抗旱， 2015（45）： 19-20.

[7]韩冬艳.港口航道整治线及断面设计研究[J].中国水运， 2020（7）：77-78.

[8]赵东远.浅谈港口航道整治线及断面设计[J].科技创新与应用，2012（12）：24.