川江上游斗笠子滩急流滩整治的思考
2007-01-17
(长江泸州航道局,四川 泸州 646008)
斗笠子滩位于川江上游,距宜昌811.0 km,是长江渝叙段(重庆至宜宾)著名的枯水急流险滩,也是渝叙段航道中曾唯一配有绞滩设施的枯水急流滩段,被人们称之为“滩王”。右岸庙角碛碛翅与左岸金堆子相对,在当地水位1.5 m以下成滩,水位越低,水流越急。由斗笠子信号台进行通行控制,指挥船舶单向通行。该滩情况复杂[1-2],1987~1988年曾对该滩进行过整治,整治方案为:疏浚庙角碛左侧,以增大枯水期急流滩口的泄水面积;在左岸兔脑壳上游建锁坝1座,坝长240 m,其作用是堵塞漏浩,加强中水对庙角碛疏浚区的冲刷;在兔脑壳石梁尾部建顺坝1座,坝长320 m,以平顺水流,减弱沙波运动,使滩口左侧不至产生卵石包淤积,有利于滩势的改善。整治后滩口比降由4.87‰下降为2.67‰,主航槽最大流速由4.23 m/s降低为3.76 m/s,航道调顺,水埂、泡漩消失,比降趋于平缓,流速、比降均能满足船舶自行上滩,1988年绞滩站也随之撤除。
在经历2个水文年后至1990年,庙角碛碛翅逐渐淤积,原来的的疏浚区域又基本回淤到疏浚前的状态,水流条件恶化,1991年再次对庙角碛碛翅进行疏浚。1996年又一次对庙角碛碛翅进行了疏浚,疏浚后航行条件得以改善。但2003年的测图发现,疏浚区又基本回淤到原状态,庙角碛碛翅又产生淤积,水流流速增大,船舶上滩困难。斗笠子滩流速大的问题没有得到根本解决。
1 碍航特征及原因分析
该滩不存在水深、航宽不够的问题,主要碍航特征是水流急,流态乱,船舶打滩极其困难。滩口最大流速达4.11 m/s,部分船舶上滩极为困难,或根本就打不上滩,需借助他船助拖才能上滩。对于下行船舶,过滩时由于河中水乱流急,操作困难,稍有不慎,靠左极易在金堆子触礁,靠右则极易在庙角碛擦浅,给船舶安全航行带来极大的危险。
从河势上看,庙角碛河段较为顺直,处在两弯曲河段间的过渡段,庙角碛碛坝为中、洪水期泥砂卵石落淤的区域。
顺直段的庙角碛呈洪淤枯冲的趋势。当庙角碛开始露出水面时,碛边流速变缓,淤积卵石不能全部冲走,在庙角碛脑下侧形成水下碛翅。在碛翅以外的主航槽中,有潜伏的零乱礁石群,使得河床断面沿程变化较大,水流流态紊乱。枯水期,由于右侧庙角碛和左岸兔脑壳石梁相对峙,形成卡口,过水断面面积减小,水流不能拓宽,束水挑流,导致主航道中的流速、比降增大,形成急流滩舌。加上河床的不规则,出现水埂,还伴有泡漩、横流等不良流态。当水位降到设计水位以上1.5 m左右时成滩,水位越枯,滩势越汹。1987年整治前,船舶须借助绞滩设施方能上滩。
2 斗笠子滩整治方案
对于本滩较复杂的成滩原因,进行了大量的前期研究工作并委托重庆交通大学进行河工模型试验[3]和船模试验,进行了多组整治方案对比和优化。
2.1 整治思路
第一类是以挖深庙角碛碛翅为主,便利船舶利用右岸的缓流航道自航上滩,同时考虑了配合封堵或挖深右岸小浩,以及拆除部分左岸顺坝等方案。
第二类是以炸低滩段主河槽河底高程为主,同时配合其他整治措施。如挖深右岸小浩以减少主槽流量;建锁坝堵塞右岸小浩以增大主槽流量,以及拆除部分左岸兔脑壳顺坝或移动顺坝等。
2.2 优化方案
2.2.1 调整左岸兔儿梁顺坝
从坝根至坝头1/3处将坝向左旋转7°,即坝头左移25 m,坝长200 m。拆坝后的河床高程消炸至设计水位下4 m。其作用是适当打开对峙卡口,减缓水流流速,同时规顺水流,避免滩口有卵石波运动,改善流态。
2.2.2 疏炸
在滩口处先将河床基岩上的卵石覆盖层进行疏浚,然后进行河床炸礁,炸礁高程为设计水位下5 m。炸礁边缘与周围地形平顺连接。另对滩口下游180 m处的突出暗礁(其上基本无覆盖层)部分进行炸礁,炸礁底高为设计水位下4 m。炸礁边缘与周围地形平顺连接。通过河床炸礁,滩口下段的河床高程相对于滩口上段的河床抬高1 m,降低了河床纵比降,扩大了卡口的过水断面面积,减小滩口流速,同时炸除河床底部起伏不平的暗礁后,能消除水埂、泡游水等不良流态。
2.2.3 修建岛尾顺坝
在右岸庙角碛碛尾筑岛尾顺坝1座,坝顶高程为设计水位以上2 m,坝长153 m。其作用是壅高滩口水面,减缓水面比降,同时减小流速。
3 整治后斗笠子滩险变化情况
05~06届枯期,对该滩进行工程整治:调整兔儿梁顺坝,从坝根至坝头1/3处将坝向左旋转7°;疏浚河床基岩上的卵石覆盖层,进行河床炸礁;在庙角碛尾建一岛尾顺坝。
整治后,扩大了河床过流断面,特别是岛尾顺坝的作用,抬高滩口壅水,减缓水面比降,水流流速得到大大缓解,水埂、泡水消失。从2005~2006届枯期末以及整个2006~2007届枯期来看,绝大多数重载船舶都能自行上滩,航运企业、营运船舶反映良好,斗笠子枯水急流滩的急流流态得到根本性的改变。
在本次实施的泸渝段航道建设工程中,炸礁、疏浚、整治建筑物合理结合,是川江航道史上急流滩整治成功的典范,更是广大航道工作者心血的结晶。
4 必须坚持整治与航道养护相结合
1) 川江航道的整治必须建立在足够的科学分析、论证的基础之上。斗笠子急流滩,1987~1988年较系统的整治,整治方案在理论上是合理的,但有其局限性;1991年、1996年的整治只是单纯的疏浚措施。第四次整治,在吸取前面经验、教训的基础上,收集了大量的基础资料,进行了河工模型试验和船模试验,充分认识到炸礁、疏浚是拓宽加深航槽最直接、最有效的工程措施,但单纯的疏浚措施不易保持挖槽的稳定,一般需辅以整治建筑物。进行多组整治方案的研究比较后确定的整治方案更合理、更科学。
2) 加强整治建筑物的维护管理。在山区航道治理方面,整治建筑物在规顺水流、束水攻沙、稳定航槽、改善水流结构等方面发挥着积极的作用[5]。由于这些整治建筑物大都处在碛坝、滩段处,水流急,流态坏,漂浮物多,破坏力大,坝体长时间受到水流的冲蚀作用,出现一些局部水毁是难免的,问题在于要及时发现,及时修复,这是管理工作的关键。
(1) 加强航道维护专业队伍的建设,优化人才结构,提高维护人员的技术水平。加强航道行政管理,向沿江百姓广泛宣传保护航道、保护整治建筑物的法律法规,禁止一切破坏整治建筑物的人为活动。
(2) 加大航道养护经费及科研经费的投入。摆脱航道整治建筑物水毁的困扰,提高现有整治建筑物抗水毁能力,重要的是增加航道养护和水毁防治工程经费的投入。为此,增加现有航道养护费、水毁抢修费、工程恢复费的投入,方能有效保证整治建筑物抗水毁的能力,保持整治建筑物的稳定性,长久发挥整治建筑物的作用。同时,应增加科技经费投入,依靠科技进步,走科技防毁之路。
(3) 建立工程技术档案。航道主管机构应就辖区内航道整治建筑物的技术状况及其维修工程,建立完整的技术档案。整治建筑物的技术状况应包括:整治建筑物的位置,建设时间;整治建筑物的结构型式,尺寸、高程;整治建筑物的现有尺寸与工程竣工时的尺寸有何差异;整治建筑物附近河床与水流状况有无特异变化;整治建筑物的作用与功能能否继续发挥,有无缺陷和隐患等。根据技术状况检查结果,按《内河航道维护技术规范》(JTJ287-2005)的规定,将辖区内航道整治建筑物的技术状况进行合理分类,确定维修工程的轻重缓急,制定维修计划和修理方案。
3) 树立“建设是发展,养护管理也是发展”的航道发展理念,走长江航道可持续发展之路。多年的实践证明,对于长江干线航道的发展,基本建设只是一种手段,无论是否实施航道整治工程,航道的养护管理都是一件永恒的工作和经常性的工作,航道的畅通在很大程度上要依赖于日常的养护与管理。长江兰叙段(江津兰家沱至宜宾合江门简称兰叙段)航道经20世纪80~90年代一、二期工程的整治,航道尺度达到Ⅲ级航道标准,但由于整治后未能及时地进行日常的航道疏浚 、养护和修复工作,导致部分整治建筑物损坏、失效,客观存在整治建筑物失养的问题。致使部分河段淤积,水流条件变坏,航道尺度达不到 Ⅲ级航道标准,其教训是深刻的,损失是残重的。
5 结束语
在本次实施的泸渝段航道建设工程中,斗笠子急流滩的整治方案是合理的、科学的;通过近两个水文年的观察以及航运船舶的反映来看,整治效果相当明显,船舶反映良好。但必须看到,对斗笠子这样的复杂滩险的日常养护必须跟上,对庙角碛碛翅进行经常性的疏浚,对整治建筑物进行日常的观测养护。否则,将重蹈历史的覆辙。
过去,长江航道部门从事的仅是航标的维护管理,而对于航道的疏浚及整治建筑物的观测、修复,基本上未涉及。长江航道的职能必须予以转变。对于长江航道的发展,必须牢固树立“建设是发展,养护管理也是发展”的航道发展理念,长江航道必须做大、做强,集航道养护管理、航养费征稽、航道行政执法于一体,才有可能实施对长江航道的保护,走长江航道可持续发展之路。
[1] 付旭辉,董玉文.长江上游斗笠子滩险河床演变分析[J].重庆交通学院学报,2005(3):142-146.
[2] 蔡汝哲.长江斗笠子、城背嘴河段滩险整治船模通航试验研究报告[R].重庆:重庆交通学院西南水科所,2004:42-47.
[3] 杨胜发.长江上游斗笠子滩航道整治定床河工模型试验研究报告[R].重庆:重庆交通学院,2003:97-101.
[4] 河海大学,重庆交通学院.航道整治[M].北京:人民交通出版社,1987.
[5] 曹民雄,蔡国正.山区河流急流滩险航道整治技术研究[M].北京:人民交通出版社,2006.