三峡成库后典型支流航运条件及通航管理对策研究

胡艳进　童思陈　许光祥　钟　亮

【摘 要】分析了三峡水库蓄水前后典型支流通航条件的变化，结合平面二维水流数学模型计算成果，系统研究了三峡成库后典型支流的航运条件。提出了三峡蓄水后典型支流-梅溪河的航道尺度规划方案，给出了相应的通航管理对策和措施。

【关键词】三峡蓄水；支流；航道尺度；通航管理

Study on the navigation condition of the typical tributary river and its management countermeasures after the impoundment of the Three Gorges Project

Hu Yan-Jin，Tong Si-chen，Zhong-Liang

(Chongqing Jiaotong University Chongqing 400074)

【Abstract】analysis that change of typical tributaries navigation conditions of the Three Gorges reservoir before and after water storage. Plane with flat two-dimensional mathematical model of water flow calculation results, systematicly researched the typical tributaries navigation conditions of the Three Gorges after the reservoir-formation. puts forward a channel scale programme-planning of typical tributaries-MeiXi River after storage of Three Gorges water,and proposes corresponding transportation management strategies and measures.

【Key words】Three Gorges into a library; Tributaries; Channel scale; Transportation management

1. 引言

三峡库区支流众多，蓄水后库区支流航道情况改变较大。先因水位不够而无法通航的一些支流现已增加数百公里通航里程，形成了新的“黄金水道” ［1］。这些支流沿江两岸大都是贫困山区，航运对于这些地区的脱贫致富具有极为重要的意义。三峡蓄水虽为支流航运提供了千载难逢的机遇，但相关研究远远落后于实际需要。鉴于此，本文采用现场查勘、实测资料分析、平面二维水流数学模型、水力学与河流动力学、航道整治、水库调度理论等手段相结合的方法对三峡成库前与成库后主要支流特性进行了综合深入的研究。以典型支流(奉节梅溪河)为依托，研究了典型支流航道的水流条件变化、航道尺度分析、航道等级界定、航运资源及其优化；不仅可为相关航运决策部门提供规划基础和科学依据，还为类似库区支流航道航运资源的开发与可持续利用提供宝贵借鉴，具有重要现实意义和工程实际应用价值。

2. 三峡成库前典型支流航运条件分析

2.1 地理位置。

三峡库区较大的支流主要有嘉陵江、乌江、 梅溪河、草堂河、鳊鱼溪、抱龙河、神女溪、香溪河、青干河、神农溪、黄柏河等。 对嘉陵江、乌江的研究较多，本文不拟讨论。根据库区支流代表性，本文初步选择梅溪河、朱衣河、草堂河等支流进行分析。这几条支流均属奉节县境内。朱衣河、梅溪河和草堂河位于奉节长江北岸，是长江一级支流。朱衣河发源于奉节县与云阳交界处仙女寺，在朱衣镇口前注入长江；梅溪河发源于巫溪县境内，在奉节老城东注入长江；草堂河由汾河、石马河两大支流组成，主要支流汾河发源于奉节县岩弯乡平石村，与石马河在白帝镇汇合后流经白帝城东注入长江。

2.2 航运条件。

根据三峡成库之前的实测资料，选取主要的代表支流朱衣河、梅溪河和草堂河进行分析，分析结果表明成库前这些支流大多为季节性通航，通航条件较差，比降大，通航保证率低，枯水期间基本不能通航，具体情况如下：

(1) 梅溪河：天然情况下梅溪河为季节性通航河流。中游多险滩急流，平均比降8.57‰，下游较平缓，平均比降2.75‰。最小航宽为8m， 航道水深0.5m， 航道最小弯曲半径450m，最低通航保证率80%，通行载货5～8t船舶。

(2) 朱衣河：天然情况下长江汛期河口～万胜2.6Km河段季节性通航，平均比降16.3‰。航道宽40m，航道水深1.5m，航道最小弯曲半径200m，最低通航保证率60%，可通行100t级船舶。

(3) 草堂河：天然情况下长江汛期河口～土地岭3Km河段季节性通航，平均比降6.65‰。航道宽100m，航道水深1.3m， 航道最小弯曲半径300m，最低通航保证率60%，可通行100t级船舶。

3. 三峡成库后典型支流航运条件变化

3.1 典型支流回水区范围。

三峡成库前，这些代表性支流大多为季节性通航，多数河段不能通航。三峡成库后对梅溪河影响较大。在135m、175-155-145蓄水方案下，常年回水区和变动回水区范围均有较大程度的增加。具体分析见下表1。

由表1可知，在三峡135m和175～155～145 m蓄水方案下，这些代表性支流回水范围均有较大程度的增加，其中以梅溪河回水范围增加最为明显，135m方案下常年回水区回水范围增加了15公里， 175～155～145m方案下常年回水区增加了20公里，变动回水区增加了24公里。回水范围大幅度的增加对支流的航运条件起到了很好的改善作用。同时这些典型支流具有相同特点，常年回水区与变动回水区并存。因此，可选择典型的重要支流进行深入研究，从而将研究方法和成果推广应用于类似支流。 根据支流代表性，下文将梅溪河作为主要的研究对象。

3.2 航道水流条件的变化。

三峡大坝蓄水前后，支流梅溪河流速发生了很大的变化，为了研究三峡成库后梅溪河的水流条件，本文通过建立贴体正交曲线坐标系二维水流数学模型，对三峡蓄水典型调度过程、梅溪河特征洪水的组合情况进行了计算。研究发现三峡成库后水位、流速和比降均有较大程度的改变。

（1）流速减小。

蓄水前，流速一般为1～3 m/s，平均比降为0.18 ‰，以滩多流急据称， 三峡成库后，因水位抬高，过水断面增大，梅溪河流速很缓， 平均流速在1 m/s以内，实际上，从通航角度出发.可将梅溪河内回水按静回水处理。

（2）比降降低。

蓄水前，中游多险滩急流，平均比降8.57‰，下游较平缓，平均比降2.75‰。三峡蓄水成库后，常年库区比降几乎接近0，可按静水处理。

（3）水位变幅减小。蓄水前因受汛期和枯水期的流量影响，加之峡谷河段的过水断面较小，梅溪河一年之中的水位变幅很大，成库之后水位变幅减小明显，水位变幅近乎为0，对通航水流条件改善起到了很大的作用。

综上所述，三峡成库后对梅溪河水流条件得到了明显的改善，从通航角度可近似按照静水处理。为后续研究及通航奠定了基础。

3.3 典型支流航道条件变化。

天然情况下，梅溪河枯水期水面狭窄、水深浅；汛期由于长江回水顶托，河口以上部分河段河宽与水深才有所增加。三峡水库蓄水后，梅溪河的河道尺度发生了很大变化，河宽与水深均有明显增加，弯曲半径也增加较为明显，具体分析见表2。

综上所述，三峡水库蓄水后梅溪河航道的变化主要表现为水深大幅度增加，平均增幅为2倍以上，河宽与过水面积也有大幅增长，在顺直河段增幅尤为明显可多达4倍之多，半径平均增加1.5倍以上，航宽、航深在窄深河段增幅相对较小，但也有较大程度的提高，洲滩河段增幅相对较大。鉴于航道条件的改善,航道尺度有必要重新进行规划。

4. 航道的等级界定

4.1 航道尺度影响因素。

由上文分析可知，三峡成库后，航运条件发生了很大的改变，流速变缓，水面比降降低，流态进一步变好，航深平均增加2倍以上，航宽和过水面积也有较大程度增加，这些改变为梅溪河通航尺度的提高提供了必要条件。同时由于相当范围河段处于常年回水区，对船舶的操作有利，其航道尺度和要求可以适当放宽。

4.2 航道尺度确定。

通过详尽统计三峡成库后梅溪河沿程河段的航道尺度可以看出，自然状态下其航道等级不高，高标准尺度的通航河段范围较短。碍航河段主要分布在距河口5.7Km(偏岩子)、6.2Km(龙王庙))与14Km(王家老屋)等几处。而在相对顺直的河段航道条件十分优越；其余河段主要碍航问题是弯曲半径偏小，船舶安全航行通视距离不够。但是，分析在最低通航水位(三峡坝前145m，吴淞基面)情况下各弯曲河段的特性可以发现，虽然弯曲半径不足，但航宽相对较大。如菜子坝(4.2Km)、偏岩子(5.7Km)、龙王庙(6.2Km)、王家老屋(14Km)的航宽分别在160m、200m、230m和110m左右，且水流流速很缓，具有满足较高航道尺度要求的可能。对于通视条件较差的河段，参照《内河通航标准 GB50139－2004》有关限制性航道尺度拟定的原则，并根据“内河航道的最小弯曲半径，宜采用顶推船队长度的3倍或货船长度、拖带船队最大单船长度的4倍”的规定，结合梅溪河规划代表船型资料，在局部河段按限制性航道拟定梅溪河的航道尺度标准。

4.3 通航保证率的确定。

根据中科院、清华大学与三峡梯调中心近期完成了《长江上游水库群蓄水调度模拟决策支持系统》的研究［4］。选用1971年9月11日～1983年5月15日的历史数据，统计出当梅溪河河口水位为145m、155m、175m(吴淞基面)时，对应的通航水位历时保证率分别为100%、65.3%和17.9%。

由此可拟定出梅溪河的航道尺度如表3所示。

因此，三峡成库后梅溪河的航道等级可拟定为：

(1)从河口到老屋包(0～5Km)为Ⅱ级航道，老屋包到生基梁(5Km～18Km)为Ⅲ级航道，生基梁到下庄子(18Km～20Km)为Ⅴ级航道，通航保证率100%。

(2)生基梁到高店子(18Km～21Km)Ⅲ级航道以及高店子到弹簧沟(21Km～23Km)Ⅴ级航道为季节性通航河段，通航保证率65.3%。

(3)弹簧沟到芝麻田(23Km～30Km)Ⅴ级航道为季节性通航河段，通航保证率17.9%。

5. 三峡成库后典型支流通航管理及对策

三峡成库后支流航道条件得到了根本的改善， 对新航道也提出了新的挑战，面对新问题，必须解放思想，采取新的航道维护模式，新的维护管理思想和方法，以适用航道新的变化。

5.1 重新落实航标配布。

成库前使用的航标体规格小，设标密度大．科技含量低，成库后如继续使用则不能适应库区航道的新要求。因此有必要对航标重新进行配布，同时完善航标配布后的管理工作，以确保航标配布后，应成立航标站，定期对其进行观测和检查，包括标位是否到位、标志结构是否完好和牢固、颜色是否鲜明正确、灯器电源是否正常有效等。日常检查周期与定期检查时间需根据三峡水库坝前水位实时调度确定。建立规范的值班制度和航标质量保证体系，及时发现与解决航标存在的问题。在设立信号标的河段，制定通行信号台的控制指挥办法。对岸上标志、水上标志进行定期保养与维修，并及时更换电源。

5.2 加大航道保护力度。

三峡成库后大大改善了支流航道的航运条件，但支流航运的开发需高度重视对航道的保护。

(1)要防止人为的破坏和侵害，包括对助航设施的破坏、偷窃、非法移动、乱设渔具、乱种水生植物、非法采石采砂等。

(2)注意观测沿岸小支流的入汇、溪口的冲积、山体的崩塌等对航道的影响。

(3)避免或减轻工程建设对航道的不良影响，包括修建临河建筑物、过河建筑物、港口码头等。

(4)航道条件改善后，应密切关注区内行业开发与发展的规划，如煤炭开发、渔业发展、果品基地规划等的最新动态，严格控制其对航道的不利影响。

(5)建立持续系统的船员培训计划和制度，规范船员的操作，提高船员素质，使每个船员都能做到按规定线路和相关标准安全行船。

(6)以本研究为基础，制定切实可行、科学合理的上、下行航线，并严格遵照执行。

(7)规范打鱼船、过河船的活动，控制其在特定时段、特定区间航行，并实时普及安全航行知识及有关规定，禁止无序作业。

5.3 加快有关航道技术资料收集。

各支流最高通航水位至135m水位之间的相关技术资料几乎是空白，这给航道的维护和管理工作带来了空前的难度。针对成库后，航道、水流条件的改变．需要要加紧有关技术资料的收集、整理工作。

(1)尽快组织航道测量工作，以取得地形资料、相关水文资料及水流条件等基础资料。

(2)尽快组织库区河段实船试验，以取得实测船只航行资料，为后续管理工作奠定基础。

(3)加强变动回水区淤沙航道观测。成库后回水变动区内河床演变和泥沙淤积有所变化，必须加强观测分析。

6. 结语

根据三峡水库蓄水运行后典型支流的实测资料，结合数学模型计算成果分析了三峡成库后对典型支流的影响，分析结果显示，三峡成库后典型支流的河道可近似按静水处理，河宽平均增大2倍与水深均有明显增大，水流条件有极大的改善，常年回水区可到高店子至河口21Km处，流速由以往的3m/s到近似静水 ，并存并在此基础上提出了三峡蓄水后典型支流-梅溪河航道尺度建议规划方案 。建议方案充分挖掘了梅溪河的航运潜力，详尽考虑了三峡不同特征运用水位情况下的航运条件，详细给出了梅溪河沿程河段的航道尺度。对成库后支流航运管理提出了参考意见可为有关部门提供参考。

参考文献

［1］ 周仕武，文传平等．长江三峡库区航运资源调研报告．交通企业管理［J］．2004，(3)：23-25

［2］ 水利电力部科学技术司．三峡工程泥沙问题研究成果汇编(160-180米蓄水位方案) ［M］．1988年5月

［3］ 方志出版社，《奉节县志》［M］，1995年

［4］ 中国科学院成都山地灾害与环境研究所，清华大学水利系，三峡梯级调度通信中心．长江上游水库群蓄水调度模拟决策支持系统［M］．2007年9月

［5］ 张 炯,陈 立等 水资源与水电工程科学国家重点实验室,武汉大学水利系，三峡水库蓄水后宜都水道演变及航道变化［J］．三峡梯级调度通信中心.2006年8月

［基金项目］研究得到重庆市教科委项目资助 (No.KJ080426)。

［文章编号］1006-7619（2008）06-24-343

［作者简介］胡艳进(1983- )，男，硕士研究生。