宜宾至重庆河段浅滩整治参数的确定和实践效果

解中柱

（1.重庆交通大学河海学院，重庆 400074；2.长江重庆航运工程勘察设计院，重庆 401147）

长江是我国第一大河流，是全国内河航运最重要的水运主通道，水运条件十分优越，货运量占全国内河货运量的40%。长江干线航运是连接我国东、中、西部地区的重要纽带，是我国实施对外开放和西部大开发战略的重要依托。宜宾至重庆九龙坡河段的直接经济腹地为四川、云南、贵州省和重庆市，该河段为西部地区对外交通的重要通道。近年来，先后对该河段实施了长江干线泸州至重庆河段的航道建设工程和长江干线宜宾至泸州航道建设一、二期工程，使该河段全面达到Ⅲ级航道标准。在工程建设中，浅滩的治理占了较大比重，而对于浅滩治理，整治参数合理与否直接关系到整治效果，具有非常重要的意义，本文对整治参数的确定和实践效果进行分析总结。

1 河段概况

1.1 河道概况

宜宾至重庆河段全长373 km，属山区河流，流经丘陵和阶地间，平面形态复杂。该河段为天然河道，具有天然山区河流的特征，水位变幅大，航道急、弯、浅、险并存，水流条件也较为复杂，“剪刀水”、“泡漩水”等不良流态遍布全段，水流流速较大，航行条件较差。河面宽度除了在大猫峡－温塘坝一带较窄外，其他河段基本变化不大。河床质以卵石为主，局部河段为基岩。河段内有沱江、赤水河汇入，但入汇流量较小，枯水时不足长江的5%。

1.2 航道概况

本段航道在近年系统治理前，重庆九龙坡至兰家沱河段航道等级为Ⅲ级，维护尺度为2.5m×50m×560m；兰家沱至宜宾为Ⅳ级，维护尺度为1.8m×40m×400m。航道航标配布标准为二类航标及重点标分段配布，夜晚不能通航。

河段内滩险众多，先后曾对本河段进行了50处滩险整治，其中浅滩或具有浅滩碍航特征的滩险32处。在近期的泸州至重庆段和宜宾至泸州段一、二期工程中共整治滩险19处，其中浅滩或具有浅滩碍航特征的滩险14处。整治后，宜宾至重庆河段全部达到Ⅲ级航道尺度标准（2.7m×50m×560m），并实现昼夜通航，达到内河一类航标维护标准。

1.3 浅滩特点

河段内的32处浅滩中，细分有正常浅滩、复式浅滩、汊道浅滩、弯道浅滩和支流河口浅滩等类型的滩险，其中以过渡段浅滩和弯道浅滩为主，分别有10处和11处。这些滩险的碍航特征除水深不足外，水深从1.8～2.6m不等，部分滩险同时还伴有流急的碍航特征，如落锅滩、苦竹碛。河段内浅段河床均为卵石，并且从上游宜宾至重庆河段过渡段浅区的河床质组成相似，河床质为卵石土，卵石中值粒径约为50～60mm[1-2]。

2 宜宾至重庆河段航道整治参数的确定

从前述碍航滩险数量和浅滩数量分析中可以看出，浅滩成为本河段的主要碍航段，特别是在进行清炸工程治理后，近期整治的工程中主要以浅滩治理为主。而浅滩治理整治参数的确定直接关系到治理的效果，显得尤为重要。在整治参数的确定时，整治水位与整治线宽度的确定通常结合起来考虑，先确定整治水位，然后确定整治线宽度。

2.1 整治水位

宜宾至重庆河段的整治水位采用了优良河段平滩水位法、多年平均流量法和造床流量法等综合确定。

2.1.1 优良河段平滩水位法

优良河段如黄家坝河段（1 019～1 021 km）、菜坝河段（844～848 km）等为微弯河段，水深良好，宽窄适当，可作为优良河段，其平滩水位为2.7m左右。

2.1.2 多年平均流量法

根据朱沱水文站多年水文资料统计分析，其多年平均流量为6 650m3/s，相应水位为199.73 m，高于设计最低通航水位3.2m。

2.1.3 造床流量法

造床流量是指河床演变过程中，对于造床作用最大的某级或几级流量。造床作用的大小，取决于流量Q大小、时间（频率P）和流速（比降J）。马卡维也夫提出综合作用最大的几个流量为造床流量，采用Q-Q2JP关系曲线，一般出现2个Q2JP峰值，对应的流量为第一、二造床流量，整治水位取与第二造床流量相应的水位[3]。以研究河段内朱沱水文站的水文资料和本河段的比降值绘制研究河段Q-Q2JP关系曲线（图1），Q2JP的2个峰值分别为5 842和5 786，对应的第一、二流量为15 000m3/s和10 800m3/s，分别高于设计最低通航水位7.09m和5.32m，第二造床流量对应的整治水位为设计最低通航水位上5.32m。

图1 Q-Q2 JP关系曲线

天然河流枯水边滩都是由上游来水来沙条件及当地河床组成条件所决定的，整治水位应与当地河流的枯水边滩相适应[4]。同时，整治水位的确定还应考虑坝体坝面具有足够的施工时间，当确定为过低时没有足够的施工时间。本着低水整治的原则，结合以往整治经验，该河段的整治水位通常取为设计最低通航水位以上1.5～2.5m[3]。

2.2 整治线宽度

整治线宽度的计算公式众多，通常采用的有阿尔杜宁公式、水力学公式和《航道整治工程技术规范》，从计算公式可以看出，计算所需的流量（Q）和水深（H）等都需要先确定整治水位才能得出相应的流量。所以，整治线宽度是与整治水位统一考虑的。对河段的整治线宽度计算成果见表1。

表1中公式含义及取值如下：

B2为整治线宽度，m；Q为整治水位时的流量，即4 700m3/s；A为系数，取1.0；J为整治滩险比降，取0.066%；B1为整治前整治水位时的宽度，取一般宽度480m；H1为整治前整治水位下的断面平均水深，点取边滩发育的优良河段断面后取4m；H′为整治水位下的航道设计水深，取4.7m；K为系数，取1.0；y为指数，取1.67；η为水深改正系数，取0.8；n为糙率，取0.03；ξ为河相系数，取4；H2为整治水位下设计要求的断面平均水深，取3.9m。

表1 整治线宽度计算结果

从表2计算成果可以看出，整治线宽度按不同方法计算其结果不尽相同，平均值为429m。结合经验数据确定本研究河段整治线宽度在350～470m之间。长河段系统治理各滩不可能取同一宽度，根据河势特征作适当的缩窄或放宽，如较宽阔河段选取较大值，较窄河段选择较小值，弯曲河段由于水流分布不均集中于凹岸选取较小值，分汊河段则在同一断面按支汊分别计算累加后取较大值。宜宾至重庆河段不同类型典型浅滩的整治线宽度见表2，确定的整治宽度平均值为405 m，与水力学公式的计算值更为接近。

表2 宜宾至重庆河段典型浅滩整治线宽度及治理效果

3 浅滩整治效果

从本河段历次治理工程来看，采取疏浚与整治相结合的方法治理总体效果显著，各类型的浅滩治理效果简述列表见表2。

工程实践证明，宜宾至重庆河段，除局部为基岩外，主要为卵石河床，且河势稳定，采用低水整治的思路，以疏浚与筑坝相结合的工程措施，局部改善河床地形，治理浅滩，浅段水深得到显著提高。在近期实施的工程中，对有的滩险优化了整治参数，取得了更好的治理效果。如吊鱼嘴滩，1993年治理时，确定的整治水位为设计最低通航水位上1.5m，整治线宽度为380m，使过渡段浅区深泓线的最小水深由1.8m提高到2.6m。2006年工程中，在以原整治线宽度不变的情况下，整治水位由原设计最低通航水位上1.5m抬高至设计最低通航水位上2m，过渡段浅区的最小水深达到3.4m，取得了较好的治理效果[6]。

4 确定整治参数的体会

宜宾至重庆河段采用低水整治，整治水位取为设计最低通航水位以上1.5～2.5m，整治线宽度在350～470m之间，治理效果良好，为该河段实现Ⅲ级航道标准，满足水运现实需求，是行之有效的。分析整治参数的确定过程，有以下思考。

整治参数的确定过程通常是先拟定整治水位，然后确定相应的整治线宽度。从造床流量法拟定整治水位的分析可以看出，工程实践中在川江采用的整治水位通常取为设计最低通航水位以上1.5～2.5m，远小于第一和第二造床流量对应下的水位7.09m和5.32m，也就是说目前通常采用的低水整治措施只是较低范围的调整河床形态，因水流淹没坝体较多时，对调整水流作用较小，并未在主要造床水位下调整河床形态。那么采用现在整治参数下的工程措施调整河床形态趋向于优良河段的实现程度如何，笔者试作探讨。

水流与河床的相互作用过程最终以河床形态反映出来，过水断面面积是浅滩河段的一项重要参数，由此绘制杨柳碛（1 017.5 km）浅滩整治前、整治后以及浅滩附近优良河段（黄家坝河段（1 019～1 021 km））的水位与过水断面面积关系图（图2），以便比较浅滩段与优良河段的水位-过水断面面积关系的差异。从图2可以看出，优良河段曲线与浅滩段整治前、整治后曲线存在上下两个交点，将优良河段的水位-过水断面面积关系曲线分为三段，为便于叙述，由下而上简称为a、b、c三段。a段说明在水位较低时，优良河段较浅滩段过水面积大，由此表明较浅滩段具有平均水深更大和平均流速更小的特征；b区段说明在此水位区间，优良河段较整治前的浅滩段有更强的束水作用，而在建整治建筑物后，束水更强于优良河段；c区段则说明在此水位及更高时，虽然建了整治建筑物，但束水作用已不及优良河段。从三条曲线总体分析来看，优良河段的过水断面面积随水位上涨增加的速度小于浅滩段的增加速度，也就是说流速的增加速度会更大一些，而没有因建整治建筑物而改变。由此说明通常采用的低水整治下通过建整治建筑物来调整河床形态以趋向于优良河段，效果是很有限的。

图2 水位与过水断面面积关系

5 结语

宜宾至重庆河段整治水位采用设计最低通航水位以上1.5～2.5m，整治线宽度采用350～470m之间，在建设Ⅲ级航道工程实践中，取得了良好的治理效果。但随经济发展对水运的需求，在挖掘河段航道治理的更大潜力时，采用中水整治，更大范围的调整河床断面形态趋向于优良河段以获得更大的航道尺度，如何确定整治参数需要进一步研究。

[1] 长江重庆航运工程勘察设计院.长江干线宜宾合江门至泸州纳溪航道建设一期工程初步设计[R].重庆：长江重庆航运工程勘察设计院，2006.

[2] 长江重庆航运工程勘察设计院.长江上游泸州纳溪至重庆娄溪沟航道建设工程初步设计[R].重庆：长江重庆航运工程勘察设计院，2004.

[3] 长江航道局.航道工程手册[M].北京：人民交通出版社.2003：676－678.

[4] 张幸农，孙波.冲积河流航道整治线宽度的研究[J].泥沙研究，2002，（10）5：48-53.

[5] 长江重庆航运工程勘察设计院.长江上游泸州纳溪至重庆娄溪沟航道建设工程航道整治效果观测分析报告[R].重庆：长江重庆航运工程勘察设计院，2008.

[6] 长江重庆航运工程勘察设计院.长江干线宜宾合江门至泸州纳溪航道建设一期工程航道整治效果观测分析报告[R].重庆：长江重庆航运工程勘察设计院，2010.