长江窑监河段航道整治一期工程效果及创新成果分析*

2013-06-15长江航道局湖北武汉430014

武汉交通职业学院学报 2013年3期

关键词：河段航道乌龟

黄伟(长江航道局,湖北武汉 430014)

黄伟
(长江航道局,湖北武汉 430014)

介绍窑监河段的基本概况,总结该河段航道治理的主要特点、初步成效、创新成果与基本经验,为其他类似河段的航道建设提供借鉴。

长江航道整治;窑监河段;工程效果

窑监河段位于长江中游下荆江河段,左岸为湖北省监利县,右岸为湖南省华容县。河段上起西山,下迄太和岭,全长16km,是长江中游重点碍航浅滩之一(见图1)。历史上,该河段因冲淤变化复杂,汊道主支易位,航道频频出浅,从而成为长江中游的航运卡口。每逢枯水季节,该河段严重碍航局面对长江航运及沿江经济带来了极大影响,也给航道维护部门造成巨大压力。因此,对该河段航道的整治十分必要。

图1 窑监河段地理位置图

一、河道概况

窑监河段演变的主要特征为乌龟洲主支汊的周期性易位。20世纪50、60年代,主流自右岸万家台至清泥湾一带对岸窑集脑至烟家铺一带过渡,进入乌龟洲左汊后贴左岸下行,左岸岸线崩退,左汊发展。1970-1974年,主流走乌龟洲,由于河段内心滩、窜沟较多,水流较为分散,至1976 年,主流又恢复到乌龟洲左汊。1989年汛后,窑监河段形成两汊相持、争流局面。1995年以后,主航道由乌龟洲左汊移至乌龟夹,并于乌龟夹入口处形成了三槽(三槽指位于乌龟洲与洲头心滩之间的北槽、位于乌龟夹的中槽和右岸沿岸的南槽)(见图2)。

图2 窑监河段整治前河势图

窑监河段碍航问题主要体现在“上浅下险”。“上浅”指分汊口门过于放宽,导致枯水季节乌龟夹进口段河道宽浅,自然水深严重不足,槽口众多,且疏浚后回淤严重;“下浅”指乌龟夹出口存在碍航乱石堆,航道条件逐年恶化,特别是2003 -2008年的五届枯水期,碍航情况十分严重,最严重时每天有6个小时左右时间禁航疏浚,水上交通安全事故也时有发生。

2009年以来,国家先后批复实施了窑监一期工程和乌龟洲守护工程,一期工程的实施,有效遏制了三峡蓄水运行后河势河床的不利发展态势,控制了岸线的持续崩退,航道尺度大幅提高,右汊主航道由整治前“三槽争流”逐渐趋于单一微弯航槽发展,通航条件明显改善[1]。

二、工程建设情况

(一)整治目标[2]

通过实施一定的工程措施,稳定当前的主支汊格局,塑造良好的滩槽形态,将主汊乌龟夹整治成枯水期曲度合理、进出口平顺并相对稳定的微弯航道,从根本上解决浅滩碍航问题,提高航道尺度,改善船舶航行条件。

(二)整治原则[3]

一是塑造良好的洲滩形态,巩固以右汊为主汊的分汊格局。根据窑监河段河床演变的规律,充分利用该河段目前乌龟洲及洲头心滩相对高大完整的有利时机,及时对乌龟洲洲体进行守护,抑制乌龟洲洲体的持续崩退,保持洲体稳定,在不影响左汊分流比的情况下,进而巩固以右汊为主汊的格局。

二是整治和清障相结合,改善右汊进出口航道条件。以乌龟洲和洲头心滩为依托,通过护岸及筑坝等工程措施,塑造并稳定右汊进口段凹岸岸线,通过增加滩槽高差、减小主流的摆动范围,引流归槽,束水攻沙,保证枯水期进口浅滩满足规划的航道尺度。同时适当清除右汊出口太和岭附近江中碍航乱石堆,改善右汊出口的航道条件,消除存在的航行安全隐患。

三是远近结合,分期实施。先期实施总体整治工程中具备实施条件、能够对改善窑监河段枯季航道条件、缓解目前枯季严重碍航局面起一定作用的一期工程,再通过跟踪观测、分析和研究,并根据三峡工程蓄水运用后的实际影响及下阶段河势控制规划的确定,待时机成熟后再实施后续工程。

(三)整治方案

一是对乌龟洲头部、右缘以及尾部进行守护,制止乌龟洲继续崩岸,维持乌龟洲的稳定和本河段的河道格局。

二是在乌龟洲洲头心滩上修建鱼骨坝,对洲头心滩进行守护和加高、加固,封堵洲头和心滩间窜沟,并与乌龟洲相接,促使洲头心滩与乌龟洲联成一体,塑造出曲率适度的凹岸岸线,并束窄分汊口门河宽,引导水流归槽,提高浅滩的冲刷能力。

三是适当清除太和岭附近江中的乱石堆,加固太和岭至铺子湾一带的岸线,以改善右汊出口航道条件,并稳定窑监河段出流条件。

三、整治效果与评价

(一)河道变化[4]

1.河势、岸线。整治工程通过洲头心滩鱼骨坝工程,控制了北槽的分流及洲头心滩滩体上窜沟的发展,使即将冲失的洲头心滩得到稳定,从而形成了稳定的航道左边界。在洲头心滩鱼骨坝束水攻沙的作用下,中槽航道条件明显改善,南槽进一步萎缩,从而形成稳定的占据绝对优势的主航槽。通过整治工程的实施,洲滩变得高大完整,右汊主航道由整治前的“三槽争流”逐渐趋于单一微弯航道发展。通过整治工程的实施,窑监水道洲滩冲淤趋于稳定、河势条件明显改善(见图3)。

图3 窑监河段整治后河势图

2.深泓线。工程前,进口段深泓偏向右岸,在乌龟夹中槽附近深泓偏向新河口边滩,工程后,进口段深泓逐年向北偏转,偏转距离约120m,中段受洲头心滩整治工程的影响,深泓线向南偏转约200m,乌龟夹内深泓线大幅北移,贴近乌龟洲右缘岸线,出口处主流右偏(见图4)。

图4 工程实施前后深泓变化图

3.汊道分流比。整治以来,窑监河段左汊分流比有小幅加大趋势,由5.3%提高到6.5%,基本解决了监利县城的取水和枯水期小型船舶通航问题。在洲头心滩鱼骨坝束水攻沙的作用下,中槽航道条件明显改善,中槽分流比逐年加大,由83.3%提高到92.5%,而右汊南槽分流比相应的由11.4%减小至1%,南槽进一步萎缩,从而形成稳定的占据绝对优势的中槽主航槽(见表1、表2、表3)。

表1 窑监河段汊道枯水期分流比统计表

表2 窑监河段汊道洪水期分流比统计表

表3 窑监河段乌龟夹内分流比统计表

(二)航道条件变化[5]

为了充分掌握窑监河段工程前后的航道尺度变化情况,依据有关航道维护测图核查了近十年来枯水碍航期窑监河段航道水深情况(见表4)。

由表4可知,在工程实施以前,枯水碍航期80m航宽内3m深槽时通时断,且以断开居多。但在整治工程实施以后,航道条件改善明显,在工程建设的当年汛后(2009年10月),即达到3.0m×80m(航深×航宽,以下同)的航道尺度。之后,随着整治工程效果的持续发挥,航道条件进一步改善,枯水期航道基本上可以保持4.0m×100m的航道尺度。

表4 窑监河段航道尺度统计表

在实施了乌龟夹出口太和岭附近江中的碍航乱石堆清除工程后,碍航乱石堆顶部高程下降到航行基面以下4.5m,较大缓解了该处航道维护困难的紧张局面,枯水期3m深槽贯通加宽,弯曲半径有所增加,流态平顺,扫弯水现象消除,达到了2.9m×80m的整治标准。

(三)综合效益评价[6]

窑监河段作为长江干线航道的组成部分,是长江航运高度关注的重要航段。工程实施以前,窑监河段存在的主要问题是“上浅下险”,难以达到当时的航道维护标准,每年需要组织大量力量禁航疏浚,已成为“畅中游”的卡口航段。

在工程实施以后,能使代表船队由1942kW+4 ×1500t和1942kW+6×1000t提高为1942kW+4 ×3000t和1655kW+6×1500t。确保大型船舶船队在枯水期通过本航段时不再需要减驳、减载或者候槽航行,从而避免由此产生的运力和营运损失,同时还能减轻枯水期航道维护的压力,大大提高航道的通过能力。

综上所述,窑监河段航道整治工程的实施,不仅能够促进航运事业的发展,确保上下游物资交流的顺利进行,满足上下游工农业生产发展,而且能够推动地方经济的发展,体现了良好的综合效益。

四、技术创新

创新是推动航道整治工程技术不断进步的动力。本工程在实施过程中,依托项目建设,积极开展新结构、新材料、新工艺的试验研究。这些创新成果的推广应用,不仅确保了工程质量,提高了施工效率,也丰富了长江中游航道治理的技术手段。

透水框架促淤固滩、抗冲消能。窑监一期工程在心滩滩体边缘和刺坝背侧等缓流区以及在刺坝坝头、乌龟洲护岸迎流顶冲等急流区,抛投布置了一定的透水框架结构,经过几个洪枯水期的试验,整个心滩滩体明显淤高长大;而位于刺坝坝头和护岸工程顶冲部位的透水框架则有效遏制了刺坝头下游侧冲刷坑的发展。实践证明,透水框架结构不仅能在缓流区起到促淤、护滩的作用,而且在急流区则起到减缓流速,增强了整治建筑物的抗冲能力[7](见图5)。

单元排护滩效果好、施工高效。在乌龟洲洲头,将单元系结砼软体排新型结构成功应用与护滩。此种结构与传统的系结砼压载软体排比较,其优点有:预制件通过整体浇筑、整体铺放,使得排体整体稳定性好;预制件可以现场预制、整体运输、整体吊装,使得施工机械化程度高,人工用量较少,施工效率提高;从源头上有效果地杜绝了偷工减料,确保了工程质量。这种新型结构在今后的航道整治工程中有着较高的推广应用价值(见图6)。