珠江三角洲网河区航道整治关键技术研究

罗敬思 谢凌峰 申其国

摘 要：根据20世纪80年代以来珠江三角洲网河区河床的演变情况，提出了以疏浚为主的航道整治新思路，并对新思路的适应性进行分析，最后结合工程实例，给出了新思路在不同类型浅滩整治的关键技术。结论可供类似航道整治工程参考。

关键词：珠江三角洲网河区；航道整治；浅滩；疏浚

中图分类号：U617.6 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2016）08-0058-03

1 整治新思路的提出

在二十世纪八十年代以前，珠江三角洲大部分河道位于潮流界以上，径流量大，河道整体处于淤积发展期。因此，航道整治一般采用平原河流的整治方法和整治思路，即以筑坝为主的工程措施，如东平水道的航道整治、西江下游航道整治工可阶段时的整治措施等。

根据珠江三角洲河床演变分析，自二十世纪八十年代以来，珠江三角洲网河区河道取砂严重，使得网河区中上部砂质河床区的河床大幅度下切，河道不但深槽变深，边滩也大量消失成为深潭。这使原以丁坝为主的整治构筑物失去边滩依托，不利于丁坝的稳定，而且筑坝等工程群体会增加汊道的阻水面积与沿程阻力，可能引起汊道的局部卡口，造成汊道委缩，使整治效果适得其反。因此，需采用新的整治思路才能适应河道水沙条件的变化。

近期，珠三角网河河道由取砂初期的局部深潭变成长河段河床下切，再经洪季洪水的作用后，河床整体下切平整，现珠江三角洲中上部河道大部分成为深水河槽，只在部分分汊河道、桥区遗留少数浅滩。这使采用大型挖槽进行浅滩疏浚以调整河道水流动力成为可能。

2 新思路的适应性分析

珠江三角洲水道纵横交错，网河区河道的整治会影响到其他河道的变化，需系统分析。因此，在珠江三角洲网河区河床普遍下切、来沙减少和潮汐动力增强的条件下[5]，采用疏浚为主以大幅提高航道尺度的整治措施需分析其适应性。

2.1 疏浚大幅提高航道水深的可能性分析

在长河段、浅滩众多的情况下，珠江三角洲高等级航道网需要较大幅度提高航道水深，一般是从Ⅵ～Ⅶ级提高至Ⅲ级及以上，提高的航道水深达1.5～3.0m以上，如西江下游航道整治工程需从2.5m提高至6.0m、莲沙容水道从2.5m提高至4.0m，如果以传统的“束水冲沙”理念从浅滩水深通过坝工的冲刷成倍增加航道水深，由于在航道冲刷加深的过程中，河流断面产生重大变化，断面积不断增大，断面流速不断降低，动力大幅降低，其初始水流动力应相当大，这在不增加流量作为动力因素的前提下，只靠整治工程调整断面形态和水流分布是难以达到，这只会对河道带来严重的不良影响。

疏浚工程以基建性挖槽通过一次性开挖航槽断面，使浅滩水深大幅增加，航槽的断面面积也相应增加；开挖后的断面流速会有所降低，为使挖槽稳定，减少回淤数量，可辅以一定的防淤整治工程。

2.2 浚深后水位是否下降分析

一般平原河流的大规模疏浚将造成河床下切和水面下降，并不一定增加河道的航行水深。

80年代以来，珠江三角洲网河区内整治河段的河性产生了重大变化，枯水季节河道从以感潮区为主转变为以潮流区为主，径流的作用减弱、造床能力减小，潮流的影响随之加大、造床能力增强，潮流上溯动力加强。由于枯水期得到潮汐顶托补充，河段进行大规模疏浚后，河床变深、河道断面增大，枯水水面下降较小或不明显，且枯水期流量增加，水动力得到补充，设计水位在珠江基面±0.00m左右后不再下降，疏浚后断面增加的深度与水深增加值基本相同的，这为珠江三角洲网河区采用疏浚大幅提高通航水深成为可能。

2.3 浚深后航道回淤分析

长河道的大规模取砂以及上游水电枢纽的建设，使上游来沙明显减少，特别是推移质的运动明显减少，开挖后的河道断面不容易回淤。另外，河道断面扩大后，河流的泄洪能力增强，同流量下的洪水位明显下降，洪水的流速减少，河流主动力居中，河流的河势相对稳定，这有利于航道水深的维持。

2.4 疏浚对汊道分流量的影响分析

珠江三角洲网河区河道密布、纵横交叉、相互连通成网，一汊大规模疏浚后，将对相关汊道产生较大影响，包括对分流、分沙比等。因此，网河区河道的整治需从网河区的系统进行分析研究，合理控制开挖疏浚规模，可适当调整分流比。

根据网河区航道整治的经验，局部的裁弯切嘴工程主要调整河道的局部阻力，对分汊河道的影响较小；而长河道的筑坝和疏浚调整的是河道的沿程阻力，其影响较大。对连接主要泄洪汊道的河道的整治，通过疏浚增加航道尺度会减小河道的沿程阻力，增加河道的分流量，有利于航道的维持；而采用丁坝群等整治构筑物进行整治则会增加沿程阻力，减少分流量。

2.5 疏浚使两汊通航的可能性分析

传统上，整治分汊河道浅滩的方法采用“强干堵支”整治的思路，即集中水流动力，选择一汊通航，另一汊为副汊，如东平水道新沙洲浅滩的整治。但珠三角网河区两岸经济均比较发达，分汊河道的两岸均为城市或港区，通航价值均较高，选择一汊为主通航汊道后，对另一汊的城市及港口的发展相当不利。

近年珠三角网河区河床大幅下切，两汊水深和航宽均基本达到设计水深的要求，而潮量的补充使河道的水动力增加，特别是枯季，落潮流量增加较大，使扩大后的河道断面得以维持。上游来沙量的减少，特别是推移质泥沙的减少，两汊的航道回淤相当少，这使两汊通航成为可能。

综合上述分析，结合东莞水道、莲沙容水道和西江下游航道整治的经验，采用以疏浚为主的整治思路在后期建设的航道整治项目中得以全面应用，包括顺德水道和甘竹溪水道、东平水道二期、崖门水道等等，且各项目均取得较好的整治效果：航道达到设计尺度、回淤量很少、航槽稳定，珠江三角洲现代航道网基本建成（除磨刀门外）。因此，以疏浚为主的整治思路适合新时期水沙条件下的珠江三角洲网河区的航道建设，也是全面建成珠江三角洲现代航道网的关键。

3 新思路在不同类型浅滩的关键技术研究

珠江三角洲的碍航浅滩，按河道形态一般可分为：①分汊河道浅滩，河道由江心洲分隔成两汊或两汊以上，易在洲头、汊道或洲尾形成碍航浅滩，如西江的琴沙洲与太平沙、海寿沙等；②汇流口浅滩，在两条或两条以上河道的交汇处，由于水流条件复杂，流速一般较慢，易引起泥沙的回淤进而形成碍航浅滩，如西江、北江的汇流处思贤滘；③弯道浅滩，珠江三角洲部分河道相对较弯曲，河面较窄，航道弯曲半径的不足是提高航道等级的主要制约因素之一，如虎跳门水道等。

若按水流动力作用可分为以下三类：第一类是强径流作用的浅段，位于珠江三角洲网河区主泄洪通道的上段，其径流作用较强、潮流相对较弱，主要为江心洲浅滩，如西江的太平沙和海寿洲；第二类是径、潮共同作用的浅滩，位于珠江三角洲网河区主泄洪通道的中段，径流与潮汐势均力敌，其河床抗冲性较强，如西江的潮莲洲和百顷头、沙湾水道的观音沙、东莞水道的南丫涌等；第三类是强潮流作用的浅段，位于珠江三角洲网河区的主泄洪通道的下段及分汊河道，其潮汐作用较强、径流相对较弱，如虎跳门段的四顷、横山和虎跳门口门段等。

对于不同类型的浅滩，其航道整治的关键技术略有不同。

3.1 分汊河道浅滩整治

珠江三角洲网河是由众多的江心洲分隔而成，如西江的墨砚洲、海寿沙、大平沙、潮莲洲等。主要碍航浅滩与江心洲的存在有密切关系，这些江心洲的左右汊的分流比相差不大，也相对稳定，由于水动力不足，两汊的水深均较单一河道的水深小，或由于水动力的变动，形成洲头或洲尾浅滩。因此，分汊河道是航道整治的主要浅滩段，西江下游航道整治、莲沙容航道整治等工程整治的主要浅滩大部分为江心洲引起的汊道浅滩。

在珠江三角网河的中上段河道整治中，对于大江心洲的分汊河道根据发展需要选择两汊通航。两汊通航的关键技术是根据水沙条件变化合理选择航线，采用以疏浚为主进行整治，对局部浅段采用大型挖槽进行开挖以调整水流，并结合护岸等措施，重点保持洲头及进口段节点稳定。如容桂水道的海心沙、西江的太平沙、海寿沙等各汊道均取得良好效果。

由于水动力条件及来沙条件的不同，传统上的强干堵支、分汊分治、洲头梳子坝等整治方法及措施应慎重考虑，一般不宜采用。如东平水道的新沙洲浅滩，近期考虑泄洪要求对支汊的封堵石坝进行拆除；又如西江的太平沙、海寿沙及百顷头等均取消了原设计的洲头梳子坝，工程取得良好效果。

3.2 汇流口浅滩整治

珠江三角洲网河区河汊密布，航线由多条河汊水道组成，各水道的连接处是河汊的交汇流口，各交汇流口一般形成锐角，航道的弯曲半径较小，需采取一定的工程措施进行治理才能满足通航要求。西江下游航道整治中，典型的分流口有南华、百顷头等；莲沙容水道整治中，典型的河汊分汇口有板沙尾、火烧头和八塘尾。这些分汇流口一般均处于淤积状态，上世纪九十年代以前，分汇流口形成的三角形淤积体的淤长速度较快，严重影响船舶航行，由于水流条件的复杂，采用各类坝工的整治工程措施，对减少交汇处的淤积或增加航道的弯曲半径的效果均不明显。

从珠江三角洲整体的河床演变分析，上游来沙减少、水流动增强、泥沙回淤的速率明显减弱，采用疏浚结合切嘴的整治措施后，交汇流口的淤积量不大，因此，按合理的弯曲半径，采用疏浚挖除汇流口形成的三角形淤积体是交汇流口浅段治理的主要工程措施，其关键是必须将交汇处的三角形淤积体全部挖除，利用交汇区的宽度布设直径不小于1.5倍设计船长的调头圆以满足船舶在较小弯曲半径的弯道减速转弯航行的需要；同时，利用涨落潮流的流向变化调整交汇流处滞流区的位置，改善水流条件，减少回淤。如板沙尾、火烧头和八塘尾等汇流口在开挖后的3年内其回淤较轻微，基本满足航行的需要。

不过，对于十字交汊的复杂交汇型浅滩的治理，宜适当采用丁坝调整水流或潮流动力轴线的位置，减少涨落潮流动力轴线摆动及其产生回流区的影响，如东莞水道南丫涌浅滩的治理，就是调整水流动力轴线减少过渡段长度和涨落潮时的水流动力轴线摆动，从而取得良好的整治效果，整治后至今15年，基本保持整治时的设计水深，回淤量很少。

3.3 弯道整治

珠江三角洲河道密集，部分河道相对较弯曲，河面较窄，主要航线由几条水道组成，水道的连接较弯曲，航道弯曲半径的不足是提高航道等级的主要制约因素之一，其航道整治应以裁弯切嘴为主。如西江下游航道整治工程中，涉及航道裁弯切嘴工程有三处，均位于三角洲连接通道的虎跳门水道，其主要特点是位于三角洲的下段或靠近口门段，潮流作用明显，径流动力较弱、河床的造床动力也相对较弱；且由于航道等级较高，航行需要的河道断面较大，一般航行需要的河道断面均略大于水流泄洪需要的断面及上下游的河道断面或相差不大。

裁弯切嘴的航道断面可按航行需要的断面为主进行设计，其航道断面设计一般考虑三大因素：设计船舶航行时需要的航道尺度、河道泄洪时的河道断面及上下游相邻的河道断面。根据白坭水道牛角湾切嘴工程和西江下游航道整治工程中三处航道裁弯切嘴工程的观测，开挖河道的断面与上下游河道基本适应，没有明显的冲刷或回淤，新开挖的河道凹岸的冲刷和凸岸的回淤均不严重。

3.4 强径流作用的浅段整治

在大量取砂后，强径流作用的浅滩逐渐消失或改善，岸坡变陡，水流动力轴线取直，水流冲刷力强。因此，航道整治疏浚的同时，还需增加护岸以加强岸坡或江心洲的保护。浅滩整治后的航道尺度可保持进一步改善的趋势，但岸坡的稳定和保护将成为主要的关注问题。

如西江下游航道整治中，琴沙洲与太平沙、海寿沙同属第一类强径流作用的多汊浅滩，在工可、初步设计及施工图设计阶段均采用了以丁坝群整治的方案，布置了大量丁坝。施工阶段，整治工程作了重大修改，取消了大部分丁坝，其中琴沙洲按施工图实施；海寿沙只在洲尾段实施了3座丁坝而取消了尚未实施的其余丁坝，太平沙则取消了所有丁坝，均改为疏浚为主结合护岸的工程措施，对浅滩进行开挖。经过近十年的实践，琴沙洲航槽线布置与深泓线不太一致，可考虑增大弯曲半径，重新调整航槽线布置；而太平沙与海寿沙浅段的河床均大幅下切，水深良好、航槽稳定，形成优良河段。

3.5 径潮共同作用的浅滩整治

径潮共同作用的河段，河床的抗冲性较强、人为取砂影响相对较小，该河段潮汐作用加强，浅滩处于改善阶段。但是，采用丁坝群整治的河床仍难以发生较大冲刷，需通过疏浚达到航道设计尺度，同时，由于河面较宽，航槽会发生一定回淤，可适当采用整治丁坝规整边滩以利航槽稳定。因此，该类浅滩应以疏浚为主，丁坝的主要作用是调整边界。

如西江的潮莲洲和百顷头同属第二类径流和潮流共同作用的分汊河道洲头浅滩。航道整治的设计阶段也采用了以丁坝群整治的方案，其中，潮莲洲按施工图实施，百顷头浅滩没有实施，而是在施工阶段取消了百顷头所有丁坝，采用了疏浚为主进行浅滩开挖。整治后，百顷头浅段的河床大幅下切，水深良好、航槽稳定，形成优良河段；潮莲洲浅滩也能维持通航水深，达到设计航道尺度标准，但由于洲头坝过长影响，曾发生船舶碰撞洲头坝的事故。

3.6 强潮流作用的浅段整治

强潮流作用的浅段，河床以粉砂和淤泥为主、人为取砂影响很小，该河段的潮汐作用较强，采用整治丁坝（横山及口门段）没有明显效果，过强的丁坝工程反而带来不利影响。因此，这类浅滩应以疏浚为主，不适宜采用整治丁坝。

西江下游的四顷段和南门涌同属第三类以潮流作用为主的浅滩。航道整治中，四顷浅段采用了疏浚进行浅滩开挖，疏浚后航槽冲淤基本平衡，滩槽分布明显，水深良好、航槽稳定，整治效果较好。南门涌以丁坝群进行整治，但筑坝工程完工后，水深仍较浅，整治效果未达到预期目标；后又对浅滩进行了疏浚，疏浚后航槽持续冲刷，航道达到设计尺度并得以维持，工程效果较好。

又如虎跳门口门河段，属强潮流作用的汊道口门段。该河段先于1998年完成了筑坝和炸礁工程，至2000年该河段淤积较严重；2002年至2003年浅段进行了疏浚，整治线内航槽普遍冲刷，整治线外略有淤积，航槽稳定，整治效果良好。

4 结论

文章还结合具体的工程实例，给出了以疏浚为主的整治思路在不同类型浅滩的具体应用：①分汊河道浅滩的整治关键是根据水沙条件变化合理选线，疏浚的同时还应结合护岸等措施，以保持洲头及进口段节点稳定；②汇流口浅滩整治的关键是将交汇处的三角形淤积体全部挖除，十字交汊的复杂交汇型浅滩则应适当采用坝工以调整水流或潮流动力轴线；③弯曲河道的整治应以裁弯切嘴为主；④强径流作用的浅滩整治也应疏浚结合护岸，以加强岸坡与江心洲的保护；⑤径潮共同作用的浅滩整治在疏浚为主的同时，可适当采用坝工以规整边滩；⑥强潮流作用的浅滩整治以疏浚为主，不宜采用坝工。

参考文献：

[1] 潘玉敏， 李静. 珠江三角洲近二十年来河床演变浅析[J]. 广东水利水电， 2006年11月.

[2] 黄克中，锺恩清，估算平原河流航道整治线宽度的理论与应用[J].泥沙研究，1991年6月.

[3] 李静. 珠江三角洲网河近20年河床演变特征分析[J]. 水利水电科技进展， 第26卷第3期.

[4] 顾立忠，郑国栋，李虎成，孙小磊. 珠江三角洲网河区工程群体对河流的宏观影响研究[J]. 广东水利水电， 2012年5月.

[5] 广东省交通运输规划研究中心，广东省航道局，南京水利科学研究院，河海大学，广东正方圆咨询有限公司.珠江三角洲现代化航道网建设关键技术研究[R].广州：广东省交通运输规划研究中心，2013.

[6] 詹世富，蔡志长.航道工程学（Ⅱ）[M].北京：人民交通出版社，2006.

[7] JTJ 312-2003，航道整治工程技术规范[S].