大藤峡水利枢纽工程施工期通航设计

冯吉新

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春130021）

1 工程概况

1.1 枢纽工程布置及施工导流

大藤峡水利枢纽工程位于珠江水系西江流域黔江干流大藤峡出口处弩滩上，距下游广西壮族自治区桂平市黔江彩虹桥约6.6 km，属于红水河梯级规划中最末一个梯级。大藤峡水利枢纽是以防洪、航运、发电、补水压咸、灌溉等综合利用的大（1）型水利枢纽工程。枢纽建筑物主要包括泄水、通航、发电、挡水、灌溉取水口、过鱼等建筑物。水库万年一遇校核洪水位64.10 m，相应库容34.79×108m3，电站总装机容量1 600 MW，装8台水轮发电机组，机组的单机容量为200 MW。黔江拦河主坝坝顶长1 243.06 m，坝顶高程64.00 m，最大坝高80.01 m（厂房坝段），主要由泄水闸、河床式发电厂房、挡水坝段、船闸坝段及其事故门库坝段组成。26孔泄水闸基本布置在河道中部，发电厂房分设在泄水闸两侧，右侧布置5台机组，左侧布置3台机组。单级船闸布置于左岸，右侧与厂房安装间坝段相接，船闸线路总长3 418 m。船闸闸室有效尺度为280 m×34 m×5.8 m（有效长度×有效宽度×门槛水深）。船闸轴线与坝轴线垂直，船闸主体段长385 m，上游引航道长1 136 m，下游引航道长1 897 m。

大藤峡水利枢纽工程分二期进行施工，一期导流先围左岸，江水由束窄后的右岸主河床过流。在一期围堰的保护下，施工河床20孔泄流低孔、1孔泄流高孔、左岸厂房、左岸挡水坝、船闸等建筑物。二期导流围右岸，江水由一期建成的20孔泄流低孔、1孔泄流高孔过流。在二期围堰的保护下，施工主河床4孔泄流低孔、1孔泄流高孔、右岸厂房、右岸挡水坝等建筑物。

1.2 大藤峡坝址航运现状

坝址处黔江上通红水河、柳江，下连郁江、浔江，是沟通广西南宁、柳州、梧州等重要城市的通航河道，也是广西内河至广东乃至港澳的重要通航河道之一。目前坝址处航道等级为Ⅴ级（单线），航道属一类维护航道，航道尺度1.5 m×30 m×200 m，设计最低通航水位的年保证率为95%，船舶吨级为300 t。

根据武宣海事处调查成果，黔江武宣航段洪水期受大湾肚水流条件影响，当武宣站水位达到55.0 m高程（流量超过23 500 m3/s）时，黔江武宣航段封航；枯水期黔江武宣航段受师姑滩水流条件影响，大约有4个月需减载航行。因此，除汛期坝址处大藤峡航段短期停航外，其它时段均可通航。

工程地区经济主要以农业生产为主，其工业基础薄弱，经济发展水平低，目前仅有少量的煤炭、水泥、制糖、矿石等几类工矿企业，其规模甚小，基本无大工矿企业，其航道货运量主要由武宣港进出。

2 施工期通航方案

根据大藤峡坝址处航道现状及货运情况，结合选定的施工导流方案，拟定施工期通航方案为：一期导流期间由右岸束窄后的主河槽通航；二期截流期间在河道断航时（2019年11月至2020年2月）需采取公路倒运措施，当二期围堰填筑高程达到挡水要求后，蓄水至最低通航水位，由一期已建成的永久船闸通航。工程施工期通航设计重点为研究一期导流期间的通航问题，明确一期导流期间对通航的影响，以及采取相应的应对措施。

3 导流明渠设计

导流明渠位于偏向右岸的主河槽，设计渠底高程22.0 m，明渠总长850 m，针对不同导流明渠底宽度进行泄流及开挖工程量等进行计算，成果见表1。

表1 导流明渠特性表

由表1可以看出，不同宽度导流明渠过流的最大流速均能满足河床的允许冲刷流速6～7 m/s的要求。随着明渠宽度的增加流速逐渐减小，有利于施工期通航的要求。由于右岸山体陡峻，随着明渠宽度的增加开挖量增加较大，并且右岸山体稳定性较差，开挖边坡高陡存在顺坡向岩层结构等不利因素，边坡防护工程措施量较大，并存在一定的安全隐患。综合考虑上述因素，工程选取300 m宽明渠方案。

4 导流明渠通航水流条件

通过水工模型试验验证导流明渠内的水流条件，为确定自航、助航流量及采取助航措施提供设计依据。水工模型试验采用1∶130整体水工模型，选择5级流量分别为9 000，12 000，15 000，18 000，23 500 m3/s，对一期导流条件下右岸导流明渠通航水流条件进行了试验研究。

在宣泄以上流量洪水时，明渠进口水流流向大体分2个方向进入导流明渠：主流方向为顺黔江主河槽方向，左侧岸滩部位水流受一期横向围堰阻挡后，水流由侧向进入导流明渠，侧向行进的水流在上游横向围堰前形成了小范围的回流区域。由于明渠的束窄作用，在明渠进口处形成了明显的水位降落，明渠内水流受纵向混凝土围堰断面尺寸变化以及河床地形凸凹的变化影响，上述部位水面波动幅度较大。除此之外，明渠内的主流基本于河床深槽的中间区域宣泄，水流流态相对比较平稳、顺畅。导流明渠水面坡降见图1。

图1 右岸导流明渠水流水面坡降图

5 一期束窄河床自航上滩通航流量确定

根据水工模型试验成果，采用阻力计算法对船舶上水航行水力指标进行计算，船舶阻力采用兹万科夫公式进行计算。经计算，上水自航水力指标见表2。

船舶航行总阻力：

机动船：

驳船：

式中：Rj——比降阻力，kN；Rv1——机动船的航行阻力，kN；Rv2——驳船的航行阻力，kN，该工程区通行的船只均为货船，无船队通行，该工程区不涉及；W——船舶排水量，kN；J——水面比降，‰；e——船队上滩时水面比降的修正系数，大型船舶取1.05，中型船舶取1.1～1.2；σ——船舶编队系数，一般由实船试验确定，该工程区不涉及；n0——驳船数，该工程区不涉及；f1——为机动船摩阻系数，钢壳取0.17，木壳取0.23；f2——为驳船摩阻系数，该工程区不涉及；δ——方形系数。一般机动船取0.58～0.6；ζ1——为机动船剩余阻力系数；V——考虑浅水区影响的船水相对速度，V=1.15V′+Vs，V′为船舶长度内纵向表面平均流速，Vs为船舶上滩对岸航速，一般取0.3～0.5 m/s；S——船舶浸水面积，m2。

表2 上水自航水力指标表

由表2可知，当流量为15 000 m3/s时，500 t、1 000 t船型的最小对岸航速分别为0.503 m/s、0.99 m/s；当流量为18 000 m3/s时，500 t、1 000 t船型的最小对岸航速分别为0.1 m/s、0.45 m/s，其中1 000 t船型还得减载16%；经综合分析，当流量在15 000 m3/s以下时，船舶能够以较大的对岸航速上水自航通过右岸明渠，因此确定在15 000 m3/s流量以下为自航流量，当流量为15 000～23 500 m3/s时需要临时断航或采取助航措施。根据坝址多年实测流量资料进行统计，各月流量在15 000～23500 m3/s区间的天数统计成果见表3。

表3 各月15 000～23 500 m3/s流量区间天数统计表d

根据各月15 000～23 500 m3/s流量区间天数统计成果，每年影响通航天数为9 d，时间较短，没有必要采取助航措施，临时断航时采取给予一定的经济补偿方式。

6 结语

大藤峡水利枢纽工程2015年9月开工建设，2016年5月30日完成一期纵向混凝土围堰、上下游横向土石围堰，目前一期右岸导流明渠已经历2个汛期的通航考验，在当地海事部门的配合下，及时向船主发布通航信息，工程区通航安全、有序进行，未发生安全事故，从目前的情况分析，该工程的通航方案是成功的，工程建设对当地的通航影响极小。