长江南京以下12.5 m深水航道二期工程建设期动态管理实践

寇 军

(1.交通运输部长江口航道管理局，上海 200003；2.长江南京以下深水航道建设工程指挥部，南京 210017)

长江南京以下12.5 m深水航道建设工程是“十二五”、“十三五”期全国内河航道投资规模最大，技术最复杂的国家重点水运工程，是落实国家“一带一路”倡议、打造长江综合立体交通走廊的重大举措，对提升长江干线通航能力、发展和壮大长江经济带具有重大经济和社会意义[1]。

根据长江黄金水道建设总体推进方案，长江南京以下12.5 m深水航道建设工程按照“整体规划、分期实施、自下而上、先通后畅”的治理思路分期实施[2]。一期工程建设范围为太仓荡茜闸—南通天生港，已于2015年12月通过竣工验收；二期工程建设范围为南通天生港—南京新生圩港区，已于2018年4月通过交工验收。

二期工程河段处于长江下游潮汐分汊河段，受上游径流以及下游潮汐共同影响，水动力条件较为复杂，加之工程河段汊道众多、滩槽交错、水沙交换频繁、洲滩演变剧烈。在设计和施工过程中，为确保最佳的整治效果，全面、科学地实行动态管理是工程建设的必然需求，也是长江大型航道整治工程动态管理的一次成功实践。本文对工程管理经验进行了总结，对长江下游类似航道整治工程建设具有一定的借鉴和参考意义。

1 动态管理工作机制和工作内容

长江南京以下河段呈藕节状宽窄相间，窄深河段一般受山丘矶头控制而河槽稳定，宽浅河段则江宽流缓而多洲滩，一般有两个或多个汊道，边界条件和河势演变复杂，对于长江南京以下深水12.5 m深水航道二期工程这种长河段大型深水航道治理项目，即使在前期工作中科研设计单位对二期工程的自然条件、工程方案、施工方案和施工顺序等进行了较为深入的研究，但是由于工程实施过程中边界条件变化、河床调整效果、相关工程影响、生态保护、通航需求等因素随时可能对施工工艺、进度等提出更高要求。借鉴已有工程[3-4]成功经验，长江南京以下12.5 m深水航道二期工程建设中，明确了动态管理的组织机构和职责分工，完善动态管理的依据、标准和动态管理流程，形成一套成熟有效的动态管理机制。

1.1 工作机制

1.1.1 动态管理职责分工

长江南京以下深水航道建设工程指挥部(建设单位，以下简称“指挥部”)是动态管理组织者和责任执行者，是动态管理的主体。主要职责有：组织设计单位编制动态监测方案，并监督监测方案的落实；组织设计单位对监测资料的分析，对影响工程设计方案整治效果时，要及时组织专家咨询，做出决策，需要进行重大修改、调整和设计变更的，及时组织上报主管部门；积极做好工程外部环境协调，保证工程建设质量和整治效果。

设计单位是动态管理的主导者，主要职责有：科学合理的编制动态监测方案，并依据实际情况适时调整，复核动态监测成果；及时分析动态监测成果，全过程跟踪分析工程整治效果变化，及时提出施工方案、施工顺序及设计变更的调整方案。

图1 动态管理组织结构图Fig.1 Organizational chart of dynamic management

施工单位动态管理的发起者和实施者，主要职责为：及时总结工程管理情况、施工记录、整治建筑物动态监测资料；及时上报工程节点事件、工程异常情况和前期异常状况处理情况说明等。

监理单位是施工现场监督管理者，为动态管理提供可靠依据。主要职责有：复核和确认施工记录；填写单位工程及各类材料质量检验情况；根据施工情况提出施工方案改进意见(图1)。

1.1.2 动态管理流程

在工程建设的实践中，总结了一套工程动态管理的工作流程(图2)：定期开展工程河段地形、水文、整治建筑物等监测工作，若发现超出预期的“异常情况”时，设计单位及时开展原因分析和解决方案研究，将成果并上报建设单位；由建设单位做出决策，施工单位按优化方案或设计变更施工，如情况复杂或调整较大，建设单位可组织专家咨询，报上级主管部门审批。

图2 航道整治工程动态管理流程Fig.2 Dynamic management flow of channel regulation project

1.1.3 动态管理系统

动态管理系统的功能定位即为建立包括一期和二期工程的现场监测数据及施工过程记录等相关数据的数据库，以此为基础建设长江南京以下12.5 m深水航道建设动态管理系统，建设包括现场监测施工及其他系统数据资料管理、初步分析成果管理、系统内外数据传输共享等功能的航道建设基础信息系统，结合二期工程河势动态跟踪监测分析研究、航道疏浚维护记录、整治建筑物施工监理和记录等工作，实现现场观测、施工、监理和专项研究等方面的信息和成果及时共享和传输。

动态管理系统包含两个子系统，分别为基于ArcGIS技术的基础数据管理子系统和基于Entity Framework技术的工程成果管理子系统(MIS)。

(1)基础数据管理子系统主要负责收集深水建设工程的现场观测资料，分类整编形成数据资料库，实现数据的分类导入、维护及查询功能，为动态管理的分析和评估决策提供支持；(2) 工程成果管理子系统，主要负责对工程成果分项目、分标段、分类型管理，形成工程资料库，实现相关数据的管理、维护及查询共享功能。为项目成果共享和管理提供便利，并提供消息沟通和信息发布功能。

1.2 工作内容

二期工程动态管理相关工作内容，主要包括以下几方面：

(1)动态管理信息管理。长江南京以下12.5 m深水航道二期工程建设范围长达227 km，参建单位包括7家设计单位、6家施工单位和11家监理单位，工程建设具有“点多、面广、战线长”的特点。指挥部、总体院、施工、监理、试验等单位均需要及时了解工程监测资料并就相关问题展开信息交流，动态管理信息管理主要是建立一期和二期工程的现场监测数据及施工过程记录等相关数据的数据库，通过及时采集、分类整理、有效共享，实现现场观测、施工、监理和专项研究等方面的信息和成果及时共享和传输。

(2)开展动态监测与分析。长江南京以下12.5 m深水航道工程建设中，充分考虑工程河段的特点，有针对性的确定动态监测的内容、频次、范围，并采取有效措施保障动态监测的顺利实施。基于动态监测成果开展动态监测分析，全面掌握工程河段及整治建筑物附近的变化情况。

(3)工程优化调整。根据动态监测分析成果及原设计方案整治效果，对局部航道平面和整治建筑物平面布置进行优化，保证工程建设效果。

(4)施工过程调整。根据动态监测分析成果，及时调整整治建筑物施工顺序、施工工艺等，保证工程的顺利实施。

2 动态管理案例

基于动态管理的工作内容和方法，在二期工程整治建筑物工程施工过程中根据水沙条件和地形变化开展了多项动态管理工作，有效保证了航道整治效果。本文以福姜沙河段FL4丁坝优化和落成洲水道航道平面优化为例，分析动态管理的实践与效果。

2.1 FL4丁坝优化

2.1.1 设计方案及整治效果

图3 福姜沙整治工程实施后洪季流速变化Fig.3 Variation of flow velocity in flood season after implementation of regulation project at Fujiangsha waterway

二期工程在福姜沙左缘布设FL1～FL4四座丁坝，以达到守护福姜沙左缘边滩、束窄福姜沙左汊河宽的整治目标。考虑就FL4丁坝而言，其功能除前述丁坝(群)的组合作用外，主要守护其下游浅滩并与之一起为福中航道提供稳定的右侧边界条件。

经前期优化研究和比选，初步设计阶段确定了福姜沙河段整治建筑物推荐方案(图3)。其中FL4丁坝长1 200 m，高程为+1.5 m(1985国家高程基准，下同)。已有研究成果[5]表明，工程方案实施后，福姜沙左缘边滩得到有效守护，边滩流速普遍减小0.2 m/s以上，航道南侧边界较为稳定。

2.1.2 动态监测分析

根据施工总体安排，二期工程整治建筑物于2015年6月开工，其中福姜沙左缘FL1～FL4丁坝工程安排在2016年8月后实施。二期工程开工以来的动态监测资料分析表明，2014年以来，福姜沙左缘边滩上中段冲刷，尾部淤积(图4)。至2016年8月，沙体整体下移约700～800 m，5 m以浅沙体头部冲刷后退1.2 km，尾部淤长下延410 m，沙体头部已与福姜沙左缘边滩分离而基本成为独立沙体(图5)。

图4 福姜沙水道地形冲淤图(2014-07～2016-08)Fig.4 Scouring and silting changes at Fujiangsha waterway (2014-07～2016-08)图5 福姜沙左缘5 m等深线变化(2014～2016)Fig.5 Variation of 5 m isobath on the left margin of Fujiangsha Island (2014～2016)

针对FL4丁坝拟建整治建筑物区最新的地形变化，设计单位复核了新地形下设计方案的整治效果[6]。结果表明，受局部地形调整影响，拟建FL2～FL4丁坝处流速、单宽潮量均有所增加，水动力有所增强，按原设计方案，FL4对内侧水域及下游浅滩的守护作用有所削弱。为了保证工程原定功能要求，保障深水航道稳定运行，有必要针对新地形条件开展FL4丁坝的平面布置优化研究工作。

2.1.3 方案优化及效果

为了保证工程原定功能要求，保障深水航道稳定运行，有必要针对新地形条件开展FL4丁坝的平面布置优化研究工作。设计单位及时向指挥部提交动态监测分析成果，随后指挥部下达开展FL4丁坝的平面布置优化研究工作的指令。

从减小福中水道过度冲刷，并为福中航道预留拓宽空间角度出发，设计单位提出了6个优化方案。2016年10月26日，指挥部组织专题研究报告专家审查会，确定了FL4丁坝最终优化方案，即FL4转折段南移65 m、加高至+1.5 m方案。在正式下发施工图纸后，2016年11月施工单位按推荐方案开始FL4丁坝施工。

工程完工后1 a多以来，福姜沙左缘边滩总体有所淤积，其中FL4丁坝坝田区淤积幅度约0.5 m(图6)，丁坝外侧有所冲刷，地形调整与设计预期基本相符。根据2018年11月最新的地形测量资料，与工程前相比，FL4丁坝下游5 m等深线变化很小，边滩基本稳定(图7)。上述分析表明，丁坝的优化调整方案实施后，稳定了深水航道右侧边界条件，适应了工程实施以来福姜沙左缘边滩地形变化的条件，福中航道进口段无需维护，航道治理效果显著[7-8]。

图6 福姜沙地形冲淤变化(2017-08～2018-11)Fig.6 Scouring and silting changes at Fujiangsha waterway (2017-08～2018-11)图7 福姜沙左缘5 m等深线变化(2016～2018)Fig.7 Variation of 5 m isobath on the left margin of Fujiangsha Island (2016～2018)

2.2 落成洲河段航道平面设计变更

2.2.1 设计方案及存在问题

根据批复设计文件，落成洲航道航道设计宽度350 m，受河势条件限制，在工程建设过程中，落成洲河段采用10.5 m航道与12.5 m深水航道并存的形式，现行10.5 m航道航标保持现状，维护宽度不变，12.5 m初通航道在#91浮至#95浮之间设置6座虚拟标，航道宽度350 m，通过加强通航安全管理措施以实现有效的通航组织。根据动态监测资料，2017年洪季，三益桥浅滩淤长南压，航道淤积严重。2017年8月后，落成洲段#93浮附近、10.5 m航道内、12.5 m航道外多次出现船舶搁浅事故(图8)。2017年特殊水情是三益桥浅滩异常淤长、航道碍航的重要原因[9]。

图8 落成洲航段搁浅船舶航行轨迹图Fig8 Track diagram of the grounded vessels in the navigation channel at Luochengzhou section

针对落成洲段原设计350 m航宽可满足5万t级油船双向通航的需求，满足兼顾船型单向通航要求，随着工程建设逐步产生效果，5万 t级及以上船舶数量增加，加之落成洲航段未设置下行小船推荐航路，下行大、小型船舶在深水航道内混行，小型船舶航速相对较低，占用主航道通航水域，客观上影响大船的通航效率，使得通航环境更加复杂，另外落成洲航段下接长江下游转折最大的嘶马弯道，上行船舶需及时向左转向，洪季大流量下易出现不及时调转船头而偏靠北侧水域的情况，350 m航宽略显不足。

2.2.2 方案优化及效果

图9 落成洲航道平面变更方案Fig.9 Layout plan change of the navigation channel at Luochengzhou section

为保证航道通畅及航行安全，指挥部组织设计院按照动态管理的原则对原设计航道进行优化调整。落成洲局部航道设计变更方案为：落成洲航段局部航道(#92黑浮～#94黑浮之间)右侧边线保持不变，采用疏浚措施向左侧拓宽，航道宽度450 m、航道水深12.5 m(航行基准面)，无需疏浚区段航道转弯半径为3 000 m，疏浚区段转弯半径为1 500 m(图9)。

根据动态管理原则，指挥部报部申请设计变更审查，2018年2月2日，交通运输部对长江南京以下12.5 m深水航道二期工程落成洲段局部平面设计变更进行批复，由指挥部组织实施。工程实施后，口岸直水道三益桥段航道条件和通航环境得到明显改善，充分体现了航道服务航行船舶的最终目标。

上述动态管理工作的实施，保证二期工程按照批复的规模、内容和时间建设完成，节省了工程投资，实现了南京至南通河段12.5 m深水航道建设目标，取得了良好的治理效果。

3 结语

(1)长江南京以下12.5 m深水航道二期工程建设中，明确了动态管理的组织机构和职责分工，完善了动态管理的依据和标准，优化动态管理流程，综合形成一套成熟有效的动态管理工作机制；(2)根据动态监测资料及相关分析成果，按制定的动态管理流程开展动态管理工作，包括航道和整治建筑物平面布置优化、施工方案调整，有效把握工程河段内地形变化，保证了整治建筑物稳定和整治效果的实现；(3)本工程是长江下游潮汐河段大型航道整治工程中实施动态管理的成功实践，可为类似航道治理工程建设提供借鉴和参考。