川江神背嘴滩航道条件评价

2020-07-25范鹏朋楼金仙

水运工程 2020年7期

范鹏朋,陈希,楼金仙

(1.长江重庆航运工程勘察设计院，重庆 401147；2.长江重庆航道局，重庆 400010)

神背嘴滩为川江著名的分汊、急弯、浅窄滩险，历史上以弯曲的左槽为主航槽。2005—2007年泸渝段航道整治工程封堵左槽、开放右槽，竣工前效果观测分析显示，开辟右槽切实改善了弯曲半径过小的问题，航道较顺直、船舶航行更安全。至今，经过十余年的冲淤变化后，有必要对新开航道的航道条件进行评估，并提出维护措施以保障航道的安全畅通。

1 滩险基本情况

1.1 滩险概况

神背嘴滩是川江上著名的汊道浅滩[1]，兼具弯、浅、险、急等碍航特性，是山区河流航道整治中较为复杂的类型[2]。平面上呈70°急弯(图1)，弯道上游河面较宽，多为700 m，其左岸为砂岩块石，河心靠右有麦子碛暗碛，近年受人为活动影响，原暗碛部位已发展为深槽。弯道河宽在500 m左右，左岸有神背嘴突嘴伸入河心，右岸为弥陀岩石壁，受弯道环流作用[3]，右岸水深较大，最大水深超过航行基面下40 m。弥陀下游枯水河宽约600 m，江中有约1 200 m长的窄长天然卵石坝——秤杆碛将水道分为左右两槽，历史上左槽曾是主航槽、右槽不通航，左右两槽在下游寡妇槽深槽处交汇；右岸为平坦开阔的古河床阶地，阶地宽1 000～1 500 m，原本沿岸为大罐口、小罐口漏浩，九条龙、猪儿石、青蛙石等岩盘，岸线极不平整；两槽交汇处于寡妇槽，左岸寡妇槽石嘴突出，其下回流旺盛，全年流态较坏；右岸为孝女碛卵石碛坝，岸线较平顺，水流平缓。

图1 神背嘴滩河势

1.2 河床组成

2003年勘察资料显示，河床质以卵石加细沙为主，中值粒径在120～170 mm；根据文献[4]，背嘴秤杆碛河床卵石组成较粗，在20～300 mm，中值粒径约为156 mm。

1.3 历史整治情况

20世纪60年代，在罐口筑坝以关穿浩水，实施后罐口附近泡漩减弱、流态有所改善。兰叙段航道整治工程中，疏浚左槽，在秤杆碛首筑碛头坝；整治后横流消除、扫弯水减弱，水深由2.4 m增加到2.9 m，受河势条件限制弯曲半径不足，船舶须先调顺航向方可进槽[5]。

2005—2007年泸渝段航道整治工程中，开辟右槽为主航槽，在右岸小罐口抛筑堵坝和神背嘴1#丁坝、在秤杆碛抛筑顺坝右侧建设3道丁坝、在左槽抛筑3道潜坝，整治后航槽较顺直、船舶易于操作、航行更安全；右槽分流比增加，水深增加到3.5 m、航宽50 m以上、完全半径560 m，确实改善了滩段弯曲半径过小的问题[6]。

2 航道现状

2.1 航道尺度

神背嘴滩所处河段航道技术等级为Ⅲ级，航道尺度为2.9 m×50 m×560 m，枯水期可通航1 000吨级船舶及其组成的船队，通航保证率为98%。

2.2 参考航线

神背嘴滩参考航线见图2。下行航线：中、枯水期循主流沿河心下至麦子碛偏转右岸入右槽下行，出槽后沿河心下行；洪水期循主流偏右岸下至寡妇槽后循河心下行。过神背嘴须防落弯，中水期须注意九条龙石梁淹没后的滑梁水。上行航线：中、枯水期沿孝女碛、大中坝上行至蜞蚂石斜趋掉头向神背嘴突嘴过河至左岸，沿左岸神背嘴、梭子碛上行；洪水期沿右岸上行至大中坝脑，过河至左岸竹林湾，绕沿左岸神背嘴突嘴上行至梭子碛。

图2 神背嘴滩参考航线

2.3 通航现状

神背嘴滩枯水期水浅槽窄流急；中洪水期神背嘴回流旺盛、江心泡旋强烈，秤杆碛一带坡陡流急；洪水期水流漫过九条龙石梁、右岸有滑梁水；秤杆碛1#(上游航道里程871.7 km)—神背嘴2#(上游航道里程874 km)全年实行通航控制。

3 航道条件

3.1 滩槽变化

从泸渝段整治后(2007年)与2016年枯水期的河床冲淤变化(图3)可看出，受近年人为活动影响，麦子碛暗碛高程普遍降低，高程降低超过5 m的范围为一长约1 400 m、宽约380 m的带形，高程降低超过10 m的范围约长690 m、宽130 m，最大降低值约12.3 m；弥陀岩上游岸边堆积卵石和沙，高程明显抬高，最大抬高值超过20 m；弥陀下游右岸古阶地受人为活动影响，有些局部高程降低超过10 m、有些局部高程抬高约29 m；左槽抛筑潜坝后，进口有所淤积抬高，有利于调整两汊分流比、增大右槽流量；右槽筑坝后有轻微冲刷，大多在0.5 m以内；滩段出口右岸寡妇槽石梁外侧冲淤相间且变化幅度较大，左岸孝女碛一侧略有冲刷。总体来看，滩槽格局无明显变化，左汊进口有所淤积，有利于右槽分流、维持枯水期航道稳定。

图3 2007年3月—2016年1月神背嘴滩河床冲淤变化

3.2 浅区演变

泸渝段航道整治工程中，神背嘴滩按照80 m宽、3.5 m深在右槽新开一航槽，故采用3.5 m等深线进行航槽内的河演变化分析。2007年右槽略有回淤，但3.5 m等深线贯通、其宽度也多在60 m以上，航道条件较好。近年，左槽进口、右槽出口部位不断淤积，2016年以来，右槽出口部位3.5 m等深线均为断开状态，2017年航槽内最小水深约2.9 m。见图4。

图4 神背嘴滩3.5 m等深线变化

3.3 分流比变化

泸渝段整治工程实施前，右槽分流比为38%(测时总流量4 500 m2/s)；工程实施后，同等级流量下右槽分流比有所提高，有利于冲刷右槽、维持航槽稳定。从实测数据(表1)可看出，枯水期至中水期，右槽分流比略有减小；至洪水期，右槽分流比大幅增加。

表1 各水位期下右槽分流比

3.4 流速比降

神背嘴滩沿程比降、流速、上滩水力指标见图5。大罐口以上河段水面平缓且流速较小，能够满足船舶自航上滩的要求；枯水期大罐口—蜞蚂石一带平均比降1.24‰，最大比降达到2.14‰，平均流速约3.13 m/s，最大流速3.46 m/s，坡陡流急，虽然急流段(上滩指标超过4)长度仅50 m，但因航行水域较窄船舶无法通过缓流区跳搭上滩，该段枯水期船舶自航上滩困难；随着水位上涨，蜞蚂石一带最大比降1.16‰、最大流速4.28 m/s，急流段长度约340 m；到洪水期，船舶在大中坝脑过河，故大中坝脑以上河段均能自航上滩，坝脑以下普遍流速在4.0 m/s，大中坝一线约832 m上滩水力指标超过4。此外，孝女碛一带中、洪水期流速和比降均较大，但船舶可抱碛循缓流区上行。

图5 神背嘴滩沿程比降、流速、上滩水力指标

4 航道条件评价

4.1 与船舶的发展相适性

近年来，船舶大型化趋势明显，到达泸州港最大货船已达到9 700 t。2 000吨级及以上船舶进出泸州港由2009年的3 651艘提高到2013年的7 915艘；2 000吨级船舶占船舶总量60%左右，已成为主力船型。而目前航道尺度特别是航道水深滞后于船舶的发展(表2)。

表2 工程河段2 000吨级船舶尺度

4.2 与航道规划相适性

“十一五”期以来，交通运输部《水运“十三五”发展规划》《“十三五”交通运输专项建设规划中期评估调整方案》《四川省人民政府印发贯彻国务院关于依托黄金水道推动长江经济带发展指导意见的实施意见》和《四川省人民政府办公厅印发四川省推进实施长江经济带综合立体交通走廊规划工作方案的通知》《长江干线航道发展规划(2016—2030年)》等规划和文件中均提到建设重庆—宜宾段航道整治工程。正在开展工可研究的合江门—界石盘河段生态航道建设工程，其整治目标为通航水深达3.5 m[7]；神背嘴滩右槽出口部位不满足规划要求，亟需开展航道建设工程。

4.3 航道条件评价

2005—2007年泸渝段整治工程实施后，神背嘴滩通航条件有所好转，枯水期最小维护尺度2.9 m×50 m×560 m。但主航槽即右槽又浅又窄，出口部位近年最小水深仅2.9 m，与泸渝段整治之初相比有一定回淤。枯水期，水流过神背嘴突嘴后敞泄，右槽上段流速、比降较大，平均比降1.24‰，最大比降达到2.14‰，平均流速约3.13 m/s，最大流速3.46 m/s；中水期，上段最大比降1.16‰，最大流速4.28 m/s；洪水期，坝脑以下普遍流速在4.0 m/s，大中坝一线约800 m上滩水力指标超过4。此外，中洪水期，神背嘴有大面积回流，江心泡旋强烈；九条龙石梁被淹没后，有滑梁水，险象环生，给安全航行带来了严重隐患。该滩设置了专门信号台，在长江上游航道里程871.7～874 km，全年控制船舶单线航线。目前滩段所属河段运营船舶部分接近或达到3.5 m，为消除通航安全隐患、提高通航安全保障能力，在生态优先的原则下实施航道建设工程是必要的。因神背嘴滩各水位期均存在坡陡流急的现象，建议采取扩大泄水断面、增加冲刷历时的治理措施以改善通航条件。