岷江犍为航电枢纽施工期通航研究

近年来，随着国家相关政策的出台，内河水运建设明显加快，有力地促进了区域经济社会的发展。在此机遇期，西江、湘江、岷江、乌江等河流均进行了大量的渠化开发建设工作，为确保施工期的航道畅通，参建单位、管理单位和科研院所围绕施工期通航问题进行了较多的研究分析，提出了不少针对施工期的通航流量、流态流速、导助航措施等方面的见解[1]-[3]。岷江是四川省“5+2”航道体系的重要组成部分，更是四川航运“一横两纵”水运进出川的主通道之一，肩负着四川重大件装备和成都经济区大宗货物运输的重任，在综合交通运输体系和区域经济发展中具有重要的作用。犍为航电枢纽是岷江乐山至宜宾段综合开发中第一个开工建设的枢纽，建设期间，施工期通航问题成为地方政府、主管部门、运输企业和参建单位十分关心的问题。施工期通航的流量标准合理与否、通航水流条件的好坏，将直接关系岷江乐山至宜宾段航道能否满足船舶安全畅通的运输要求，尤其是大件船舶的运输，意义十分重大。

1.工程概况

岷江犍为航电枢纽工程位于乐山市犍为县境内，系规划的岷江乐山至宜宾162km河段航电梯级开发的第3级，其上、下游分别与东风岩梯级和龙溪口梯级衔接。该工程是以航运为主、航电结合，兼顾防洪、供水与灌溉等功能的综合利用工程，工程等别为二等。枢纽正常蓄水位335.00m，相应库容1.51亿m3，电站总装机容量500MW。通航建筑物为Ⅲ级船闸，有效尺度220m×34m×4.5m（长×宽×门槛水深），通行1000t级船舶。

2.施工导流及通航方案

该工程总建设期57个月，施工期通航时段主要为2016年-2020年。结合水工建筑物布置型式和通航要求等因素，采用枯水期导流和全年导流相结合的分期导流方案。其中，厂房和船闸作为控制总工期的部分采用全年导流方式，泄水闸坝、重力坝等采用枯期导流方式进行施工。施工导流及通航时段见表1。

表1 施工导流及通航时段表

3.施工期通航分析

3.1 施工期通航船型及过坝运量预测[4]

施工期通航船型主要以现状船型为主，岷江现有典型运输船舶见表2。根据枢纽施工期通航时段安排，采用岷江货物运输量历史数据与时间进行一元线性相关回归分析，按产销平衡及合理运输原则进行货物流量流向分析，预测过坝运量。施工期过坝分货类运量预测成果见表3。

3.2 通航水流条件分析[5]

3.2.1 天然航道通航水流条件

为掌握工程河段天然情况下通航水流条件和特大洪水时的水面比降、流速流态等，模型试验实测了七级流量的水位和流速流态资料，工程河段河势示意图如图1所示，船舶航行综合阻力计算成果见表4。

表2 岷江现有典型运输船舶表

表3 施工期过坝分货类运量预测成果表 单位：万t

表4 工程河段船舶航行综合阻力计算表

图1 工程河段河势示意图

从表4分析可知，在天然情况下，当Q≤9000m3/s时，航迹线内流速小于3.5m/s，能够满足通航要求；当9000m3/s＜Q≤12000m3/s时，通航条件较差；当Q ＞12000m3/s时，无法通航。通航难点主要出现在叉鱼坝与湖泥坝之间的连接段、岷东大桥和犍为大桥的桥孔附近。

3.2.2 前期导流期通航水流条件

前期导流期主要进行湖泥坝江心洲的开挖，模型试验中选择了Q=6300m3/s和Q=12000m3/s两级流量进行水位和流速流态的观测，典型断面流速统计见表5。

从表5分析可知，施工对右岸主河槽在洪水期的通航水流条件影响较大。而岷江大件运输主要集中在这一时期，为减缓对工程河段通航水流条件的影响，需首先开挖湖泥坝右侧边滩，逐步左移，补偿汛期相应过水面积，可保证前期导流期间的通航水流条件与天然情况基本一致。

表5 前期导流期典型断面流速统计表 单位：m/s

表6 一期一段船行综合阻力系数表

表7 一期二段船行综合阻力系数表

表8 典型河段流速统计表 单位：m/s

3.2.3 一期一段通航水流条件

一期一段为枯期导流，围左岸，施工临时航道、电站厂房全年围堰和厂房基坑，利用右侧主河槽导流和通航。模型试验中选择了Q=550m3/s～6300m3/s共四级流量进行水位和流速流态的观测，船行综合阻力系数见表6。

从表6分析可知，当流量Q≤6300m3/s时，船舶能够较顺利地上行通过围堰区河段和岷东大桥河段，但随着流量的增大，船舶上水航速偏低。

3.2.4 一期二段通航水流条件

一期二段为汛期导流。为保证汛期泄洪，需拆除一期一段枯水围堰，保留左岸厂房全年围堰，利用右岸主河槽及临时航道泄洪，通航仍为右岸天然主河道，船行综合阻力系数见表7。

从表7分析可知，当流量Q≤9000m3/s时，基本能够满足船舶通航要求，随着流量的增大，上行航速较低，需增加适当的助航措施，辅助船舶上滩。

3.2.5 二期一段、三段通航水流条件

二期一段和三段为枯期导流，围右岸天然主河床，施工右岸18孔泄洪闸基础、船闸全年围堰、开挖船闸基坑。期间，左岸电站厂房在其全年围堰围护下继续施工，利用一期形成的临时航道导流和通航，典型河段流速统计见表8，船行综合阻力系数见表9。

从表8、表9可知，当流量≤3000m3/s时，船舶可自航通过该段航道。

表9 二期一段、三段船行综合阻力系数表

3.2.6 二期三段通航水流条件

二期二段施工期为两个汛期，施工左岸电站厂房和右岸船闸，利用临时航道和右岸泄洪闸段导流。典型河段流速统计见表10，船行综合阻力系数见表11。

从表10、表11可知，当Q≤9000m3/s，船舶可自航通过该段航道，随着流量的增大，船舶已不能自航上行。

3.2.7 三期导流期通航水流条件

在三期施工阶段，右岸的永久船闸已建成通航，通航时段分电站发电和不发电两种情况，船闸上下引航道口门区的流速统计见表12、表13。

从表12、表13可知，在三期设计导流流量范围内及不同坝前控制水位条件下，各项流速指标均基本满足规范限值[6]-[7]要求，船舶均能在上下引航道口门区及连接段较顺利地航行并安全进出闸。

3.3 施工期通航流量分析

3.3.1 规范规定

岷江航道为Ⅳ级，根据规范规定，最高通航水位的洪水重现期可采用三年一遇，相应的最高通航流量应为19500m3/s，最低通航水位的多年历时保证率采用95%，相应流量为574m3/s。

3.3.2 模型试验成果

根据模型试验及前述通航水流条件分析，犍为航电枢纽施工期的汛期最大通航流量确定为6300m3/s；枯期最大通航流量确定为3000m3/s。

3.3.3 通航保证率分析

岷江属于典型的山区性河流，洪水历时短、峰值高。从通航的角度来说，对船舶航行起控制作用的往往是所在河流出现某一流量的历时量，而不是流量值的大小。通过对岷江五通桥水文站20余年的水文资料，对不同流量及相应的多年平均出现天数进行了统计分析，成果见表14。

表12 上引航道口门区流速统计表 单位：m/s

表13 下引航道口门区流速统计表 单位：m/s

表14 岷江五通桥水文站各种频率的洪水出现天数汇总表

从表14的统计结果来看，虽然可以确定施工期最大通航流量远远低于规范限值,但其通航保证率可达98.4%，多年平均出现天数与三年一遇洪水仅差6天左右，结合岷江施工期运输需求分析，该流量是合适的。

4.结语

截至2019年12月底，犍为航电枢纽已完成初期蓄水通航。期间共通行各类船舶350余艘次，货物256万t，其中大件船120余艘次，254件，未出现一例通航安全事故。

结合模型试验和实际运行情况，犍为航电枢纽施工期所确定的导流和通航方案是可行的，保障了工程河段船舶的正常航行，满足相关运输企业，特别是满足大件运输企业的需求。

采用6300m3/s作为施工期最高通航流量是合适的。该流量相比三年一遇洪水频率所对应流量减少的通航天数一年内仅6天左右，对通航保证率影响甚微，但更易确保船舶的航行安全。