浅析三峡—葛洲坝洪水期水情及通航管理措施

崔冬蕾 徐云航 田弟一

摘 要：为进一步了解汛期两坝间水位流量变化规律，现根据近年两坝间洪水期6月1日至9月30日8时水位、流量、流速流向观测资料等进行分析，根据结论针对性地采取措施，提高两坝间船舶通航安全。

关键词：三峡—葛洲坝;洪水期;流量;流速

中图分类号：U641     文献标识码：A      文章编号：1006—7973（2021）02-0152-04

1河道概况

三峡大坝-葛洲坝水利枢纽两坝间河段，上起鹰子嘴，下至葛洲坝枢纽三江航道上游王家沟，长约38km，河段内大部分位置横断面多呈“U”字型或“V”字型，非汛期呈水库特性，流态好，流速小，通航条件良好，枯水期最小维护水深4.5m。中、洪水期过水断面面积增加有限，大流量时呈天然河道特性，3W流量最大流速3.00m/s，3.5W流量最大流速3.39m/s，4W流量最大流速4.02m/s。流量越大，平均流速越大，滩段比降在3.0‰以上，部分河段流态紊乱，通航条件差，对船舶上水航行形成一定的困难。

2研究葛洲坝与三峡大坝出库调控相关关系

现对2014年至2018年两坝间洪水期6月1日—9月30日8：00 水位、流量资料进行分析，从而初步了解汛期两坝间近坝段水位流量关系。

2.1比较三峡大坝与葛洲坝汛期下泄流量

通过收集2014年至2018年汛期 8：00三峡大坝与葛洲坝 的实时下泄流量，比较两坝水利枢纽在汛期流量联合梯调的具体关系，具体见下图1～5。

2.2三峡大坝与葛洲坝下泄流量差异具有代表性的时段

分析图1～5及表1可知，2014年至2018年汛期，三峡大坝下泄流量和葛洲坝下泄流量过程趋势相同、流量过程线基本重合，除个别情况两坝下泄流量数值相差10%以上，总体上看葛洲坝下泄流量略大于三峡出库流量，考虑到降雨等径流作用和黄柏河的汇流作用，此数值差异在汛期两坝间大流量下，可以忽略，因而可认为：汛期三峡大坝与葛洲坝泄流调控是同步调控。

以下两坝间水位流量关系基于此结论进行分析。

2.3两坝间水位流量变化关系

绘制两坝间坝河口及葛洲坝坝上两断面水位流量关系实测点图：

上图实测点分布形态显示：汛期，当两坝间流量小于20000m3/s时，坝河口及葛洲坝坝上水位流量实测点分布形态相似;中洪水期当两坝间流量大于20000m3/s时，葛洲坝坝上水位无明显规律基本保持在66m左右，而坝河口水位呈线性关系随着流量的增大而升高。

坝河口及葛洲坝坝上水位变化对比图显示：汛期，两坝间各断面水位变化趋势相同，但以66m水位为分隔线，当水位在66m及以下时，坝河口及葛洲坝坝上水位过程线基本吻合，超过66m水位线时，坝河口及葛洲坝坝上水位过程线差异较大，而其差异较大时对应流量超过20000m3/s。

结合图1～5、图8～12及2014年至2018年实测数据进行分析，可推知：当两坝间流量小于20000m3/s时，葛洲坝坝上水位及坝河口主要受葛洲坝泄流调控及枢纽反调节作用影响，此时葛洲坝坝上及坝河口水位流量无明显对应关系;当两坝间流量大于20000m3/s时，葛洲坝坝上水位基本保持在66m左右，其随流量的变化略有波动，而坝河口水位此时主要受三峡下泄流量变化影响，葛洲坝枢纽反调节作用相对减弱，水位随着下泄流量的增大而升高，两者线性关系明显。

3各流量级出现的概率和各流量级下的流速关系

3.1各流量级出现的概率

采用综合历时曲线法计算，选取每日8时的三峡出库流量和葛洲坝出库流量作为样本，将样本进行20000m3/s、25000m3/s、30000m3/s、35000m3/s、40000m3/s、45000m3/s以上分为6级。统计样本在不同级别中出现的次数，由高至低逐级进行样本累积出现次数的统计，进行各级别的频率计算。

根据现行两坝间航道汛期通航流量标准，部分船舶上行在三峡大坝下泄流量达到30000m3/s时开始实行限制性通航，当三峡大坝下泄流量达到45000m3/s时全部停航。通过近5年来的数据分析，2014年和2018年分别4次和8次出现次流量超过45000m3/s级禁航流量。但需注意的是限制性通航时段较多，2018年40.98%的时段三峡下泄流量超过30000 m3/s，2017年11.48%的时段三峡下泄流量超过30000m3/s，2016年27.05%的时段三峡下泄流量超过30000m3/s，2015年4.92%的时段三峡下泄流量超过30000m3/s，2014年39.34%的时段三峡下泄流量超过30000m3/s。

3.2各流量级下的流速流向情况

主要由2018年的南津关至莲沱航段的流速流向观测资料为基础进行分析。其中最小流速与流量变化不大，原因是局部具体位置可能出现静水、漩涡等。流量越大，平均流速和最大流速越大。3W流量平均流速1.84m/s，3.5W流量平均流速2.08m/s，4W流量平均流速2.43m/s。大流量时呈天然河道特性，3W流量最大流速3.00m/s，3.5W流量最大流速3.39m/s，4W流量最大流速4.02m/s（均在黄桑洞—大沙坝河段）。流量越大，平均流速越大，滩段比降在0.175‰以上，部分河段流态紊乱，通航条件较差。

在流量30000m3/s以上时，随着流量的逐渐上涨增加，在黄桑洞—大沙坝、明月阁—梗江角、母猪嘴—清凉树等段都会形成回流水域。当流速达到40000m3/s流量级时，老虎洞—大沙坝过河区，东娃子和—偏脑河段主航道，南津关向家咀2#浮标正对左岸的流速有部分超过了3.5m/s，达到了急流航段标准。

4结论

（1）分析观测数据可知，三峡大坝及葛洲坝下泄流量过程趋势相同、流量过程线基本重合，考虑到黄柏河的汇流作用，可認为在汛期两坝间大流量下三峡大坝与葛洲坝泄流调控是同步调控和变化的。

（2）汛期，当两坝间流量小于20000m3/s时，受葛洲坝枢纽控制影响，坝上及坝河口水位流量均无明显对应关系;当两坝间流量大于20000m3/s时，葛洲坝坝上水位基本保持在66m左右，而坝河口水位主要受三峡下泄流量变化影响，随着下泄流量的增大而升高，线性关系明显。

（3）由于三峡大坝的调蓄作用，两坝间河段超过30000m3/s流量级的限制性通航时段每年都出现，存在可能出现较长时段的可能。当流速达到40000m3/s流量级时，老虎洞—大沙坝过河区、东娃子和—偏脑河段主航道、南津关向家咀2#浮标正对左岸水域流速有部分超过了3.5m/s，达到了急流状态。

（4）大流量时呈天然河道特性，3W流量最大流速3.00m/s，3.5W流量最大流速3.39m/s，4W流量最大流速4.02m/s（均在黄桑洞—大沙坝河段）。流量越大，平均流速越大，滩段比降在0.175‰以上，部分河段流态紊乱，通航条件差。

5通航相关措施

根据上述分析，并结合近期水情气象预报资料，预计2019年汛期两坝间河段流量持续在30000m3/s以上的时段概率仍然较大，对航道维护带来一定影响，特结合往年航道维护情况制定以下措施：

（1）当流量上涨至30000m3/s以上并不足35000m3/s时，对莲沱至三峡船闸下口门区之间范围内所有浮标的锚链、钢缆系固情况进行检查，必要时采取松紧锚链、钢缆，微调标位等措施。

（2）当流量上涨至35000m3/s以上并有可能继续上涨超过40000m3/s时，将“磨刀溪”“粗石滩”“马牙滩”“下岸溪”“杜家嘴”“唤鱼石”等浮标在确保航道水深足够的前提下适当收边，避开主流冲击，防止漂移走锚。

（3）当流量继续上涨至45000m3/s时两坝间航道停航，此时撤除浮标作业安全风险很大，因此停止航标撤除作业，并严密关注航标标位情况，遇浮标流失迅速采取措施收回浮标船。

（4）当流量下降至30000m3/s并有继续下降趋势时，对上述航标进行调整，恢复流量上涨前的航标配布方案。

6通航相关建议

（1）当三峡下泄流量达到35000m3/s时，大沙坝至老虎洞过河区内最大流速达到3.39m/s，接近与急流航段3.5m/s的标准，建议加强对该水域的现场安全监管，同时尽量不安排下水船与上水过河船在此水域交会。

（2）莲沱水域目前正在进行航道整治施工，占用了一定航道水域，根据其汛期施工方案，汛期施工最大流量为25000m3/s，建议在汛期施工期间，通过优化调度等方式，不安排下水船与上水过河船在此水域交会。

（3）目前平善坝锚地水域未设置相应锚界标志，锚地与主航道界限不是十分明显，建议进一步强化锚地锚泊管理或采取有效措施标示出锚地水域。

（4）小平善坝水域水面宽度约380m，但该水域存在上行、下行及野人沱沿岸通航带横驶过河上行3条航路，且右侧布置有小平善坝锚地，占用了一定水域，船舶进出锚地与前述3条航路交叉、会遇安全风险较大，尤其在汛期流量超过25000m3/s时，该水域水流流速达2.79m/s，且流态紊乱，不利于船舶驾引操控，建议汛期流量超过25000m3/s后小平善坝锚地停止使用。

（5）建议加强对南津关弯道水域现场监管，重点防止下行通过大江船舶随主流淌航困入“出三江上行船舶的航路”，并优化调度使下行通过大江船舶与出三江上行船舶不在南津关水域交会。

参考文献：

[1]王召兵，舒荣龙，蔡汝哲.长江三峡两坝间河段汛期通航试验研究[J].水道港口，2007（02）：113-118.

[2]姚仕明，王兴奎，张丙印.三峡大坝至葛洲坝两坝间河段通航水流条件[J].水利水电科技进展，2010，30（06）：43-47.

[3]胡兴娥. 梯级电站调峰对通航的影响及对策研究[D].天津大学，2007.

[4]王海滨，张红，余金燕.浅析三峡—葛洲坝两坝间近坝段汛期水位流量关系[J].中国水运（下半月），2017，17（08）：254-255.

4结论

（1）分析观测数据可知，三峡大坝及葛洲坝下泄流量过程趋势相同、流量过程线基本重合，考虑到黄柏河的汇流作用，可认为在汛期两坝间大流量下三峡大坝与葛洲坝泄流调控是同步调控和变化的。

（2）汛期，当两坝间流量小于20000m3/s时，受葛洲坝枢纽控制影响，坝上及坝河口水位流量均无明显对应关系;当两坝间流量大于20000m3/s时，葛洲坝坝上水位基本保持在66m左右，而坝河口水位主要受三峡下泄流量变化影响，随着下泄流量的增大而升高，线性关系明显。

（3）由于三峡大坝的调蓄作用，两坝间河段超过30000m3/s流量级的限制性通航时段每年都出现，存在可能出现较长时段的可能。当流速达到40000m3/s流量级时，老虎洞——大沙坝过河区、东娃子和——偏脑河段主航道、南津关向家咀2#浮标正对左岸水域流速有部分超过了3.5m/s，达到了急流状态。

（4）流量时呈天然河道特性，3W流量最大流速3.00m/s，3.5W流量最大流速3.39m/s，4W流量最大流速4.02m/s（均在黄桑洞——大沙坝河段）。流量越大，平均流速越大，滩段比降在0.175‰以上，部分河段流态紊乱，通航条件差。（最大流速的概位或河段）

5通航相关措施

根据上述分析，并结合近期水情气象预报资料，预计2019年汛期两坝间河段流量持续在30000m3/s以上的时段概率仍然较大，对航道维护带来一定影响，特结合往年航道维护情况制定以下措施：

（1）当流量上涨至30000m3/s以上并不足35000m3/s时，对莲沱至三峡船闸下口门区之间范围内所有浮标的錨链、钢缆系固情况进行检查，必要时采取松紧锚链、钢缆，微调标位等措施。

（2）当流量上涨至35000m3/s以上并有可能继续上涨超过40000m3/s时，将“磨刀溪”、“粗石滩”、“马牙滩”“下岸溪”、“杜家嘴”、“唤鱼石”等浮标在确保航道水深足够的前提下适当收边，避开主流冲击，防止漂移走锚。

（3）当流量继续上涨至45000m3/s时两坝间航道停航，此时撤除浮标作业安全风险很大，因此停止航标撤除作业，并严密关注航标标位情况，遇浮标流失迅速采取措施收回浮标船。

（4）当流量下降至30000m3/s并有继续下降趋势时，对上述航标进行调整，恢复流量上涨前的航标配布方案。

6通航相关建议

（1）当三峡下泄流量达到35000m3/s时，大沙坝至老虎洞过河区内最大流速达到3.39m/s，接近与急流航段3.5m/s的标准，建议加强对该水域的现场安全监管，同时尽量不安排下水船与上水过河船在此水域交會。

（2）莲沱水域目前正在进行航道整治施工，占用了一定航道水域，根据其汛期施工方案，汛期施工最大流量为25000m3/s，建议在汛期施工期间，通过优化调度等方式，不安排下水船与上水过河船在此水域交会。

（3）目前平善坝锚地水域未设置相应锚界标志，锚地与主航道界限不是十分明显，建议进一步强化锚地锚泊管理或采取有效措施标示出锚地水域。

（4）小平善坝水域水面宽度约380m，但该水域存在上行、下行及野人沱沿岸通航带横驶过河上行3条航路，且右侧布置有小平善坝锚地，占用了一定水域，船舶进出锚地与前述3条航路交叉、会遇安全风险较大，尤其在汛期流量超过25000m3/s时，该水域水流流速达2.79m/s，且流态紊乱，不利于船舶驾引操控，建议汛期流量超过25000m3/s后小平善坝锚地停止使用。

（5）建议加强对南津关弯道水域现场监管，重点防止下行通过大江船舶随主流淌航困入“出三江上行船舶的航路”，并优化调度使下行通过大江船舶与出三江上行船舶不在南津关水域交会。

参考文献

[1]王召兵，舒荣龙，蔡汝哲.长江三峡两坝间河段汛期通航试验研究[J].水道港口，2007（02）：113-118.

[2]姚仕明，王兴奎，张丙印.三峡大坝至葛洲坝两坝间河段通航水流条件[J].水利水电科技进展，2010，30（06）：43-47.

[3]胡兴娥. 梯级电站调峰对通航的影响及对策研究[D].天津大学，2007.

[4]王海滨，张红，余金燕.浅析三峡—葛洲坝两坝间近坝段汛期水位流量关系[J].中国水运（下半月），2017，17（08）：254-255.