九龍坡大件碼頭改擴建工程優化措施

采用貼體正交坐標系下的平面二維水流數學模型，分析了九龍坡大件碼頭改擴建工程的通航條件。經實測河段的實

重慶港九龍坡灘腦殼大件碼頭工程于2001年2月建成竣工投產，該項目的建設滿足了三峽工程大型變壓器的運輸要求且為重慶地區大件運輸發揮著主要作用。碼頭后方經過加高后，后方堆場高程達到177.83m。大件碼頭下游約120m岸線范圍為大件碼頭規劃岸線及堆場區域。為了對下游港池及后方臨時堆場進行維護，改善九龍坡大件碼頭前沿裝卸能力及后方堆場的存儲能力，擬對九龍坡港區大件碼頭后方堆場約8000m2進行維護，同時對大件碼頭尾端約120m左右的岸線進行改造，增加一個1000t級件雜泊位。

為了保證長江干線水道的暢通，避免因碼頭工程的建設及施工作業導致三角磧河段航道條件的惡化，確保所建項目滿足通航要求，本研究對擬建工程河段自然條件進行分析，結合所給碼頭建設工程實施方案，應用平面二維水流數學模型進行計算，分析工程方案實施后該航道條件的影響。

碼頭平面布置與結構型式

根據吞吐量預測、船型論證，考慮岸線、水域條件以及三峽水庫建成后蓄水運行對作業區河段水位的影響，重慶九龍坡大件碼頭錨地泊位及臨時堆場維護工程的建設規模如下：工程建設1個1000t級錨泊泊位，兼顧3000t級貨船靠泊，吞吐量為15萬t/年。

1、總平面布置

擬建碼頭泊位為大件碼頭下游延伸段，泊位長120m，碼頭前沿線布置在160.0～162.5m等高線附近，通過前沿開挖港池滿足1000t級船舶停靠，碼頭前沿線與已建大件碼頭前沿線基本一致。碼頭采用鉆孔灌注樁基礎＋框架墩式固定吊結構，由三個靠船墩（兼作系纜墩）組成，其中下游兩個靠船墩頂設40t－25m固定吊，兼作工作墩，其間距為40m，通過引橋與后方陸域連接。碼頭后方陸域高程均為177.83m（黃海高程），陸域布置件雜堆場，面積為4360m2。

新建陸域堆場通過后方道路與已建大件碼頭堆場連接，確保兩個堆場調節使用，保證港區交通暢通。

2、水工建筑物

碼頭下游設兩個工作墩（兼靠、系船墩）、上游設置一個靠船墩（也兼系船墩）。兩個工作墩間距40.0m，上游靠船墩與工作墩間距為25m。靠船墩與工作墩基礎為2Φ2000＋3Φ1800 C30鋼筋砼嵌巖鉆孔樁，承臺采用現澆C30鋼筋砼，承臺尺寸為7700×9700×2000mm。6根柱通過垂直間距為4.5～5m的縱、橫聯系撐連接，形成整體框架。水側縱向聯系撐兼做靠船梁，設450KN系船柱，每層縱、橫聯系撐間設置人行爬梯。靠船墩頂標高179.0m（黃海高程），配置40t固定式起重機。在工作墩、系船墩后側通過引橋與后方陸域平臺相連。靠船墩后方陸域平臺采用現澆C20砼衡重式結構。

3、港池開挖

港池開挖長度為170m，最大寬度為36m，碼頭設計河底高程為158.90m（黃海高程）。

根據初步分析知：該方案港池挖除了灘腦殼石梁，開挖后改變了原左槽的河床地形，必將引起左右兩槽分流比的變化。右槽的分流比減小，將造成右槽流速減小；挾沙能力減弱，將引起泥沙的淤積，沖刷歷時減少，必將加劇主航槽泥沙淤積，造成枯水消落期出淺礙航。

調整后港池開挖方案為： 開挖長度為120m，最大寬度為20m，碼頭設計河底高程為158.90m（黃海高程），調整后的方案減小的開挖長度和寬度，對灘腦殼石梁河勢進行了控制。本次主要是對調整后的港池開挖方案進行論證，分析該碼頭工程對航道的影響。

碼頭工程對航道的影響

1、對航道布置的影響

低水期三角磧水道主航道布置在三角磧右汊，三角磧當地水位4m以下時，左汊不通航，而碼頭處于三角磧左汊，因此碼頭所處的停泊水域不占用主航道，對主航道航道尺度沒有影響。

高水位期，三角磧當地水位4m以上時，由于水位的抬高，河面展寬，水深增加，三角磧右側磧翅的航標撤除，當流量較大時，主流偏向右岸，碼頭前沿三角磧附近形成巨大的緩流區，很可能成為船舶上行的航線，而此時下行船舶沿主流離碼頭距離較遠。在洪水期，九龍灘航道邊界較枯水期大幅展開，此時碼頭停泊水域距離航道邊界最近點約為27m，滿足停泊水域的安全距離。

三角磧在低水位期航道布置在右汊，回旋水域不占用主航道。在高水位期，九龍灘水面開闊，航道寬度有較大拓展，此時回旋水域與航道邊界存在部分交叉，最大交叉距離約為73m，而此時九龍灘滿足航深的航道寬度約為550m，上行船舶有足夠的水域航行，以遠離碼頭前沿水域，避免與進出港作業的船舶相互干擾，在低水位期，主航道布置在三角磧右汊，停泊水域和回旋水域皆不占用主航道，對航道布置沒有明顯不利的影響。在高水位期，碼頭停泊水域不占用主航道，且與航道邊界距離有足夠的安全距離；回旋水域雖然占用主航道，但是此時航寬富足，上行船舶有足夠水域遠離碼頭航行，進出港作業船舶也提前瞭望，減小相互影響，因此回旋水域對航道布置影響亦不大。

2、對通航水流條件的影響

為了預測碼頭工程對工程河段通航水流條件的影響，本研究采用平面二維水流數學模型對碼頭工程建成前后的通航水流條件進行了計算分析；本次航道演算選取了4級流量進行計算。計算流量、水位及工況見表1。

由表可以看出：在Q=6550m3/s時，擬建碼頭工程上游河道的最大水位壅高為4.6cm，下游水位最大減小值為14.2cm。在Q=7150m3/s時，擬建碼頭工程上游河道的最大水位壅高為4.0cm，下游水位最大減小值為4.9cm。在Q=35400m3/s和54500m3/s時，擬建碼頭工程上下游水位基本無較大變化。由此可見，擬建碼頭工程的修建，主要在中枯水對上下游水位產生影響，在洪水期由于主流帶的偏移，擬建碼頭工程對水位影響并不明顯。

流量Q=54500m3/s、35400m3/s、7150m3/s、6550m3/s時，修建碼頭前，碼頭前沿河段主流帶最大流速分別為5.83m/s、4.23m/s、1.13 m/s、2.38 m/s；修建碼頭工程后，主流帶流速基本無多大變化。碼頭前沿30m、50m、100m處的流速基本無較大變化，不會對原有航道條件造成影響，碼頭建成后的使用上也不會給航道條件帶來明顯不利因素。

3、對船舶通航的影響

低水位期，特別是在三角磧當地水位4m以下時，三角磧左汊不通航，船舶上下行走右汊，由于該工程處于三角磧左汊，碼頭前沿水域內無船舶通過，因此此時對船舶上下行基本上影響不大。

高水位期，在三角磧當地水位4m以上時，隨著水位抬升，三角磧附近水域開闊，碼頭前沿區域也能滿足船舶航行，此時上行船舶一般沿緩流區上行，下行沿主流，在流量較大時，三角磧附近形成較大的緩流區，上行船舶沿緩流區上行，碼頭的修建和正常營運可能對上行船舶產生影響，但由于此時水面開闊，上行船舶有足夠的水域可供航行，同時進出港作業施工船舶應提前瞭望，主動避讓過往船舶，盡量避免相互影響。

4、對航標設置、維護及功能發揮的影響

擬建碼頭工程區域所在河段（上下游共3公里）配布有航標19座。從設標水位來看，除了龍鳳溪和大梁兩處全年浮標以及九堆子岸標、九堆子浮標設標水位較高外，其余浮標設標水位均在4m以下，此時左槽不通航，且各標距離碼頭區域距離較遠，碼頭建成運行后，基本上不影響原浮標正常使用。

5、港池開挖對航道的影響

根據有關科研成果分析，三角磧在實驗性蓄水以來淤積趨勢比較明顯，從2009年12月與2008年11月測圖對比分析看，九龍灘淤積較為明顯，磧頭沖刷后退，磧尾向下延伸，側邊淤積向主航槽擴充。從三角磧3m等深線變化圖中該灘3m等深線變化來看，三角磧尾有20m左右的下延，三角磧右航槽有淤積，大約10cm，右航槽有變窄趨勢，三角磧局部部位3m等深線向主航槽移動近20m。主航槽面臨底部淤高和邊灘擴充變窄的壓力，消落期受到移動“沙包”的影響，三峽175m試驗性蓄水第一個消落期就出現了多艘船舶擱淺擦淺的現象。

擬建碼頭港池開挖，改變了原左槽的河床地形，必然引起左右兩槽分流比的變化。港池開挖后，改變原有河床地形，減小了右槽的分流比，造成右槽流速減小，挾沙力減弱，引起泥沙淤積，再加上蓄水減小沖刷歷時，加劇了主航槽泥沙淤積，枯水消落期必然引起出淺礙航。

調整后開挖方案開挖長度約為120m，不開挖碼頭下游高程較高的灘腦殼。通過數學模型分析可以看出，工程方案實施后，工程前沿水位流速等水力要素變化并不明顯，調整后的開挖方案對灘腦殼石梁河勢進行了控制，對左右槽分流比基本無影響，此開挖方案基本不會引起航道條件的惡化，對航道影響較小。

結論

碼頭前沿線、靠泊水域不占用主航道水域的寬度，對航道尺度影響較小。在當地水位較低時，回旋水域不占用主航道，基本上不影響航道尺度；在中高水期，港區前沿水深足夠，水面展寬，主流向左岸偏移，回旋水域雖然占據了主航道，但是此時船舶上下行基本遠離港區前沿，故對航道有效航寬影響不大。

低水位期，三角磧左汊不通航，因此對船舶上下行基本上不造成影響；高水位期，上行船舶沿緩流區上行，下行沿主流，且都遠離碼頭前沿，因此碼頭的修建對船舶上下行影響不大。需要注意的是，低水位期，進出港區作業的船舶在三角磧尾部應注意過往船舶，主動避讓，遵守規則，確保船舶航行安全。

該工程建設后能夠滿足通航要求。

(第一作者單位：長江重慶航運工程勘察設計院)