宜賓至重慶河段淺灘整治參數的確定和實踐效果

解中柱

（1.重慶交通大學河海學院，重慶 400074；2.長江重慶航運工程勘察設計院，重慶 401147）

長江是我國第一大河流，是全國內河航運最重要的水運主通道，水運條件十分優越，貨運量占全國內河貨運量的40%。長江干線航運是連接我國東、中、西部地區的重要紐帶，是我國實施對外開放和西部大開發戰略的重要依托。宜賓至重慶九龍坡河段的直接經濟腹地為四川、云南、貴州省和重慶市，該河段為西部地區對外交通的重要通道。近年來，先后對該河段實施了長江干線瀘州至重慶河段的航道建設工程和長江干線宜賓至瀘州航道建設一、二期工程，使該河段全面達到Ⅲ級航道標準。在工程建設中，淺灘的治理占了較大比重，而對于淺灘治理，整治參數合理與否直接關系到整治效果，具有非常重要的意義，本文對整治參數的確定和實踐效果進行分析總結。

1 河段概況

1.1 河道概況

宜賓至重慶河段全長373 km，屬山區河流，流經丘陵和階地間，平面形態復雜。該河段為天然河道，具有天然山區河流的特征，水位變幅大，航道急、彎、淺、險并存，水流條件也較為復雜，“剪刀水”、“泡漩水”等不良流態遍布全段，水流流速較大，航行條件較差。河面寬度除了在大貓峽－溫塘壩一帶較窄外，其他河段基本變化不大。河床質以卵石為主，局部河段為基巖。河段內有沱江、赤水河匯入，但入匯流量較小，枯水時不足長江的5%。

1.2 航道概況

本段航道在近年系統治理前，重慶九龍坡至蘭家沱河段航道等級為Ⅲ級，維護尺度為2.5m×50m×560m；蘭家沱至宜賓為Ⅳ級，維護尺度為1.8m×40m×400m。航道航標配布標準為二類航標及重點標分段配布，夜晚不能通航。

河段內灘險眾多，先后曾對本河段進行了50處灘險整治，其中淺灘或具有淺灘礙航特征的灘險32處。在近期的瀘州至重慶段和宜賓至瀘州段一、二期工程中共整治灘險19處，其中淺灘或具有淺灘礙航特征的灘險14處。整治后，宜賓至重慶河段全部達到Ⅲ級航道尺度標準（2.7m×50m×560m），并實現晝夜通航，達到內河一類航標維護標準。

1.3 淺灘特點

河段內的32處淺灘中，細分有正常淺灘、復式淺灘、汊道淺灘、彎道淺灘和支流河口淺灘等類型的灘險，其中以過渡段淺灘和彎道淺灘為主，分別有10處和11處。這些灘險的礙航特征除水深不足外，水深從1.8～2.6m不等，部分灘險同時還伴有流急的礙航特征，如落鍋灘、苦竹磧。河段內淺段河床均為卵石，并且從上游宜賓至重慶河段過渡段淺區的河床質組成相似，河床質為卵石土，卵石中值粒徑約為50～60mm[1-2]。

2 宜賓至重慶河段航道整治參數的確定

從前述礙航灘險數量和淺灘數量分析中可以看出，淺灘成為本河段的主要礙航段，特別是在進行清炸工程治理后，近期整治的工程中主要以淺灘治理為主。而淺灘治理整治參數的確定直接關系到治理的效果，顯得尤為重要。在整治參數的確定時，整治水位與整治線寬度的確定通常結合起來考慮，先確定整治水位，然后確定整治線寬度。

2.1 整治水位

宜賓至重慶河段的整治水位采用了優良河段平灘水位法、多年平均流量法和造床流量法等綜合確定。

2.1.1 優良河段平灘水位法

優良河段如黃家壩河段（1 019～1 021 km）、菜壩河段（844～848 km）等為微彎河段，水深良好，寬窄適當，可作為優良河段，其平灘水位為2.7m左右。

2.1.2 多年平均流量法

根據朱沱水文站多年水文資料統計分析，其多年平均流量為6 650m3/s，相應水位為199.73 m，高于設計最低通航水位3.2m。

2.1.3 造床流量法

造床流量是指河床演變過程中，對于造床作用最大的某級或幾級流量。造床作用的大小，取決于流量Q大小、時間（頻率P）和流速（比降J）。馬卡維也夫提出綜合作用最大的幾個流量為造床流量，采用Q-Q2JP關系曲線，一般出現2個Q2JP峰值，對應的流量為第一、二造床流量，整治水位取與第二造床流量相應的水位[3]。以研究河段內朱沱水文站的水文資料和本河段的比降值繪制研究河段Q-Q2JP關系曲線（圖1），Q2JP的2個峰值分別為5 842和5 786，對應的第一、二流量為15 000m3/s和10 800m3/s，分別高于設計最低通航水位7.09m和5.32m，第二造床流量對應的整治水位為設計最低通航水位上5.32m。

圖1 Q-Q2 JP關系曲線

天然河流枯水邊灘都是由上游來水來沙條件及當地河床組成條件所決定的，整治水位應與當地河流的枯水邊灘相適應[4]。同時，整治水位的確定還應考慮壩體壩面具有足夠的施工時間，當確定為過低時沒有足夠的施工時間。本著低水整治的原則，結合以往整治經驗，該河段的整治水位通常取為設計最低通航水位以上1.5～2.5m[3]。

2.2 整治線寬度

整治線寬度的計算公式眾多，通常采用的有阿爾杜寧公式、水力學公式和《航道整治工程技術規范》，從計算公式可以看出，計算所需的流量（Q）和水深（H）等都需要先確定整治水位才能得出相應的流量。所以，整治線寬度是與整治水位統一考慮的。對河段的整治線寬度計算成果見表1。

表1中公式含義及取值如下：

B2為整治線寬度，m；Q為整治水位時的流量，即4 700m3/s；A為系數，取1.0；J為整治灘險比降，取0.066%；B1為整治前整治水位時的寬度，取一般寬度480m；H1為整治前整治水位下的斷面平均水深，點取邊灘發育的優良河段斷面后取4m；H′為整治水位下的航道設計水深，取4.7m；K為系數，取1.0；y為指數，取1.67；η為水深改正系數，取0.8；n為糙率，取0.03；ξ為河相系數，取4；H2為整治水位下設計要求的斷面平均水深，取3.9m。

表1 整治線寬度計算結果

從表2計算成果可以看出，整治線寬度按不同方法計算其結果不盡相同，平均值為429m。結合經驗數據確定本研究河段整治線寬度在350～470m之間。長河段系統治理各灘不可能取同一寬度，根據河勢特征作適當的縮窄或放寬，如較寬闊河段選取較大值，較窄河段選擇較小值，彎曲河段由于水流分布不均集中于凹岸選取較小值，分汊河段則在同一斷面按支汊分別計算累加后取較大值。宜賓至重慶河段不同類型典型淺灘的整治線寬度見表2，確定的整治寬度平均值為405 m，與水力學公式的計算值更為接近。

表2 宜賓至重慶河段典型淺灘整治線寬度及治理效果

3 淺灘整治效果

從本河段歷次治理工程來看，采取疏浚與整治相結合的方法治理總體效果顯著，各類型的淺灘治理效果簡述列表見表2。

工程實踐證明，宜賓至重慶河段，除局部為基巖外，主要為卵石河床，且河勢穩定，采用低水整治的思路，以疏浚與筑壩相結合的工程措施，局部改善河床地形，治理淺灘，淺段水深得到顯著提高。在近期實施的工程中，對有的灘險優化了整治參數，取得了更好的治理效果。如吊魚嘴灘，1993年治理時，確定的整治水位為設計最低通航水位上1.5m，整治線寬度為380m，使過渡段淺區深泓線的最小水深由1.8m提高到2.6m。2006年工程中，在以原整治線寬度不變的情況下，整治水位由原設計最低通航水位上1.5m抬高至設計最低通航水位上2m，過渡段淺區的最小水深達到3.4m，取得了較好的治理效果[6]。

4 確定整治參數的體會

宜賓至重慶河段采用低水整治，整治水位取為設計最低通航水位以上1.5～2.5m，整治線寬度在350～470m之間，治理效果良好，為該河段實現Ⅲ級航道標準，滿足水運現實需求，是行之有效的。分析整治參數的確定過程，有以下思考。

整治參數的確定過程通常是先擬定整治水位，然后確定相應的整治線寬度。從造床流量法擬定整治水位的分析可以看出，工程實踐中在川江采用的整治水位通常取為設計最低通航水位以上1.5～2.5m，遠小于第一和第二造床流量對應下的水位7.09m和5.32m，也就是說目前通常采用的低水整治措施只是較低范圍的調整河床形態，因水流淹沒壩體較多時，對調整水流作用較小，并未在主要造床水位下調整河床形態。那么采用現在整治參數下的工程措施調整河床形態趨向于優良河段的實現程度如何，筆者試作探討。

水流與河床的相互作用過程最終以河床形態反映出來，過水斷面面積是淺灘河段的一項重要參數，由此繪制楊柳磧（1 017.5 km）淺灘整治前、整治后以及淺灘附近優良河段（黃家壩河段（1 019～1 021 km））的水位與過水斷面面積關系圖（圖2），以便比較淺灘段與優良河段的水位-過水斷面面積關系的差異。從圖2可以看出，優良河段曲線與淺灘段整治前、整治后曲線存在上下兩個交點，將優良河段的水位-過水斷面面積關系曲線分為三段，為便于敘述，由下而上簡稱為a、b、c三段。a段說明在水位較低時，優良河段較淺灘段過水面積大，由此表明較淺灘段具有平均水深更大和平均流速更小的特征；b區段說明在此水位區間，優良河段較整治前的淺灘段有更強的束水作用，而在建整治建筑物后，束水更強于優良河段；c區段則說明在此水位及更高時，雖然建了整治建筑物，但束水作用已不及優良河段。從三條曲線總體分析來看，優良河段的過水斷面面積隨水位上漲增加的速度小于淺灘段的增加速度，也就是說流速的增加速度會更大一些，而沒有因建整治建筑物而改變。由此說明通常采用的低水整治下通過建整治建筑物來調整河床形態以趨向于優良河段，效果是很有限的。

圖2 水位與過水斷面面積關系

5 結語

宜賓至重慶河段整治水位采用設計最低通航水位以上1.5～2.5m，整治線寬度采用350～470m之間，在建設Ⅲ級航道工程實踐中，取得了良好的治理效果。但隨經濟發展對水運的需求，在挖掘河段航道治理的更大潛力時，采用中水整治，更大范圍的調整河床斷面形態趨向于優良河段以獲得更大的航道尺度，如何確定整治參數需要進一步研究。

[1] 長江重慶航運工程勘察設計院.長江干線宜賓合江門至瀘州納溪航道建設一期工程初步設計[R].重慶：長江重慶航運工程勘察設計院，2006.

[2] 長江重慶航運工程勘察設計院.長江上游瀘州納溪至重慶婁溪溝航道建設工程初步設計[R].重慶：長江重慶航運工程勘察設計院，2004.

[3] 長江航道局.航道工程手冊[M].北京：人民交通出版社.2003：676－678.

[4] 張幸農，孫波.沖積河流航道整治線寬度的研究[J].泥沙研究，2002，（10）5：48-53.

[5] 長江重慶航運工程勘察設計院.長江上游瀘州納溪至重慶婁溪溝航道建設工程航道整治效果觀測分析報告[R].重慶：長江重慶航運工程勘察設計院，2008.

[6] 長江重慶航運工程勘察設計院.長江干線宜賓合江門至瀘州納溪航道建設一期工程航道整治效果觀測分析報告[R].重慶：長江重慶航運工程勘察設計院，2010.