庫區急灘整治研究綜述

劉辛愉　王龍貴

摘 要：三峽庫區兩壩間急礙航的灘險比比皆是，文中對庫區急灘成因及礙航流態進行了分析，并對急灘整治措施進行了分析。

關鍵詞：急流；礙航流態；整治措施

三峽工程兩壩間河段，在三峽大壩和葛洲壩反調節的影響下，以及在峽谷河段河床地形的制約下，水流流速、泡漩橫流叢生，流態紊亂，對通航帶來困難。素有“川江咽喉”之稱的水田角、喜灘、獅子垴、石牌、偏垴等河段，水流復雜，通航條件較差[1]。

1 急灘基本特征

1.1 地形特征

急灘灘段大多具有上游收縮下游擴散的平面形態，橫斷面形態多為“U”“V”形。統計資料[2]顯示，灘口斷面過水面積最小，僅為上游斷面的13%～84%，為下游斷面的25%～44%。

1.2 急灘成因

一般急灘灘段過水斷面較小，而河床組抗沖能力強，水流無法自行擴大過水斷面。坡陡流急是引起急灘礙航的直接因素，而坡陡流急的根本因素是河道的地質地形。常見的地質地形條件原因常有如下幾種：

（1）原生基巖擠壓河道，過水斷面急劇收縮而形成急灘。赤水河灣等灘險，兩岸石壁以及河中橫臥石梁、石盤或滿布暗礁，河床局部隆起導致水流垂向收縮加劇，水深快速減小，動能突然增大，位能迅速降低，形成陡坡型急灘。

（2）山溪沖溝堆積物侵占干流河道，過水斷面大幅減小而成急灘。山區河流有眾多山溪沖溝，其集水面積大且底坡陡，山洪暴發、泥石流等輸送大量大型甚至巨型塊石至溪口，干流又難以輸移而逐年堆積，長時期后形成扇形堆積體壓縮干流過水斷面而成急灘。

（3）臨江崩滑物侵入河槽，占據過水斷面而成急灘。烏江潮砥灘，川江興隆灘、青灘，瀾滄江的無名灘等因一岸或兩岸崩巖所致；川江的雞扒子、烏江的新灘等因岸坡山體滑坡形成坡陡流急礙航急灘。

1.3 急灘礙航流態

山區急流惡劣的礙航流態會危害船舶的航行[3]。

（1）泡漩水。水流將動能轉換成位能形成泡漩水。在泡漩水區，船舶在泡水擴散力作用下而偏離航線，從而會引起歪船、扎駁、斷纜或沉沒的危險。

（2）回流。回流是在河面形態突然束放處產生的，回流不大時，船舶可借勢上行而避開急流區，但船舶一旦行入劇烈回流區，會有觸角碰岸的危險。

（3）滑梁水。此時水流向水位較低一側流動，但梁上水深常常不滿足設計要求，船舶容易發生觸礁危險。

（4）剪刀水。水流遇到突出物時，會被挑成兩股水流，當河道兩岸有相對比較突出的物體時，會將水流挑引成兩股水流，水流在平面上呈現出“V”形，稱為剪刀水。

另外，對船舶的安全航行造成嚴重威脅的還有掃彎水、橫流、跌水、激浪等。

2 整治方法

河床泄水面積的增加率與流量的增加率不適應，至最兇水位達到最大，后逐漸降低，是急流灘的顯著特點，而陡比降和急流是急灘礙航的原因，在進行航道整治時，應根據其礙航因素采取不同的措施。

2.1 擴大泄水斷面法

采用切寬灘口擴大泄水斷面的方法，可以使消灘水位、成灘水位和最兇水位時的泄水面積泄水面積均能適應其通過的流量，水流條件得到改善，匯水面積得到增加，從而降低流速和減緩陡比降。

黔江弩灘以急、險著稱，蔡國正[4]等采用擴大泄水斷面法，對試驗航段進行了開挖疏浚，整治后流急、浪大、水流紊亂現象全部消失，流態得到改善。袁濤峰[5]采用擴大斷面法對喜灘進行了整治，整治后有效減少了水航線流速、比降，整治效果較好。

擴大泄水斷面法基本上適用于所有的急流灘整治，但該方法并不適應于所有的急流灘整治，有的因為實施起來工程量過大而放棄采用，有的因為擴大卡口斷面后引起上游水位降落過多而不便使用，有的因為施工難度較大或不安全而不采用。

2.2 對口灘改成錯口灘

船舶上行時，可利用河岸凸嘴處由于壅水和回流等原因出現的緩流區搭跳上岸。在急流灘段，船舶上行十分困難，這時可利用緩流與地形的特點，使船舶利用兩岸緩流自航上灘。

羊角灘群整治中，八十年代在急流灘段兩岸拋筑一組錯口丁壩，錯口距1.3倍船長，工程竣工后船舶能自航上灘。九十年代將右側丁壩拆除并下移至其上32m處，使錯口距增大到2.8倍船長，并炸寬了緩流水域。

2.3 修建潛壩減緩比降和急流

有些枯水急灘，采用炸礁整治比較困難，或擴大過水斷面后，造成灘上水位下降而影響上游灘險時，可靠慮在灘下筑壩雍水，減緩灘口比降、流速，改善流態，使船舶能自航上灘。

長江鎮揚河段和暢洲左汊潛壩工程是首次在長江主汊中采用全斷面潛壩形式實施的汊道控制工程，工程建成后使和暢洲左汊分流比上升的勢頭得到有效遏制，潛壩工程建成后和暢洲汊道發生了有利變化。

潛壩可以減小河床泄水面積，通過壅高壩上游水位，使河段的比降和流速得到降低。該法對于枯水急灘或以陡比降礙航為主的急灘較為有效，但該法存在壅水程度有限，且筑壩工程量巨大的缺點。

2.4 上疏下抬

擴大泄水斷面后可能引起河段水位下降過多，而使上游灘險進一步惡化，因此，可通過在下游修建潛壩或丁壩的方法來壅高上游水位，減緩陡比降。

烏江磨寨、黃角碥兩灘為石質急流灘，該灘采用擴大泄水斷面，調整比降，降低流速，制造緩流區，使船舶搭跳上灘的整治原則。

上疏下抬法是擴大泄水斷面和筑壩壅水兩種方法的綜合方法，急灘段擴大泄水斷面以減緩流速，上灘下口筑壩壅水以減緩比降。

3 結束語

（1）庫區急灘普遍存在，灘性具有峽谷型洪水急灘且灘段長的特點，成灘因素主要體現在流速急，流量增率與過水面積增率不適應。

（2）復雜的河床地形形態和水流動力條件形成了急流的各種礙航流態。進行航道工程整治時要充分掌握礙航流態及其影響因素。

（3）庫區急灘整治采用常規的擴大泄水斷面法，存在開挖工程量巨大、施工困難等缺點；筑壩壅水法、對口灘改成錯口灘、開辟緩流區等方法，對于庫區峽谷型洪水急灘也存在相應缺點；為了更好地發揮航道工程的效應還應加強航道的維護工作。

參考文獻

[1]舒榮龍，陳桂馥，杜宗偉. 提高三峽-葛洲壩兩壩間通航能力試驗研究[J].人民長江，2005，36（7）：31-34.

[2]曹民雄.山區河流急流灘險航道整治技術研究[D].南京：南京水利科學研究院，2005，6.

[3]原輝，梁秀忠，趙瓊娟.山區河流航道整治方法綜述[J].水利科技與經濟，2011，17（11）：22-24.

[4]蔡國正，唐利，唐存本.黔江弩灘航道整治方法的研究[J].水運工程，2003，（12）：53-55.

[5]袁濤峰，曾濤，馬憲浩.長江三峽兩壩間河段航道整治方案[J].中國港灣建設，2012，12（1）：15-18.

作者簡介：劉辛愉（1991，4-），女，重慶市人，本科學歷，重慶交通大學，河道治理與航道工程專業。