長江上游冰盤磧水道河床演變及整治思路研究

長期以來，對于長江上游山區(qū)天然河道的河床演變總體認(rèn)識為年際沖淤基本平衡，河床總體穩(wěn)定。但長江上游灘險(xiǎn)眾多，瀘渝段的主要灘險(xiǎn)為淺灘，其礙航特征主要表現(xiàn)為水深不足。根據(jù)《交運(yùn)輸部水運(yùn)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》，冰盤磧水道航道整治工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為3.5m×60m×800m(航深×航寬×彎曲半徑)。本文在河床演變、礙航特性分析的基礎(chǔ)上，提出了該河段由Ⅲ級航道提升為Ⅱ級航道的整治思路。

1.河道概況

冰盤磧水道位于長江上游瀘州河段，航道里程878-893km，其上游進(jìn)口上距瀘州市沱江匯合口約16km。冰盤磧水道整體呈東北→東南→西南走向的180°大反彎，其內(nèi)部有2個(gè)小的彎道。冰盤磧水道為典型的山區(qū)航道，河床大多由基巖、卵石或卵石夾沙組成，邊界條件較堅(jiān)硬，河道沿程寬窄變化較大，洪水期最窄處約500m，最寬處約1000m；枯水期最窄處僅300m左右。寬闊段常形成江心洲，洪水淹沒，中枯水期出露時(shí)形成分汊河段。其河勢圖如圖1所示。

該段河道走向迂回曲折，河段平面呈現(xiàn)寬窄不一的典型山區(qū)河流特征。其中，冰盤磧位于宜昌上游880.8km，為一介于兩彎道之間的過渡段淺險(xiǎn)灘，平面上呈“∽”形，下行船舶易觸礁擱淺；河段縱向上也呈現(xiàn)典型的高低不平、灘槽相間的山區(qū)河流特征。深泓頻繁起伏、灘槽頻頻相間的特征，河段深泓最低約176m，最高近212m，相差達(dá)36m。在關(guān)刀磧、螃蟹磧等淺段之后，出現(xiàn)兩條牛等深沱，接著又有鐵匠灘、冰盤磧等淺灘。

這種灘沱相間的河道形態(tài)減弱了相鄰淺灘的相互影響，對減弱淺灘整治帶來的相互影響很有好處。

2.灘段演變及礙航特性分析

2.1.1 河床演變分析

1978年以來，冰盤磧河段深泓線平面位置年際間變化不大，沿河道中央自上而下，最大擺動(dòng)幅度約70m。深泓線對應(yīng)的河底高程變化大都在2m內(nèi)，主航槽穩(wěn)定。

圖1 冰盤磧水道2016年河勢圖

從1978年到1991年，冰盤磧處的0m水深線向航槽大幅移動(dòng)，最大距離僅300m，灘面面積急劇減小。整個(gè)河道3.5m等深線寬度在這時(shí)期增加，上下游貫通。新建丁壩后過水?dāng)嗝婕眲≡龃螅髁魉僭趬魏笳{(diào)整，產(chǎn)生渦旋，使得緊鄰壩后的附近灘段被沖刷。新路磧附近的3.5m等深線在1978年后縱向上向上游遷移，3.5m等深線寬度也有增加。一方面是因?yàn)槎涡拗笾鞑哿魉僭龃螅瑳_深和拓寬了河槽；另一方面是因?yàn)槭杩１P磧磧翅，直接加大了此處水深。里程880.5km處斷面右側(cè)淤積明顯，這是修建丁壩后此處泥沙淤積所致。丁壩水毀后，3.5等深線壩前迎水面前的凸向丁壩缺口處，丁壩背水面的3.5m等深線向下游移動(dòng)，壩修復(fù)后3.5等深線移動(dòng)方向與之前相反。

2007年至2016 年，受挖沙影響，冰盤磧?yōu)┟婷娣e急劇萎縮，0m等深線已退至接近右岸位置，新路磧消失。3.5m等深線變得散落雜亂，新路磧處的最小3.5m等深線寬度由33m左右增至100m。879km-881km范圍內(nèi)斷面灘槽形態(tài)發(fā)生變化，在原有河槽的右側(cè)出現(xiàn)一個(gè)副槽。

冰盤磧河段整體表現(xiàn)為輕微沖刷，局部有沖有淤。主要沖刷區(qū)位于冰盤磧?yōu)┟妫瑳_刷深度大多在5m以上，局部甚至達(dá)到10m以上。主要淤積區(qū)位于897km處的冰盤磧下游側(cè)，淤積深度5m以上；焦灘上游側(cè)河槽中部也有明顯淤積，平均淤淺3m左右，局部超過5m；里程881.3-882km新路處的水函附近也有明顯淤積，平均淤深3m左右。

2.1.2 礙航特性分析

該灘主要礙航原因是上淺下險(xiǎn)，枯水期新路磧把河道分為左右兩汊，主航道內(nèi)水深較淺；在新路磧與冰盤磧之間有一過渡段淺埂，最淺水深約1.8m左右。灘段下游由于冰盤磧磧翅伸入江心，磧頂高程零上1.0m左右時(shí)，水流在冰盤磧腦受到阻滯，折向左岸，形成橫流，水位愈枯愈洶，在其左邊又有墊舵石等暗礁潛伏；下游左岸有墊舵石，水流紊亂，航道彎窄，下行船舶易觸礁擱淺。根據(jù)最新測圖，其3.5m等深線僅有45m寬，不能滿足建設(shè)尺度要求。

3.整治思路和方案

3.1 冰盤磧

根據(jù)自身河段特性，冰盤磧上游存在大面積的淺區(qū)，下游墊舵石威脅船舶航行。淺區(qū)主要由水流分流所形成，主要整治思路是疏浚淺區(qū)，炸除墊舵石礁石，修建整治建筑物，增大航槽內(nèi)的枯水流量，集中水流沖刷航槽。

綜合考慮航槽布置、淺區(qū)位置和范圍以及灘段水流等因素的影響，灘段主要通過疏浚措施對航槽內(nèi)水深不足的淺區(qū)部位進(jìn)行切除；為保證挖槽的穩(wěn)定，布置相應(yīng)的整治建筑物。根據(jù)不同的整治建筑物布置形式確定方案。

3.1.1 疏浚工程

疏浚基線沿主航槽方向布置，控制基線累計(jì)長度約1280m，疏浚新開槽挖槽寬度按照100m控制，并對進(jìn)出口根據(jù)船舶航行需求適當(dāng)放寬，基線最大寬度按照疏浚基線距離航槽邊線30m進(jìn)行控制。冰盤磧疏浚區(qū)航道里程范圍為881.4-880.0km，疏浚水深為設(shè)計(jì)水位下3.7m，疏浚施工超深0.5m，超寬4m，邊坡1：3。

3.1.2 整治建筑物工程

①在鐵匠灘尾新建一道順壩，長230m，設(shè)計(jì)水位為215.428m，整治水位為設(shè)計(jì)水位上2.5m，壩頭高程為217.928m，用于增加淺區(qū)流速，有利于泥沙沖刷。

②加高原有丁壩冰盤磧腦勾頭丁壩至整治水位2.5m，壩頭高程217.900m。原丁壩加高有利于增加壩體對水流的控導(dǎo)作用，延長淺區(qū)沖刷歷時(shí)，有利于維持挖槽穩(wěn)定和設(shè)計(jì)航槽水深。

③以上丁壩（順壩）壩頂寬3.0m，壩體迎水坡坡比1：1.5，背水坡坡比1：2，壩頭坡坡比為1：3，壩頂縱坡為1‰。

4.結(jié)語

冰盤磧水道淺灘演變遵循“洪淤枯沖”的規(guī)律，深槽表現(xiàn)為“洪沖枯淤”；受河床組成及邊界條件的約束，河岸、深泓、灘槽以及河勢均基本穩(wěn)定，河床年際間變化不大，年內(nèi)沖淤演變較為明顯。冰盤磧、螃蟹磧、瓦窯灘河段都存在不良流態(tài)、航槽窄淺、礁石林立等現(xiàn)象，船舶航行安全問題突出。各灘段經(jīng)過工程整治后，航道水流地形條件得以改善，但按擬建設(shè)的航道標(biāo)準(zhǔn)(3.5m×60m×800m)，仍需增加航道水深。

近年來冰盤磧水道采砂量較大，而采砂活動(dòng)引起河床演變及航道條件變化有一定響應(yīng)過程[3]，隨著上游溪洛渡、向家壩等梯級樞紐蓄水運(yùn)行，河段來水來沙條件將調(diào)整變化，這些都會(huì)對河床地貌

造成較大的變化。今后應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對采區(qū)河段河床演變的觀測和分析。