淺析三峽—葛洲壩洪水期水情及通航管理措施

崔冬蕾 徐云航 田弟一

摘 要：為進一步了解汛期兩壩間水位流量變化規律，現根據近年兩壩間洪水期6月1日至9月30日8時水位、流量、流速流向觀測資料等進行分析，根據結論針對性地采取措施，提高兩壩間船舶通航安全。

關鍵詞：三峽—葛洲壩;洪水期;流量;流速

中圖分類號：U641 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006—7973（2021）02-0152-04

1河道概況

三峽大壩-葛洲壩水利樞紐兩壩間河段，上起鷹子嘴，下至葛洲壩樞紐三江航道上游王家溝，長約38km，河段內大部分位置橫斷面多呈“U”字型或“V”字型，非汛期呈水庫特性，流態好，流速小，通航條件良好，枯水期最小維護水深4.5m。中、洪水期過水斷面面積增加有限，大流量時呈天然河道特性，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，灘段比降在3.0‰以上，部分河段流態紊亂，通航條件差，對船舶上水航行形成一定的困難。

2研究葛洲壩與三峽大壩出庫調控相關關系

現對2014年至2018年兩壩間洪水期6月1日—9月30日8：00 水位、流量資料進行分析，從而初步了解汛期兩壩間近壩段水位流量關系。

2.1比較三峽大壩與葛洲壩汛期下泄流量

通過收集2014年至2018年汛期 8：00三峽大壩與葛洲壩 的實時下泄流量，比較兩壩水利樞紐在汛期流量聯合梯調的具體關系，具體見下圖1～5。

2.2三峽大壩與葛洲壩下泄流量差異具有代表性的時段

分析圖1～5及表1可知，2014年至2018年汛期，三峽大壩下泄流量和葛洲壩下泄流量過程趨勢相同、流量過程線基本重合，除個別情況兩壩下泄流量數值相差10%以上，總體上看葛洲壩下泄流量略大于三峽出庫流量，考慮到降雨等徑流作用和黃柏河的匯流作用，此數值差異在汛期兩壩間大流量下，可以忽略，因而可認為：汛期三峽大壩與葛洲壩泄流調控是同步調控。

以下兩壩間水位流量關系基于此結論進行分析。

2.3兩壩間水位流量變化關系

繪制兩壩間壩河口及葛洲壩壩上兩斷面水位流量關系實測點圖：

上圖實測點分布形態顯示：汛期，當兩壩間流量小于20000m3/s時，壩河口及葛洲壩壩上水位流量實測點分布形態相似;中洪水期當兩壩間流量大于20000m3/s時，葛洲壩壩上水位無明顯規律基本保持在66m左右，而壩河口水位呈線性關系隨著流量的增大而升高。

壩河口及葛洲壩壩上水位變化對比圖顯示：汛期，兩壩間各斷面水位變化趨勢相同，但以66m水位為分隔線，當水位在66m及以下時，壩河口及葛洲壩壩上水位過程線基本吻合，超過66m水位線時，壩河口及葛洲壩壩上水位過程線差異較大，而其差異較大時對應流量超過20000m3/s。

結合圖1～5、圖8～12及2014年至2018年實測數據進行分析，可推知：當兩壩間流量小于20000m3/s時，葛洲壩壩上水位及壩河口主要受葛洲壩泄流調控及樞紐反調節作用影響，此時葛洲壩壩上及壩河口水位流量無明顯對應關系;當兩壩間流量大于20000m3/s時，葛洲壩壩上水位基本保持在66m左右，其隨流量的變化略有波動，而壩河口水位此時主要受三峽下泄流量變化影響，葛洲壩樞紐反調節作用相對減弱，水位隨著下泄流量的增大而升高，兩者線性關系明顯。

3各流量級出現的概率和各流量級下的流速關系

3.1各流量級出現的概率

采用綜合歷時曲線法計算，選取每日8時的三峽出庫流量和葛洲壩出庫流量作為樣本，將樣本進行20000m3/s、25000m3/s、30000m3/s、35000m3/s、40000m3/s、45000m3/s以上分為6級。統計樣本在不同級別中出現的次數，由高至低逐級進行樣本累積出現次數的統計，進行各級別的頻率計算。

根據現行兩壩間航道汛期通航流量標準，部分船舶上行在三峽大壩下泄流量達到30000m3/s時開始實行限制性通航，當三峽大壩下泄流量達到45000m3/s時全部停航。通過近5年來的數據分析，2014年和2018年分別4次和8次出現次流量超過45000m3/s級禁航流量。但需注意的是限制性通航時段較多，2018年40.98%的時段三峽下泄流量超過30000 m3/s，2017年11.48%的時段三峽下泄流量超過30000m3/s，2016年27.05%的時段三峽下泄流量超過30000m3/s，2015年4.92%的時段三峽下泄流量超過30000m3/s，2014年39.34%的時段三峽下泄流量超過30000m3/s。

3.2各流量級下的流速流向情況

主要由2018年的南津關至蓮沱航段的流速流向觀測資料為基礎進行分析。其中最小流速與流量變化不大，原因是局部具體位置可能出現靜水、漩渦等。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。大流量時呈天然河道特性，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（均在黃桑洞—大沙壩河段）。流量越大，平均流速越大，灘段比降在0.175‰以上，部分河段流態紊亂，通航條件較差。

在流量30000m3/s以上時，隨著流量的逐漸上漲增加，在黃桑洞—大沙壩、明月閣—梗江角、母豬嘴—清涼樹等段都會形成回流水域。當流速達到40000m3/s流量級時，老虎洞—大沙壩過河區，東娃子和—偏腦河段主航道，南津關向家咀2#浮標正對左岸的流速有部分超過了3.5m/s，達到了急流航段標準。

4結論

（1）分析觀測數據可知，三峽大壩及葛洲壩下泄流量過程趨勢相同、流量過程線基本重合，考慮到黃柏河的匯流作用，可認為在汛期兩壩間大流量下三峽大壩與葛洲壩泄流調控是同步調控和變化的。

（2）汛期，當兩壩間流量小于20000m3/s時，受葛洲壩樞紐控制影響，壩上及壩河口水位流量均無明顯對應關系;當兩壩間流量大于20000m3/s時，葛洲壩壩上水位基本保持在66m左右，而壩河口水位主要受三峽下泄流量變化影響，隨著下泄流量的增大而升高，線性關系明顯。

（3）由于三峽大壩的調蓄作用，兩壩間河段超過30000m3/s流量級的限制性通航時段每年都出現，存在可能出現較長時段的可能。當流速達到40000m3/s流量級時，老虎洞—大沙壩過河區、東娃子和—偏腦河段主航道、南津關向家咀2#浮標正對左岸水域流速有部分超過了3.5m/s，達到了急流狀態。

（4）大流量時呈天然河道特性，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（均在黃桑洞—大沙壩河段）。流量越大，平均流速越大，灘段比降在0.175‰以上，部分河段流態紊亂，通航條件差。

5通航相關措施

根據上述分析，并結合近期水情氣象預報資料，預計2019年汛期兩壩間河段流量持續在30000m3/s以上的時段概率仍然較大，對航道維護帶來一定影響，特結合往年航道維護情況制定以下措施：

（1）當流量上漲至30000m3/s以上并不足35000m3/s時，對蓮沱至三峽船閘下口門區之間范圍內所有浮標的錨鏈、鋼纜系固情況進行檢查，必要時采取松緊錨鏈、鋼纜，微調標位等措施。

（2）當流量上漲至35000m3/s以上并有可能繼續上漲超過40000m3/s時，將“磨刀溪”“粗石灘”“馬牙灘”“下岸溪”“杜家嘴”“喚魚石”等浮標在確保航道水深足夠的前提下適當收邊，避開主流沖擊，防止漂移走錨。

（3）當流量繼續上漲至45000m3/s時兩壩間航道停航，此時撤除浮標作業安全風險很大，因此停止航標撤除作業，并嚴密關注航標標位情況，遇浮標流失迅速采取措施收回浮標船。

（4）當流量下降至30000m3/s并有繼續下降趨勢時，對上述航標進行調整，恢復流量上漲前的航標配布方案。

6通航相關建議

（1）當三峽下泄流量達到35000m3/s時，大沙壩至老虎洞過河區內最大流速達到3.39m/s，接近與急流航段3.5m/s的標準，建議加強對該水域的現場安全監管，同時盡量不安排下水船與上水過河船在此水域交會。

（2）蓮沱水域目前正在進行航道整治施工，占用了一定航道水域，根據其汛期施工方案，汛期施工最大流量為25000m3/s，建議在汛期施工期間，通過優化調度等方式，不安排下水船與上水過河船在此水域交會。

（3）目前平善壩錨地水域未設置相應錨界標志，錨地與主航道界限不是十分明顯，建議進一步強化錨地錨泊管理或采取有效措施標示出錨地水域。

（4）小平善壩水域水面寬度約380m，但該水域存在上行、下行及野人沱沿岸通航帶橫駛過河上行3條航路，且右側布置有小平善壩錨地，占用了一定水域，船舶進出錨地與前述3條航路交叉、會遇安全風險較大，尤其在汛期流量超過25000m3/s時，該水域水流流速達2.79m/s，且流態紊亂，不利于船舶駕引操控，建議汛期流量超過25000m3/s后小平善壩錨地停止使用。

（5）建議加強對南津關彎道水域現場監管，重點防止下行通過大江船舶隨主流淌航困入“出三江上行船舶的航路”，并優化調度使下行通過大江船舶與出三江上行船舶不在南津關水域交會。

參考文獻：

[1]王召兵，舒榮龍，蔡汝哲.長江三峽兩壩間河段汛期通航試驗研究[J].水道港口，2007（02）：113-118.

[2]姚仕明，王興奎，張丙印.三峽大壩至葛洲壩兩壩間河段通航水流條件[J].水利水電科技進展，2010，30（06）：43-47.

[3]胡興娥. 梯級電站調峰對通航的影響及對策研究[D].天津大學，2007.

[4]王海濱，張紅，余金燕.淺析三峽—葛洲壩兩壩間近壩段汛期水位流量關系[J].中國水運（下半月），2017，17（08）：254-255.

4結論

（1）分析觀測數據可知，三峽大壩及葛洲壩下泄流量過程趨勢相同、流量過程線基本重合，考慮到黃柏河的匯流作用，可認為在汛期兩壩間大流量下三峽大壩與葛洲壩泄流調控是同步調控和變化的。

（2）汛期，當兩壩間流量小于20000m3/s時，受葛洲壩樞紐控制影響，壩上及壩河口水位流量均無明顯對應關系;當兩壩間流量大于20000m3/s時，葛洲壩壩上水位基本保持在66m左右，而壩河口水位主要受三峽下泄流量變化影響，隨著下泄流量的增大而升高，線性關系明顯。

（3）由于三峽大壩的調蓄作用，兩壩間河段超過30000m3/s流量級的限制性通航時段每年都出現，存在可能出現較長時段的可能。當流速達到40000m3/s流量級時，老虎洞——大沙壩過河區、東娃子和——偏腦河段主航道、南津關向家咀2#浮標正對左岸水域流速有部分超過了3.5m/s，達到了急流狀態。

（4）流量時呈天然河道特性，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（均在黃桑洞——大沙壩河段）。流量越大，平均流速越大，灘段比降在0.175‰以上，部分河段流態紊亂，通航條件差。（最大流速的概位或河段）

5通航相關措施

根據上述分析，并結合近期水情氣象預報資料，預計2019年汛期兩壩間河段流量持續在30000m3/s以上的時段概率仍然較大，對航道維護帶來一定影響，特結合往年航道維護情況制定以下措施：

（1）當流量上漲至30000m3/s以上并不足35000m3/s時，對蓮沱至三峽船閘下口門區之間范圍內所有浮標的錨鏈、鋼纜系固情況進行檢查，必要時采取松緊錨鏈、鋼纜，微調標位等措施。

（2）當流量上漲至35000m3/s以上并有可能繼續上漲超過40000m3/s時，將“磨刀溪”、“粗石灘”、“馬牙灘”“下岸溪”、“杜家嘴”、“喚魚石”等浮標在確保航道水深足夠的前提下適當收邊，避開主流沖擊，防止漂移走錨。

（3）當流量繼續上漲至45000m3/s時兩壩間航道停航，此時撤除浮標作業安全風險很大，因此停止航標撤除作業，并嚴密關注航標標位情況，遇浮標流失迅速采取措施收回浮標船。

（4）當流量下降至30000m3/s并有繼續下降趨勢時，對上述航標進行調整，恢復流量上漲前的航標配布方案。

6通航相關建議

（1）當三峽下泄流量達到35000m3/s時，大沙壩至老虎洞過河區內最大流速達到3.39m/s，接近與急流航段3.5m/s的標準，建議加強對該水域的現場安全監管，同時盡量不安排下水船與上水過河船在此水域交會。

（2）蓮沱水域目前正在進行航道整治施工，占用了一定航道水域，根據其汛期施工方案，汛期施工最大流量為25000m3/s，建議在汛期施工期間，通過優化調度等方式，不安排下水船與上水過河船在此水域交會。

（3）目前平善壩錨地水域未設置相應錨界標志，錨地與主航道界限不是十分明顯，建議進一步強化錨地錨泊管理或采取有效措施標示出錨地水域。

（4）小平善壩水域水面寬度約380m，但該水域存在上行、下行及野人沱沿岸通航帶橫駛過河上行3條航路，且右側布置有小平善壩錨地，占用了一定水域，船舶進出錨地與前述3條航路交叉、會遇安全風險較大，尤其在汛期流量超過25000m3/s時，該水域水流流速達2.79m/s，且流態紊亂，不利于船舶駕引操控，建議汛期流量超過25000m3/s后小平善壩錨地停止使用。

（5）建議加強對南津關彎道水域現場監管，重點防止下行通過大江船舶隨主流淌航困入“出三江上行船舶的航路”，并優化調度使下行通過大江船舶與出三江上行船舶不在南津關水域交會。

參考文獻

[1]王召兵，舒榮龍，蔡汝哲.長江三峽兩壩間河段汛期通航試驗研究[J].水道港口，2007（02）：113-118.

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