航道整治工程切灘論證分析

樊林林

摘 要：本文采用數模等技術手段，從對堤防、河勢、通航等方面的影響，分析大陳灣彎道切灘方案，綜合比選出切灘最優方案。

關鍵詞：航道;切灘;方案

1 概述

某航道整治工程中，在大陳灣處有一彎道，彎曲半徑不滿足航道通航尺度要求，擬采取切灘等整治措施。

2 設計方案

2.1 現狀描述

本段航道平面線型呈Ω型連續彎道，彎曲半徑約250 m，彎道間直線段距離約180 m，不滿足設計代表船型航行尺度要求。老河道河槽底寬約50 m，底高程10.5 m～11.5 m，設計低水位14.37 m，常水位約17.8 m，常水位水面寬100 m～

130 m寬。河中灘地呈自然狀態。河道兩岸均有防洪堤，防洪標準為20年一遇，堤頂高程為21.5 m～22.2 m，堤頂寬度為5 m，邊坡1：3，岸坡無護砌。

2.2 工程措施

方案一：沿著原水利治理裁彎后留下的老河道進一步浚深，疏浚底寬50 m，底高程11.17 m，邊坡1：3.5。疏浚后對左右兩岸進行岸坡防護。利用部分陸上開挖土方加固左側堤防。疏浚土方約30萬方，護岸長1.9 km。

方案二：對彎道按照330 m半徑進行切灘。為避免留下水下淺灘，將右側開挖至老河道，開挖后對左側岸坡進行防護。疏浚土方約95萬方，護岸長1.0 km。

3 影響分析

3.1 對堤防的影響

對方案一開挖后的岸坡進行岸坡抗滑穩定及滲流驗算，通過計算，開挖后左堤各工況下抗滑穩定、滲流穩定均滿足要求，結構安全。

3.2 對河勢及通航水流的影響

通過建立二維水動力數學模型，對航道整治方案進行分析論證，分析裁彎取直工程對河勢變化的影響，探明裁彎取直工程后彎道的通航水流條件。

3.2.1 工程前流場分析

大陳灣處工程前，在10年一遇水流條件下，大陳灣附近水位在19.35 m左右，老河道的水面比降在0.015‰;洪水期河道主流集中在深槽之中，河道主槽流速在0.8 m/s～1.0 m/s

之間，主槽近岸流速在0.2 m/s～0.3 m/s，彎道凹岸頂沖點附近的近岸流速稍大，約在0.4 m/s～0.65 m/s之間，灘地流速在0.1 m/s～0.2 m/s。由于河道兩側灘地植被茂密，行洪阻力較大，河道的糙率較大，洪水期灘地分洪流量較小，主要依靠河槽過洪，根據計算結果顯示：灘地與主槽的過洪流量分別為140 m3/s、570 m3/s，分別占總流量的19.3%和80.7%。

3.2.2 方案一對彎道處河勢及通航水流條件的影響

工程實施后，彎道處河道的流場分布發生較大的改變，在10年一遇水流條件下，大陳灣附近水位在19.35 m左右，新開挖河道的水面比降較大在0.025‰，老河道的水面比降在0.015‰;十年一遇洪水條件下兩側灘地及中間灘地、新開挖河道、老河道過洪流量比例分別為6.4%、54.3%、39.3%;河道裁彎取直后主流偏向新開挖河槽，流速較工程前明顯增加，新開挖河槽內平均流速在0.8 m/s～1.0 m/s之間，老河道進口與河道主流方向的夾角約為60°，入流條件較差，分流流量較小，老河道內流速明顯減小，老河道的平均流速僅為0.3 m/s～0.5 m/s之間，老河道近岸區流速僅在0.1 m/s～0.2 m/s之間，因此河道裁彎取直后洪水期水流對老河道岸坡掏刷作用將明顯下降，特別是老河道凹岸的迎流頂沖效應在裁彎之后明顯減輕，老河道兩側岸坡的穩定將有所提高。

本次航道設計航道沿新開挖河槽布置，航道里程大大縮短，航行通視條件好，航道進口及出口水流條件均較為良好，整治后的航道線方向與主流方向基本一致，夾角在5°之內，航道內水流非常平順，表面流速較小在0.95 m/s～1.2 m/s，最大橫向流速為0.10 m/s。

3.2.3 方案二對彎道處河勢及通航水流條件的影響

工程實施后，彎道處河道的流場分布有所改變，在10年一遇水流條件下，大陳灣附近水位在19.35 m左右，河道的水面比降較大在0.025‰;十年一遇洪水條件下兩側灘地及拓寬后的老河道過洪流量比例分別為5.7%、94.3%;河道拓寬后，河槽內流速有所減小，平均流速在0.6 m/s～0.8 m/s之間，兩側灘地流速僅在0 m/s～0.1 m/s之間。

設計航道沿拓寬后的主河槽布置，航道里程有所縮短，彎曲半徑有所增加，航行通視條件較好，整治后航道進口處，航道線方向與流向夾角約為10°之內，航道內表面流速較小在0.8 m/s～1.2 m/s，最大橫向流速為0.20 m/s。

3.2.4 方案對比

方案一通過在河道左側灘地新開挖河道，工程后彎道處的航道里程約為1.4 km，航道線型順直，航道條件得到明顯改善;河道灘槽格局發生一定的變化，新河道作為主汊，老河道過流流量減小。老河道沖刷強度減小，岸坡穩定性提高。有利減小河道的防洪壓力。方案二通過拓寬原有老河道使航道的彎曲半徑滿足規范要求，工程實施后，航道里程約為1.6 km，航道線型順直，彎曲半徑為330 m，航道條件有所改善，洪水期原河道的流速有所減小，不改變河道的灘槽格局，對河勢情況影響較小。就工程對河勢的影響及改善航道條件而言，方案一優于方案二。

根據數學模型的計算結果，大陳灣處在航道整治工程實施后，最高通航水位（10年一遇洪水）條件下，航道內水流較為平順，其中方案一航道表面流速大部分在0.95 m/s～

1.2 m/s之間，水流方向與航道線的夾角在0°～5°之內，最大橫向流速為0.1 m/s。方案二航道區表面流速大部分在0.8 m/s～1.2 m/s，水流方向與航道線的夾角在10°之內，最大橫向流速為0.2 m/s，水流條件均滿足規范要求，整體而言方案一的水流條件優于方案二。

4 方案比選

方案一對通航條件改善較好，也滿足堤防穩定要求，同時考慮到為航道未來升級為Ⅲ級航道提供有利條件，本次推薦方案一。

5 結論

本文采用數模等技術手段，對大陳灣處切灘方案通航條件、河勢變化等進行了分析，為工程設計提供了技術支撐，保證了工程方案的科學性、可行性。