長江上游合江門～王爺廟河段航道計劃尺度邊界研究

張文，譚倫武

（1.長江宜賓航道局，四川 宜賓 644000；2.長江航道規劃設計研究院，湖北 武漢 430000）

航道計劃尺度邊界是指這樣一種臨界條件：當航道外界條件觸及該臨界條件時，將可能出現常規維護措施（探測、調標、改槽、疏浚）無法保證航道計劃尺度，被迫將航道維護尺度降至計劃尺度以下的情況。近二十年來，為了滿足沿江經濟社會發展的需求，長江航道局在航道系統治理的基礎上，積極開展水深資源利用研究，不斷挖掘航道潛力，多次分區段提高了長江航道維護計劃尺度。隨著長江航道自然水深資源的不斷挖掘，航道水深冗余變小，航道維護的容錯率降低，面臨的風險越來越大，航道計劃尺度邊界的問題日益凸顯。為此，2022 年長江航道局組織開展了長江上游重點淺灘航道計劃尺度邊界研究。該項研究的目的是：找出在不利條件下可能出現航道計劃尺度難以維護的重點水道，以及出現該問題時的臨界條件，并提出應對方案。本文介紹的是其中合江門～王爺廟河段的研究成果。

1 研究方法

1.1 航道條件核查方法

1.1.1 常規航道條件核查方法及存在的問題

常規的航道條件核查方法為：以實測地形圖為基礎，疊加不利水位條件，采用定寬核深或定深核寬的方法核查航道條件。經研究，如果本項目采用該方法，則存在以下問題：

（1）年內地形圖過少，各水道年內測圖僅有1 次或數次，且不一定是航道條件最不利的時期，采用這些地形圖核查航道條件，代表性不足；

（2）以上述地形圖為基礎，再疊加上不利水位，存在著地形與水位在時間上不匹配的問題，核查出的航道條件有時會出現較大的偏差；

（3）上游山區河段中流態對航道設標及行輪都有較大的影響，而根據測圖進行核查，會忽略掉流態對航道的影響，致使部分水流條件惡劣的水道的核查成果失真。

1.1.2 本項目航道條件核查方法

本項目采用新的方法進行航道條件核查，核查資料主要為預報航道維護尺度（下稱預報尺度）。

預報尺度是長江航道局為了進一步挖掘航道潛力，根據航道水深實際，每周五采用周航道尺度預報方式向社會公布的未來7 天的某一河段最小維護尺度，期間如果航道維護尺度出現超預期的不利變化，將適時采用周航道尺度預報更新或航道通告方式對預報尺度進行更新。預報尺度也是長江航道的最低實際維護尺度，即航道實際維護尺度≥預報尺度。多數情況下，預報尺度＞計劃尺度；少數時期，預測航道條件雖然較差，但航道部門認為采用常規維護措施仍可保證航道計劃尺度，則預報尺度=月計劃尺度；在預測航道條件十分惡劣，航道部門認為采用常規維護措施已無法保證航道計劃尺度時，則預報尺度＜計劃尺度。預報尺度較好地體現了當時水位、地形、水流條件等實際情況，同時也包含了航道部門對短期內水位、地形、水流條件的變化的預測，以及航道部門的維護經驗和維護能力，較好地反映了航道尺度的實際情況，特別是預報尺度≤月計劃尺度時，對航道尺度的實際情況反映更為準確。預報尺度相關信息發布于長江航道局官網上。

本項目研究的是航道維護尺度低于計劃尺度的極端情況，在航道條件核查時，分析的重點是預報尺度≤計劃尺度的情況，因此，本報告航道條件核查方法為：

統計分析多年航道預報尺度≤計劃尺度的數據。

1.2 重點淺水道的確定

近十年來，上游金沙江和支流水庫群的修建及運行，航道（河道）整治工程的實施，其它人類活動以及河道的自然演變等，使影響本河段航道條件的內外部條件均發生較大變化。在航道條件核查時，如果選取的資料距今較遠，則可能與當前的航道條件產生較大偏差，這就要求盡量選用近期資料。但如果選取資料時間過短，則不利條件出現過少，使統計出現偏差。綜合分析，資料選取的時段擬定為近5 年（2017 年11 月～2022 年10 月）。因此，確定重點淺水道的方法為：

對近5 年預報尺度≤計劃尺度的數據進行頻次分析，選取出現頻次較高的水道，再結合疏浚資料、實際維護尺度及當地航道部門意見綜合確定。

1.3 臨界條件的確定

某一水道航道條件惡化是水位、地形綜合形成的。由于地形相對于水位變化較為緩慢，如果出現不利變化，可提前安排疏浚，即采用常規維護措施消除其不利影響；水位變化較快，在出現特殊不利水位時，往往由于應對時間較短，常規維護措施已無法徹底改善航道條件，被迫降低預報尺度。因此，在進行臨界條件研究時，將忽略地形條件的影響，而僅考慮水位因素，以相關的固定水位站（航行水尺）水位為參數界定。

臨界條件的確定：以某一水道成為重點淺水道時段內相關的固定水位站（航行水尺）的特征水位為基礎，結合航道維護情況、外部條件，以及當地航道部門意見綜合分析確定。

1.4 降低維護尺度的方案

對航行條件進行分析，并參考以往降低維護尺度的方案的實例及當地航道部門意見綜合分析確定。

2 河段概況

宜賓合江門（上游航道里程1044km）至江安王爺廟（上游航道里程953km）河段長91 公里，位于長江宜賓航道局轄區。本河段為山區河流，河床穩定，多為卵石覆蓋，間有基巖出露。河段上接金沙江，金沙江下游建有水庫群，自上而下分別為烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩4 個梯級水電站。河段進口左岸有支流岷江入匯，岷江上建有水庫群。河段來水受自然來流及金沙江、岷江水庫群調度多重影響，水位漲落頻繁、變幅大。本河段坡陡、流急、水亂，航道條件較差，幾乎每年均需實施維護性疏浚才能保障航道暢通。航道技術等級為Ⅲ級，計劃尺度見表1。

表1 合江門～王爺廟河段計劃尺度表 單位：米

3 重點淺水道研究

3.1 預報尺度資料統計

上表中周預報尺度≤計劃尺度的情況發生在兩個時段：12 月至次年4 月，9 月至10 月。

第二個時段僅在2022 年出現，本年度長江發生全流域“ 汛期反枯”、夏秋連旱現象，其嚴重程度歷史罕見，而同期又為上游金沙江水庫群的蓄水期，由于起蓄水位低，各庫搶抓蓄水，各種矛盾疊加，造成王爺廟～蘭家沱流量嚴重偏小。在這種歷史罕見的不利情況下，本河段航道仍保證了計劃尺度，因此，可以認為本河段9～10月的航道條件并不惡劣，在進行航道計劃尺度邊界研究時，不需考慮該時段。

表2 中有6 個水道出現預報尺度與計劃尺度相同的情況，其中2 個水道出現不滿足計劃尺度的情況，具體情況見下圖1。

圖1 航道周預報尺度頻次統計圖（2017.11～2022.10）

表2 預報尺度≤計劃尺度統計表（2017 年11 月～2022 年10 月）

3.2 重點淺水道確定

合江門～王爺廟河段航道條件總體較差，各水道航道維護性疏浚交替進行，近五年航道維護疏浚統計見下表：

在圖1 及表3 中，選取出現過預報尺度＜計劃尺度的水道，以及預報尺度=計劃尺度的頻次較高且疏浚頻次較高的水道作為重點水道。因此，本河段自上而下的重點淺水道為：李莊、銅鼓灘、香爐灘。

表3 航道維護疏浚情況統計表（2017.11～2022.10）

4 航道計劃尺度臨界條件研究

本河段除進口金沙江和岷江來流外，無大的支流入匯，金沙江和岷江上均建有水庫群，枯水期來水主要受水庫調度影響。表3 中2 次出現預報尺度＜計劃尺度的情況均與上游來流有關，因此，以河段進口來流情況作為研究本河段極端情況的參數較為合理，不需要按水道進一步細化。

本河段進口長江航道局設有宜賓（合江門）水位站，其位于岷江入匯口以下，水位可代表本河段的來流情況，該水位站為自動水位站，每間隔1 小時測報一次，有2019 年4 月10 日至今的資料，資料統計見表4。

表4 宜賓（合江門）水位站極端情況統計表（2019.4.10～2022.10）

分析表4 中歷年預報尺度≤計劃尺度期間合江門實測最低水位可得，當合江門水位＞0m 時，本河段預報尺度≥計劃尺度；當合江門水位＜0m 時，本河段航道尺度可能會出現預報尺度＜計劃尺度的情況，因此，合江門水位0m 可視為本河段航道條件優劣的分界點，此時向家壩和高場流量值總和約為2290m3/s。因此，本河段航道計劃尺度臨界條件為：

合江門水位＜0m，或Q 向家壩+Q 高場＜2290m3/s

5 降低維護尺度的方案

從表2 中可看出，在實際維護中，本河段最小維護航寬為50m，與計劃寬度相同，最小航深為2.7m，則低于計劃深度。這主要是因為本河段航道狹窄，計劃尺度中航寬僅為50m，如果進一步降低，則可能影響行輪安全。因此，本河段降低維護尺度的方案為：舍深保寬。維護實際水深，航寬不低于50m。

6 結語

隨著長江航道維護計劃尺度的不斷提高，航道計劃尺度邊界的研究對提高航道管理、養護水平日益重要。本項目作為對長江航道計劃尺度邊界的首次研究成果難免存在諸多不足，望讀者不吝賜教，也希望以此為開端，促進長江航道計劃尺度邊界的研究不斷深入。