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长江上游红灯碛水道河床演变分析
摘 要：红灯碛是长江上游典型的卵石滩险,具有急,浅,险的复杂水流条件.自向家坝水电站运行以来,在下游产生新的非恒定流,水位变化剧烈,水流条件复杂.根据多年的测图资料,对比分析红灯碛在向家坝水电站运行后的地形冲淤变化、深泓线变化、滩险演变和典型断面地形变化,得出向家坝水电站的运行对红灯碛河床演变的影响,并提出了相应的整治措施,为红灯碛河道今后的整治提供了参考.
关键词：红灯碛 河床演变 冲淤变化 整治措施
1.河道概况
红灯碛滩位于上游航道里程9 5 5 . 7 k m ,属井口水道（9 5 3 . 0 -962.0km）,系以中洪水险、枯水上急下浅的险滩,滩段处在急弯河段顶点下游,平面呈”S”型的弯曲河势.在上口有一长200m,宽50m的干堆窝纵卧江中,其下又有一系列散乱卵石堆.中洪水期,主流直冲干堆窝孤石,激起大浪和泡漩,流态极为紊乱.枯水期,干堆窝与红灯碛相对峙,水流急乱,纵比降2.6‰,最大流速4m/s,上下行船舶抱碛过紧易在碛边檫浅,过松则有触礁的危险.在下游有青龙碛暗潜,将河床分为两槽.左槽为枯水航道,但水深仅1.8m,航道尺度不够,严重碍航.
兰叙段航道建设工程建上下顺坝,叙泸段一期航道建设工程中,按照Ⅲ级航道2.7m×50m×560m的建设标准疏浚过渡段浅区,并对坝体进行修复,整治效果良好.目前上下顺坝长度分别为158m、334m,坝顶高程分别为目前计算的滩段最低通航水位上1.21m、0.83m.
2.红灯碛水道冲淤变化分析
对比2012年12月与2017年1测图可看出,近年来红灯碛河段整体表现为有冲有淤.主要淤积区位于河道中间和右侧局部位置,里程954.5-955.6km和954.8-955.5km处靠近红灯碛一侧淤积明显,最大淤积厚度达约5m；主要冲刷集中在河段左侧中部和下部局部地区,其中里程954.5-955.6km处靠近金堆子附近河道冲刷明显,冲刷深度达3-10m,里程954 -954.2km处冲刷明显,最大冲刷深度达12m,主要原因为受人为采砂施工活动影响.主航槽河段呈现轻微冲淤,变化幅度不大,总体变化较小.从上述河段河床冲淤变化可看出,除局部位置外整体河段近年来河床冲淤变化较小,向家坝蓄水以来无明显累积性淤积,主航槽内年际间河床地形较为稳定,河床冲淤变化主要受上游来水来沙及人为施工活动等的影响.
3.红灯碛水道深泓线变化分析
在上游向家坝等水电站建成前后,红灯碛河段历年深泓线的平面位置基本上保持稳定,深泓位置和走向基本一致,两条深泓线相互交织,摆动方向左右不定,与当年的来水来沙条件有关,变化幅度不大.但是局部还是有明显变化,里程955.2-95 5.6km处深泓线向左岸发生了偏移,最大偏移了80多米.除了局部地区,总体而言,近年来深泓纵断面的水深也变化不大,总体变幅在0.5m以内,这说明了枯水主河槽的稳定性.但局部地区仍有明显的变化,对比深泓线的水深,可见在里程954.3-95 4.5km左右的深泓线水深升高了大概5m左右,表明附近航槽有较大的冲刷.
4.红灯碛段横断面地形变化分析
从2012年和2017年两年典型断面对比来看,红灯碛滩河道断面在工程前后局部有冲有淤,整体变化较大.位于里程955.4km附近的1#断面冲淤变化较大,平距200m附近的右岸局部淤积,淤积厚度在2m左右,平距350-500m附近的河段和主航槽有轻微冲刷,冲刷深度为1m左右.平距500 -570m附近的河段局部淤积,淤积厚度为2m左右.平距600m附近的左岸局部冲刷较大,最大冲刷深度达到3m.位于里程954.9km附近的2#断面,该断面有冲有淤,平距240m附近的航槽局部有轻微淤积,淤积厚度在1m以下.右岸地形有局部冲淤,冲淤幅度在1m左右,总体变化不大,只有在右岸边缘局部有较大的冲刷.平距350-550m左右的中间局部地形淤积较大,淤积厚度在2.5m左右.平距550-620m左右的左岸局部地形冲刷较大,冲刷深度最大达5m左右.总体来说,除了局部有较大冲淤外,主航槽河势几年来保持稳定.
5.红灯碛段滩槽变化分析
从2012年至2017年等深线平面位置年际变化可知,红灯碛边滩历年变化不大；左岸岸线总体向岸边金堆子迁移,迁移宽度在50米左右,左侧边滩面积明显减少.红灯碛中部954.7-95 5k m附近的河段处生成了一个宽135m长260m左右的江心滩,红灯碛附近的右岸岸线整体向航槽偏移,里程955.4-955.7km附近岸线向航槽偏移了50多米,里程955-955.4km附近岸线向航槽偏移了80多米,右侧边滩面积增加明显.
红灯碛主航道历年变化不大,2012年主航槽2.7m等深线宽度只有110 -275m左右.到了2017年主航槽2.7m等深线宽度达到了125m-445m左右,等深线变宽.2 01 2 年主航槽3m等深线宽度只有90-265m左右.到了2017年主航槽3m等深线宽度达到了110 - 4 4 0m左右,等深线变宽.2012年主航槽3.5m等深线宽度只有50m-245m左右.到了2017年主航槽3.5m等深线宽度达到了80m-435m左右,航槽整体变宽.里程9 5 4 . 5 -955.4km金堆子附近河段受到人工挖沙等施工因素的影响,形成了一个长670m,宽37m左右的深槽.
6.整治方案和思路
6.1整治思路
该滩的主要碍航特性是浅.右岸红灯碛与左岸金堆子、董坝对峙形成过渡段浅区,浅区10 0m航宽内最小水深仅1.0m.整治思路为疏浚浅区,并在两岸建设航道整治建筑物,增加开挖区冲刷力度,满足Ⅱ级航道建设标准.
6.2整治方案
此滩主要碍航位置在过渡段浅区,浅区长度为1400m.设计航槽沿深泓线布置,走向与目前航槽基本一致,上行船舶沿董坝上行至金堆子碛脑,过河至右岸红灯碛,沿右岸上行；下行船舶枯、中水期循循河心偏右岸绕蛟鱼嘴下行至干碓窝,入槽后偏左岸金堆子下行.洪水期循河心下行至李家码头,偏右岸绕蛟鱼嘴,转循河心至干碓窝,偏左岸下.综合考虑航槽布置、浅区的位置和范围以及滩段水流等因素的影响.该滩主要通过疏浚措施对航槽内水深不足的浅区部位进行切除；为保证挖槽的稳定,加高原建顺坝,在左岸金堆子新建顺坝1道,在右岸红灯碛碛翅新建丁坝2道.
6.3工程设计
6.3.1平面布置
疏浚过渡段浅区：疏浚基线距航槽左边缘线15.0m,基线为折线,长1450m,下口考虑对上行船舶的影响.
基线距航槽线距离增大至22m.
加高已建顺坝：本次设计保持原坝体平面位置,仅加高坝顶高程和加固坝根结构.
新建顺坝：在金堆子新建顺坝1座.坝体总长307m,坝体顶宽3m,坝头段10m放宽至5m.
新建丁坝：在红灯碛碛翅新建丁坝2座.上丁坝长190m,其中勾头段长37m；下丁坝长109m,其中勾头段长45m.坝体顶宽均为3m,坝头段10m放宽至5m.
6.3.2工程设计
疏浚工程区：疏浚底高为设计水位下3.7m（以疏浚区下游末端设计水位控制）.施工超深0.5m,超宽4m,边坡为1:3.
加高已建顺坝：原建顺坝坝体结构均为抛石坝体+ 砼坝面,坝顶原设计高程为设计水位上1.21m、0.83m.本次设计将坝顶高程抬高至设计水位上2.5m.迎水坡1:2,背水坡1:3,坝头坡1:4.
新建顺坝：结构为为抛石坝体+砼坝面.坝顶高程为设计水位上2.5m.迎水坡1:2,背水坡1:3,坝头坡1:4.新建丁坝：结构为为抛石坝体+砼坝面.坝顶高程为设计水位上2.5m；勾头段为平坡,坝头高程为设计水位上2.5m,坝根高程为设计水位上3m.迎水坡1:2,背水坡1:3,坝头坡1:4.
7.结语
长江上游宜宾至重庆航道等级正在从Ⅲ级提升至Ⅱ级,红灯碛作为长江上游重点卵石滩段,应重点研究该滩段的演变、水流特性.通过疏浚、炸礁等航道整治工程措施来改善水流条件、拓宽航槽、以满足Ⅱ级航道的要求,为红灯碛河道今后的整治提供了参考.
参考文献：
[1]毕方全,李晶.长江上游泸渝段航道整治研究[J].重庆交通大学学报(自然科学版),2008,6(3);467-469.
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长江论文范文结:
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1、长江丛刊杂志