長江中游航道整治參數(shù)關(guān)鍵技術(shù)研究

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1、長江中游航道整治參數(shù)關(guān)鍵技術(shù)研究報(bào)告簡本引言長江屮游淺灘眾多，尚未經(jīng)過大規(guī)模系統(tǒng)整治，通航能力差，成為嚴(yán)重制約長江干線航道暢通的“瓶頸冬而且，三峽工程蓄水運(yùn)用后，壩下河床將發(fā)生長距離、長時(shí)段的沖刷，水位下降、河勢調(diào)整，原有部分淺灘的航道條件可能會進(jìn)一步惡化,部分不礙航的河段也可能產(chǎn)生礙航。為了實(shí)現(xiàn)長江干線航道發(fā)展規(guī)劃目標(biāo)，發(fā)揮三峽工程的航運(yùn)效益，確保長江航道整體暢通，必須對中游航道開展系統(tǒng)治理，而航道整治參數(shù)的確定是航道治理所涉及的關(guān)鍵技術(shù)之一。然而，目前長江屮游正在實(shí)施的淺灘整治工程釆用的整治參數(shù)大都是基于經(jīng)驗(yàn)得到，且原定整治參數(shù)已不能適用于三峽樞紐工程蓄

2、水運(yùn)用后中游河床強(qiáng)烈沖刷的情況，如何確定整治參數(shù)是關(guān)系到長江屮游諸多淺灘治理工程能否順利開展的前提，因而開展心江中游航道整治參數(shù)關(guān)鍵技術(shù)研究是I?分必要和緊迫的。木項(xiàng)目以長江中游航道整治工程作為依托工程，以已經(jīng)啟動前期工作的藕池口水道、窯監(jiān)河段、牯牛沙水道航道整治工程作為重點(diǎn)，圍繞三峽水庫莆水后設(shè)計(jì)水位變化、整治參數(shù)確定方法等航道整治關(guān)鍵技術(shù)研究開展研究。1主要研究內(nèi)容長江航道局為項(xiàng)目承擔(dān)單位，采用調(diào)查研究、資料分析、理論探討、數(shù)學(xué)模型計(jì)算研究、物理模型試驗(yàn)等多種手段開展全部研究工作。本項(xiàng)目研究分為兩個(gè)專題，專題一“三峽水庫蓄水前后長江中游設(shè)計(jì)水位變化分析"

3、、專題二“長江中游淺灘整治關(guān)鍵參數(shù)研究J其屮，專題二又分為“典型河段整治關(guān)鍵參數(shù)的研究”、“典型河段整治關(guān)鍵參數(shù)確定方法研究”、“典型河段整治關(guān)鍵參數(shù)的應(yīng)用研究”三個(gè)了題。武漢大學(xué)、長江航道規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院、南京水利科學(xué)研究院、天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所為參加單位，分別承擔(dān)不同子題的研究工作。2主要研究成果2.1航道整治參數(shù)確定方法及其在長江中游的適應(yīng)性分析2.1.1長江中游整治參數(shù)的確定方法在長江屮游已實(shí)施的航道整治工程屮，整治參數(shù)的處理方法可歸納為以卜?兩類:I按照現(xiàn)行航道整治規(guī)范中關(guān)于整治參數(shù)確定方法進(jìn)行設(shè)計(jì)整治水位確定方法一般采用邊灘平均高程法、沖淤臨界水

4、位法、第二造床流量法、經(jīng)驗(yàn)法以及模型試驗(yàn)法五種，設(shè)計(jì)所采用的整治水位一般是在對以上方法所得到的成果進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上得到。整治線寬度的確定一般采用模擬法、理論計(jì)算法、模型試驗(yàn)法，設(shè)計(jì)所采用的整治線寬一般也是在對以上方法所得到的成果進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上得到。II沒有明確的整治水位和整治線寬度，僅規(guī)劃整治線布置以羅湖洲水道為代表，該水道的航道整治工程實(shí)際上是河道守護(hù)控制工程。整治前的羅湖洲水道河道形勢較為冇利、航道條件較好，不僅滿足現(xiàn)行航道維護(hù)尺度，也可滿足規(guī)劃航道尺度，但存在一些不利變化。航道整治的目標(biāo)主要通過工程措施使冇利的河道條件穩(wěn)定下來，同時(shí)對不利變化

5、趨勢采取預(yù)防性措施加以控制，使較好的航道條件得到鞏固甚至進(jìn)一步完善。羅湖洲水道依據(jù)當(dāng)時(shí)河道條件，充分利用控制節(jié)點(diǎn)及穩(wěn)定深槽，使整治線形成平滑的圓弧線（見圖2」），工程設(shè)計(jì)時(shí)雖然也引入了整治水位、整治線寬，但具作用及確定方法與常規(guī)有所不同:①整治水位用以確定建筑物高程，僂主耍根據(jù)守護(hù)范圍河岸、河床高程確定。例如，以穩(wěn)定河勢為口的的江心洲（即東槽洲）守護(hù)，是按口前的東槽洲高程守護(hù)至洲頂；以穩(wěn)定深泓為目的的洲頭心灘的守護(hù)，則是按能保持目前灘形的高程（設(shè)計(jì)水位以上）控制。①整治線寬度指整治水位下建筑物控制范圍內(nèi)的河而寬。羅湖洲水道灘槽形態(tài)較優(yōu)良，整治工程沒冇用于調(diào)整

6、河床形態(tài)的建筑物，整治后的河道仍基本維持現(xiàn)冇寬度，整治線寬度可取現(xiàn)有枯水最小河寬。2.1.2已有整治參數(shù)確定方法在長江中游航道整治中的適用性分析現(xiàn)有整治參數(shù)主要包括整治水位、整治線寬及整治線布置，其原理是通過枯水時(shí)（整治水位以下）減少河寬，集中水流，增加淺灘流速，加大沖刷，即“束水攻沙雹然而，這種整治思路實(shí)質(zhì)上是將整治河道按矩形斷面概化，改變（減?。┖訉払,而得到新的（增犬）ho對于中小河流來說，枯季流量較小，設(shè)計(jì)航寬在整治線內(nèi)占的比重相對較犬，通過工程措施可以將河寬調(diào)整到較窄的整治線內(nèi)，因而工程對設(shè)計(jì)航槽內(nèi)流速改善的效率相對較高，航道橫向變形也相對容易得到

7、控制，如漢江皇莊■新城河段的航道整治工程；而對于流量充沛、河面寬闊的長江中游而言，設(shè)計(jì)航寬占正?？菟鎸挾鹊谋戎貥O小，通過束窄河道增大斷面流速，要么效果不明顯，工程后斷面流速增加值傳遞到設(shè)計(jì)航槽內(nèi)的比例往往很低，要么對河寬束窄較大，使河道斷而形態(tài)發(fā)生大幅調(diào)整而難以兼顧防洪等方而利益。長江中游航道整治工程實(shí)踐也表明，現(xiàn)行常規(guī)的整治參數(shù)的確定方法并不是長江中游航道整治參數(shù)確定的唯一方法，按現(xiàn)行整治參數(shù)確定方法進(jìn)行設(shè)計(jì)也有可能出現(xiàn)不適應(yīng)的情況。2.2長江中游航道整治參數(shù)理論分析2.2.1長江中游淺灘演變特性長江中游相當(dāng)一部分淺灘河道的河勢演變具有周期性規(guī)律，在河

8、勢演變周期的不同階段，淺灘形態(tài)、航道條件不斷變化，在