寇 軍

(1.交通運輸部長江口航道管理局，上海 200003；2.長江南京以下深水航道建設工程指揮部，南京 210017)

長江南京以下12.5 m深水航道建設工程是“十二五”、“十三五”期全國內河航道投資規(guī)模最大，技術最復雜的國家重點水運工程，是落實國家“一帶一路”倡議、打造長江綜合立體交通走廊的重大舉措，對提升長江干線通航能力、發(fā)展和壯大長江經濟帶具有重大經濟和社會意義[1]。

根據長江黃金水道建設總體推進方案，長江南京以下12.5 m深水航道建設工程按照“整體規(guī)劃、分期實施、自下而上、先通后暢”的治理思路分期實施[2]。一期工程建設范圍為太倉蕩茜閘—南通天生港，已于2015年12月通過竣工驗收；二期工程建設范圍為南通天生港—南京新生圩港區(qū)，已于2018年4月通過交工驗收。

二期工程河段處于長江下游潮汐分汊河段，受上游徑流以及下游潮汐共同影響，水動力條件較為復雜，加之工程河段汊道眾多、灘槽交錯、水沙交換頻繁、洲灘演變劇烈。在設計和施工過程中，為確保最佳的整治效果，全面、科學地實行動態(tài)管理是工程建設的必然需求，也是長江大型航道整治工程動態(tài)管理的一次成功實踐。本文對工程管理經驗進行了總結，對長江下游類似航道整治工程建設具有一定的借鑒和參考意義。

1 動態(tài)管理工作機制和工作內容

長江南京以下河段呈藕節(jié)狀寬窄相間，窄深河段一般受山丘磯頭控制而河槽穩(wěn)定，寬淺河段則江寬流緩而多洲灘，一般有兩個或多個汊道，邊界條件和河勢演變復雜，對于長江南京以下深水12.5 m深水航道二期工程這種長河段大型深水航道治理項目，即使在前期工作中科研設計單位對二期工程的自然條件、工程方案、施工方案和施工順序等進行了較為深入的研究，但是由于工程實施過程中邊界條件變化、河床調整效果、相關工程影響、生態(tài)保護、通航需求等因素隨時可能對施工工藝、進度等提出更高要求。借鑒已有工程[3-4]成功經驗，長江南京以下12.5 m深水航道二期工程建設中，明確了動態(tài)管理的組織機構和職責分工，完善動態(tài)管理的依據、標準和動態(tài)管理流程，形成一套成熟有效的動態(tài)管理機制。

1.1 工作機制

1.1.1 動態(tài)管理職責分工

長江南京以下深水航道建設工程指揮部(建設單位，以下簡稱“指揮部”)是動態(tài)管理組織者和責任執(zhí)行者，是動態(tài)管理的主體。主要職責有：組織設計單位編制動態(tài)監(jiān)測方案，并監(jiān)督監(jiān)測方案的落實；組織設計單位對監(jiān)測資料的分析，對影響工程設計方案整治效果時，要及時組織專家咨詢，做出決策，需要進行重大修改、調整和設計變更的，及時組織上報主管部門；積極做好工程外部環(huán)境協調，保證工程建設質量和整治效果。

設計單位是動態(tài)管理的主導者，主要職責有：科學合理的編制動態(tài)監(jiān)測方案，并依據實際情況適時調整，復核動態(tài)監(jiān)測成果；及時分析動態(tài)監(jiān)測成果，全過程跟蹤分析工程整治效果變化，及時提出施工方案、施工順序及設計變更的調整方案。

圖1 動態(tài)管理組織結構圖Fig.1 Organizational chart of dynamic management

施工單位動態(tài)管理的發(fā)起者和實施者，主要職責為：及時總結工程管理情況、施工記錄、整治建筑物動態(tài)監(jiān)測資料；及時上報工程節(jié)點事件、工程異常情況和前期異常狀況處理情況說明等。

監(jiān)理單位是施工現場監(jiān)督管理者，為動態(tài)管理提供可靠依據。主要職責有：復核和確認施工記錄；填寫單位工程及各類材料質量檢驗情況；根據施工情況提出施工方案改進意見(圖1)。

1.1.2 動態(tài)管理流程

在工程建設的實踐中，總結了一套工程動態(tài)管理的工作流程(圖2)：定期開展工程河段地形、水文、整治建筑物等監(jiān)測工作，若發(fā)現超出預期的“異常情況”時，設計單位及時開展原因分析和解決方案研究，將成果并上報建設單位；由建設單位做出決策，施工單位按優(yōu)化方案或設計變更施工，如情況復雜或調整較大，建設單位可組織專家咨詢，報上級主管部門審批。

圖2 航道整治工程動態(tài)管理流程Fig.2 Dynamic management flow of channel regulation project

1.1.3 動態(tài)管理系統

動態(tài)管理系統的功能定位即為建立包括一期和二期工程的現場監(jiān)測數據及施工過程記錄等相關數據的數據庫，以此為基礎建設長江南京以下12.5 m深水航道建設動態(tài)管理系統，建設包括現場監(jiān)測施工及其他系統數據資料管理、初步分析成果管理、系統內外數據傳輸共享等功能的航道建設基礎信息系統，結合二期工程河勢動態(tài)跟蹤監(jiān)測分析研究、航道疏浚維護記錄、整治建筑物施工監(jiān)理和記錄等工作，實現現場觀測、施工、監(jiān)理和專項研究等方面的信息和成果及時共享和傳輸。

動態(tài)管理系統包含兩個子系統，分別為基于ArcGIS技術的基礎數據管理子系統和基于Entity Framework技術的工程成果管理子系統(MIS)。

(1)基礎數據管理子系統主要負責收集深水建設工程的現場觀測資料，分類整編形成數據資料庫，實現數據的分類導入、維護及查詢功能，為動態(tài)管理的分析和評估決策提供支持；(2) 工程成果管理子系統，主要負責對工程成果分項目、分標段、分類型管理，形成工程資料庫，實現相關數據的管理、維護及查詢共享功能。為項目成果共享和管理提供便利，并提供消息溝通和信息發(fā)布功能。

1.2 工作內容

二期工程動態(tài)管理相關工作內容，主要包括以下幾方面：

(1)動態(tài)管理信息管理。長江南京以下12.5 m深水航道二期工程建設范圍長達227 km，參建單位包括7家設計單位、6家施工單位和11家監(jiān)理單位，工程建設具有“點多、面廣、戰(zhàn)線長”的特點。指揮部、總體院、施工、監(jiān)理、試驗等單位均需要及時了解工程監(jiān)測資料并就相關問題展開信息交流，動態(tài)管理信息管理主要是建立一期和二期工程的現場監(jiān)測數據及施工過程記錄等相關數據的數據庫，通過及時采集、分類整理、有效共享，實現現場觀測、施工、監(jiān)理和專項研究等方面的信息和成果及時共享和傳輸。

(2)開展動態(tài)監(jiān)測與分析。長江南京以下12.5 m深水航道工程建設中，充分考慮工程河段的特點，有針對性的確定動態(tài)監(jiān)測的內容、頻次、范圍，并采取有效措施保障動態(tài)監(jiān)測的順利實施。基于動態(tài)監(jiān)測成果開展動態(tài)監(jiān)測分析，全面掌握工程河段及整治建筑物附近的變化情況。

(3)工程優(yōu)化調整。根據動態(tài)監(jiān)測分析成果及原設計方案整治效果，對局部航道平面和整治建筑物平面布置進行優(yōu)化，保證工程建設效果。

(4)施工過程調整。根據動態(tài)監(jiān)測分析成果，及時調整整治建筑物施工順序、施工工藝等，保證工程的順利實施。

2 動態(tài)管理案例

基于動態(tài)管理的工作內容和方法，在二期工程整治建筑物工程施工過程中根據水沙條件和地形變化開展了多項動態(tài)管理工作，有效保證了航道整治效果。本文以福姜沙河段FL4丁壩優(yōu)化和落成洲水道航道平面優(yōu)化為例，分析動態(tài)管理的實踐與效果。

2.1 FL4丁壩優(yōu)化

2.1.1 設計方案及整治效果

圖3 福姜沙整治工程實施后洪季流速變化Fig.3 Variation of flow velocity in flood season after implementation of regulation project at Fujiangsha waterway

二期工程在福姜沙左緣布設FL1～FL4四座丁壩，以達到守護福姜沙左緣邊灘、束窄福姜沙左汊河寬的整治目標?？紤]就FL4丁壩而言，其功能除前述丁壩(群)的組合作用外，主要守護其下游淺灘并與之一起為福中航道提供穩(wěn)定的右側邊界條件。

經前期優(yōu)化研究和比選，初步設計階段確定了福姜沙河段整治建筑物推薦方案(圖3)。其中FL4丁壩長1 200 m，高程為+1.5 m(1985國家高程基準，下同)。已有研究成果[5]表明，工程方案實施后，福姜沙左緣邊灘得到有效守護，邊灘流速普遍減小0.2 m/s以上，航道南側邊界較為穩(wěn)定。

2.1.2 動態(tài)監(jiān)測分析

根據施工總體安排，二期工程整治建筑物于2015年6月開工，其中福姜沙左緣FL1～FL4丁壩工程安排在2016年8月后實施。二期工程開工以來的動態(tài)監(jiān)測資料分析表明，2014年以來，福姜沙左緣邊灘上中段沖刷，尾部淤積(圖4)。至2016年8月，沙體整體下移約700～800 m，5 m以淺沙體頭部沖刷后退1.2 km，尾部淤長下延410 m，沙體頭部已與福姜沙左緣邊灘分離而基本成為獨立沙體(圖5)。

圖4 福姜沙水道地形沖淤圖(2014-07～2016-08)Fig.4 Scouring and silting changes at Fujiangsha waterway (2014-07～2016-08)圖5 福姜沙左緣5 m等深線變化(2014～2016)Fig.5 Variation of 5 m isobath on the left margin of Fujiangsha Island (2014～2016)

針對FL4丁壩擬建整治建筑物區(qū)最新的地形變化，設計單位復核了新地形下設計方案的整治效果[6]。結果表明，受局部地形調整影響，擬建FL2～FL4丁壩處流速、單寬潮量均有所增加，水動力有所增強，按原設計方案，FL4對內側水域及下游淺灘的守護作用有所削弱。為了保證工程原定功能要求，保障深水航道穩(wěn)定運行，有必要針對新地形條件開展FL4丁壩的平面布置優(yōu)化研究工作。

2.1.3 方案優(yōu)化及效果

為了保證工程原定功能要求，保障深水航道穩(wěn)定運行，有必要針對新地形條件開展FL4丁壩的平面布置優(yōu)化研究工作。設計單位及時向指揮部提交動態(tài)監(jiān)測分析成果，隨后指揮部下達開展FL4丁壩的平面布置優(yōu)化研究工作的指令。

從減小福中水道過度沖刷，并為福中航道預留拓寬空間角度出發(fā)，設計單位提出了6個優(yōu)化方案。2016年10月26日，指揮部組織專題研究報告專家審查會，確定了FL4丁壩最終優(yōu)化方案，即FL4轉折段南移65 m、加高至+1.5 m方案。在正式下發(fā)施工圖紙后，2016年11月施工單位按推薦方案開始FL4丁壩施工。

工程完工后1 a多以來，福姜沙左緣邊灘總體有所淤積，其中FL4丁壩壩田區(qū)淤積幅度約0.5 m(圖6)，丁壩外側有所沖刷，地形調整與設計預期基本相符。根據2018年11月最新的地形測量資料，與工程前相比，FL4丁壩下游5 m等深線變化很小，邊灘基本穩(wěn)定(圖7)。上述分析表明，丁壩的優(yōu)化調整方案實施后，穩(wěn)定了深水航道右側邊界條件，適應了工程實施以來福姜沙左緣邊灘地形變化的條件，福中航道進口段無需維護，航道治理效果顯著[7-8]。

圖6 福姜沙地形沖淤變化(2017-08～2018-11)Fig.6 Scouring and silting changes at Fujiangsha waterway (2017-08～2018-11)圖7 福姜沙左緣5 m等深線變化(2016～2018)Fig.7 Variation of 5 m isobath on the left margin of Fujiangsha Island (2016～2018)

2.2 落成洲河段航道平面設計變更

2.2.1 設計方案及存在問題

根據批復設計文件，落成洲航道航道設計寬度350 m，受河勢條件限制，在工程建設過程中，落成洲河段采用10.5 m航道與12.5 m深水航道并存的形式，現行10.5 m航道航標保持現狀，維護寬度不變，12.5 m初通航道在#91浮至#95浮之間設置6座虛擬標，航道寬度350 m，通過加強通航安全管理措施以實現有效的通航組織。根據動態(tài)監(jiān)測資料，2017年洪季，三益橋淺灘淤長南壓，航道淤積嚴重。2017年8月后，落成洲段#93浮附近、10.5 m航道內、12.5 m航道外多次出現船舶擱淺事故(圖8)。2017年特殊水情是三益橋淺灘異常淤長、航道礙航的重要原因[9]。

圖8 落成洲航段擱淺船舶航行軌跡圖Fig8 Track diagram of the grounded vessels in the navigation channel at Luochengzhou section

針對落成洲段原設計350 m航寬可滿足5萬t級油船雙向通航的需求，滿足兼顧船型單向通航要求，隨著工程建設逐步產生效果，5萬 t級及以上船舶數量增加，加之落成洲航段未設置下行小船推薦航路，下行大、小型船舶在深水航道內混行，小型船舶航速相對較低，占用主航道通航水域，客觀上影響大船的通航效率，使得通航環(huán)境更加復雜，另外落成洲航段下接長江下游轉折最大的嘶馬彎道，上行船舶需及時向左轉向，洪季大流量下易出現不及時調轉船頭而偏靠北側水域的情況，350 m航寬略顯不足。

2.2.2 方案優(yōu)化及效果

圖9 落成洲航道平面變更方案Fig.9 Layout plan change of the navigation channel at Luochengzhou section

為保證航道通暢及航行安全，指揮部組織設計院按照動態(tài)管理的原則對原設計航道進行優(yōu)化調整。落成洲局部航道設計變更方案為：落成洲航段局部航道(#92黑浮～#94黑浮之間)右側邊線保持不變，采用疏浚措施向左側拓寬，航道寬度450 m、航道水深12.5 m(航行基準面)，無需疏浚區(qū)段航道轉彎半徑為3 000 m，疏浚區(qū)段轉彎半徑為1 500 m(圖9)。

根據動態(tài)管理原則，指揮部報部申請設計變更審查，2018年2月2日，交通運輸部對長江南京以下12.5 m深水航道二期工程落成洲段局部平面設計變更進行批復，由指揮部組織實施。工程實施后，口岸直水道三益橋段航道條件和通航環(huán)境得到明顯改善，充分體現了航道服務航行船舶的最終目標。

上述動態(tài)管理工作的實施，保證二期工程按照批復的規(guī)模、內容和時間建設完成，節(jié)省了工程投資，實現了南京至南通河段12.5 m深水航道建設目標，取得了良好的治理效果。

3 結語

(1)長江南京以下12.5 m深水航道二期工程建設中，明確了動態(tài)管理的組織機構和職責分工，完善了動態(tài)管理的依據和標準，優(yōu)化動態(tài)管理流程，綜合形成一套成熟有效的動態(tài)管理工作機制；(2)根據動態(tài)監(jiān)測資料及相關分析成果，按制定的動態(tài)管理流程開展動態(tài)管理工作，包括航道和整治建筑物平面布置優(yōu)化、施工方案調整，有效把握工程河段內地形變化，保證了整治建筑物穩(wěn)定和整治效果的實現；(3)本工程是長江下游潮汐河段大型航道整治工程中實施動態(tài)管理的成功實踐，可為類似航道治理工程建設提供借鑒和參考。