劉穎

文章根據(jù)梧州水文站水位、流量統(tǒng)計(jì)資料，對(duì)長(zhǎng)洲水利樞紐壩下至界首河段3 000噸級(jí)航道的設(shè)計(jì)最低通航水位進(jìn)行分析，并研究水位下降的影響及對(duì)策，可為同類型或類似情況的航道建設(shè)提供技術(shù)借鑒。

3 000噸級(jí)航道;樞紐壩下航道;設(shè)計(jì)最低通航水位

U612.3-A-48-173-3

0?引言

根據(jù)梧州水文站水位、流量統(tǒng)計(jì)資料，2000年前梧州水文站水位流量關(guān)系一直較為穩(wěn)定，但2000年至2007年間，由于受上游樞紐建設(shè)及長(zhǎng)洲樞紐-界首河段河床采沙等活動(dòng)的影響，導(dǎo)致相同流量級(jí)水位有逐年小幅下降的趨勢(shì)。2007年，長(zhǎng)洲水利樞紐開(kāi)始蓄水發(fā)電，導(dǎo)致壩下至界首河段河床產(chǎn)生沖刷，河床下切較嚴(yán)重，進(jìn)一步引起航道水位下降。《西江航運(yùn)干線貴港至梧州3 000噸級(jí)航道工程可行性研究報(bào)告》（下稱《3 000噸級(jí)航道工可》）編制完成至2018年已7年，這7年間長(zhǎng)洲樞紐壩下至界首河段水位下降趨勢(shì)仍較為明顯。

長(zhǎng)洲至界首河段是整條西江黃金水道能否全程建成3 000噸級(jí)航道的關(guān)鍵航段。本文對(duì)長(zhǎng)洲壩下至界首河段的設(shè)計(jì)最低通航水位進(jìn)行分析研究，為該段3 000噸級(jí)航道建設(shè)提供設(shè)計(jì)參考，對(duì)水位下降的影響進(jìn)行分析并提出對(duì)策。

1?工程背景

西江是珠江主干流，河長(zhǎng)2 074.8 km，流域面積為35.5萬(wàn)km2。廣西處于西江中游，上接滇黔湘，下連粵港澳。素有“黃金水道”之稱的西江航運(yùn)干線，是指南寧至廣州航道，其和長(zhǎng)江干線并列為我國(guó)高等級(jí)航道體系的“兩橫”，是我國(guó)西南水運(yùn)出海大通道的重要組成部分，是目前廣西最繁忙的航道，廣西內(nèi)河運(yùn)量的90%需經(jīng)過(guò)此段，地位極其重要。

貴港至梧州航道（見(jiàn)下頁(yè)圖1）自貴港航運(yùn)樞紐至梧州界首（兩廣交界）止，全長(zhǎng)290.5 km，是西江航運(yùn)干線上非常重要的一段，其中貴港航運(yùn)樞紐至長(zhǎng)洲水利樞紐為266.5 km長(zhǎng)的庫(kù)區(qū)航道。長(zhǎng)洲至界首現(xiàn)狀航道等級(jí)為Ⅱ級(jí)雙線航道，航道尺寸為（3.5×80×550） m（水深×寬度×彎曲半徑），通航保證率為98%，設(shè)計(jì)船型為2排1列式2 000噸級(jí)頂推船隊(duì)和2 000噸級(jí)貨船。按工程項(xiàng)目劃分，長(zhǎng)洲至界首河段屬于西江航運(yùn)干線貴港至梧州航道工程的最下游一段，長(zhǎng)24 km，與廣東境航段相接，也是貴梧航道上唯一的天然航道段。

2009年12月，西江航運(yùn)干線貴港至梧州Ⅱ級(jí)航道工程竣工交付使用，西江航運(yùn)干線廣西段的運(yùn)力大大提升，同時(shí)貴港至梧州3 000噸級(jí)航道的建設(shè)也提上日程。2011年，《3 000噸級(jí)航道工可》編制完成并通過(guò)評(píng)審。考慮到長(zhǎng)洲樞紐建成后，長(zhǎng)洲壩下水位有下降趨勢(shì)，以及長(zhǎng)洲三線船閘和四線船閘準(zhǔn)備開(kāi)工、西江航運(yùn)干線廣東段的技術(shù)方案尚未明確等因素，貴港至梧州3 000噸級(jí)航道并未實(shí)施建設(shè)。至2016年，貴港至梧州3 000噸級(jí)航道的建設(shè)重新提上日程。

本文為該段3 000噸級(jí)航道建設(shè)提供設(shè)計(jì)參考，為提高本次設(shè)計(jì)最低通航水位推算的可靠度，對(duì)壩下河段進(jìn)行大斷面和枯水水文補(bǔ)充測(cè)量，主要包括壩下河段13條設(shè)計(jì)水位計(jì)算斷面的航道地形大斷面測(cè)量、樞紐船閘引航道出口至下游整條河段的現(xiàn)狀航槽縱斷面地形測(cè)量及壩下河段瞬時(shí)水位及流量同步測(cè)驗(yàn)工作。

2?技術(shù)路線（見(jiàn)圖2）

（1）采用2016-10-01至2017-03-20梧州水文站實(shí)測(cè)水位及流量，建立該站水位-流量關(guān)系曲線，用于推求最小通航流量Q=1 100 m3/s時(shí)梧州水文站的設(shè)計(jì)最低通航水位。

（2）采用2016-10-01至2017-03-20梧州水文站及長(zhǎng)洲壩下、龍圩航道站、梧州航道站、界首固定水尺水位，分別建立梧州水文站與其他固定水尺的水位相關(guān)關(guān)系，用于推求其他各固定水尺的設(shè)計(jì)水位。

（3）根據(jù)推算的長(zhǎng)洲壩下、龍圩航道站、梧州航道站、梧州水文站及界首固定水尺水位，以及沿程枯水期瞬時(shí)水位測(cè)量成果，采用比降插入法計(jì)算沿程各計(jì)算斷面整治前設(shè)計(jì)的最低通航水位。

（4）根據(jù)最新實(shí)測(cè)水位、流量成果，推算河床糙率并進(jìn)行驗(yàn)證。

（5）根據(jù)設(shè)計(jì)最小通航流量與對(duì)應(yīng)水位，以及航道設(shè)計(jì)開(kāi)挖尺度，通過(guò)水力計(jì)算，推求航道整治前后沿程設(shè)計(jì)水面線。

（6）本報(bào)告與《3 000噸級(jí)航道工可》設(shè)計(jì)水面線進(jìn)行分析比較，對(duì)水位下降的影響進(jìn)行分析并提出對(duì)策。

3?參數(shù)指標(biāo)

3.1?設(shè)計(jì)最低通航水位標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)計(jì)最低通航水位采用保證率頻率法計(jì)算確定，保證率取98%，重現(xiàn)期取5年。

3.2?設(shè)計(jì)最小通航流量

根據(jù)2000年前的20年連續(xù)流量資料（流量穩(wěn)定，受人為干擾少），確定梧州水文站保證率為98%、重現(xiàn)期為5年的流量作為該站設(shè)計(jì)最小通航流量。

結(jié)合樞紐運(yùn)行方式，確定內(nèi)外江匯合口至桂江入?yún)R口設(shè)計(jì)流量以及龍圩水道外江設(shè)計(jì)流量。

3.3?設(shè)計(jì)水位

根據(jù)梧州水文站設(shè)計(jì)最小通航流量，通過(guò)2016-2017年最新枯水期水位-流量關(guān)系，取相關(guān)綜合線與下包線的平均值，再綜合確定梧州水文站設(shè)計(jì)水位。

根據(jù)梧州水文站與界首水位相關(guān)關(guān)系，確定設(shè)計(jì)最小通航流量時(shí)航道整治前界首設(shè)計(jì)最低通航水位為1.303 m，低于《西江（界首至肇慶）航道擴(kuò)能升級(jí)工程》初步設(shè)計(jì)模型試驗(yàn)研究成果推薦航道工程實(shí)施后界首水位1.56 m （1.69-0.13=1.56），相差-0.257 m。

4?結(jié)語(yǔ)

（1）長(zhǎng)洲至界首3 000噸級(jí)航道設(shè)計(jì)最低通航水位

長(zhǎng)洲至界首3 000噸級(jí)航道設(shè)計(jì)最低通航水位采用保證率頻率法計(jì)算確定，保證率取98%，重現(xiàn)期取5年，設(shè)計(jì)最小通航流量為1 100 m3/s。結(jié)合長(zhǎng)洲樞紐運(yùn)行方式，確定內(nèi)外江匯合口至桂江入?yún)R口設(shè)計(jì)流量為1 090 m3/s，龍圩水道外江設(shè)計(jì)流量為845 m3/s。

（2）設(shè)計(jì)最低通航水位對(duì)比分析

推算得出的設(shè)計(jì)最低通航水位成果與《3 000噸級(jí)航道工可》設(shè)計(jì)最低通航水位成果對(duì)比，結(jié)論如下：

①長(zhǎng)洲壩下至界首河段在設(shè)計(jì)最低通航流量的情況下，航道整治前水面已出現(xiàn)下降情況，其中龍圩航道站至11#舊壩河段水面下降幅度較小，為0.268～0.355 m;12#舊壩至西江三橋河段整治前設(shè)計(jì)水面線下降幅度有所增加，下降值增加至0.538～0.541 m;二頂角至界首河段整治前設(shè)計(jì)水面線出現(xiàn)了較大幅度的下降，下降值>0.7 m，最大達(dá)0.961 m（界首）。

②整治后本次分析的設(shè)計(jì)最低通航水位與原《3 000噸級(jí)航道工可》推算成果相比，河段范圍內(nèi)水面下降明顯，最大下降值達(dá)0.861 m（界首），最小下降值為0.642 m（梧州水文站）。

（3）航道地形對(duì)比分析

2013年3月至2017年2月期間，長(zhǎng)洲壩下至界首河段總體來(lái)說(shuō)沖淤變化較為明顯。沖淤類型及原因如下：

①人類活動(dòng)引起河床變化。人類活動(dòng)主要包括長(zhǎng)洲樞紐三線船閘和四線船閘下游引航道開(kāi)挖、梧州西江三橋和四橋以及扶典西江大橋等橋區(qū)航道整治及沿程碼頭水域開(kāi)挖、西江廣東段Ⅰ級(jí)航道整治等，這些原因引起航道下切。

②長(zhǎng)洲水利樞紐調(diào)節(jié)下泄流量及枯季補(bǔ)淡壓咸引起的河床變化。長(zhǎng)洲水利樞紐建成運(yùn)行后，其不規(guī)則地調(diào)節(jié)下泄流量及枯季補(bǔ)淡壓咸改變了河道水文的自然屬性，特別是“清水下泄”造成了水沙不同步，引起河床下切。

③自然沖淤引起河床變化。此類變化主要為航道在水流作用下，自然產(chǎn)生的沖淤變化。在本次分析河段中，河床變化類型包括以下幾類：總體處于沖刷狀態(tài)，沖刷強(qiáng)度一般≤0.3 m/a。河床斷面同時(shí)出現(xiàn)沖刷或淤積現(xiàn)象，總體上沖淤?gòu)?qiáng)度及范圍大體一致或沖刷強(qiáng)度及范圍大于淤積范圍。

（4）設(shè)計(jì)水位下降趨勢(shì)分析結(jié)論

從整體上看，2011—2017年，枯水期相同流量情況下，梧州水文站水位呈下降趨向，但從2016—2017年實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，近年水位下降趨勢(shì)減緩，水位逐漸穩(wěn)定。

（5）對(duì)長(zhǎng)洲樞紐船閘的影響

設(shè)計(jì)最低通航水位下降降低了一、二線船閘的通航保證率，需要采取有效保障措施提升一、二線船閘通過(guò)能力：①采取非工程措施，如增加樞紐下泄流量、全面禁止河段采砂等措施;②可通過(guò)工程措施，對(duì)一、二線船閘進(jìn)行改造來(lái)適應(yīng)下游水位的降低，增大船閘的通過(guò)能力。

（6）問(wèn)題與建議

受枯水期流量的制約，長(zhǎng)洲壩下龍圩水道—界首段航道整治技術(shù)難度大，在建設(shè)長(zhǎng)洲至界首3 000噸級(jí)航道前，應(yīng)做更充分的研究論證工作，可結(jié)合船舶交通組織形式，對(duì)該段航道的整治方案進(jìn)行河工模型試驗(yàn)研究。試驗(yàn)研究的內(nèi)容可包括：①航道整治設(shè)計(jì)方案試驗(yàn)研究;②航道整治開(kāi)挖等引起的長(zhǎng)洲壩下水位下降值研究;③提出控制長(zhǎng)洲壩下河床下切的具體工程措施;④船舶交通組織形式研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]JTS 181-2016，航道工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]GB 50139-2014，內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3]JTS 145-2015，港口與航道水文規(guī)范[S].