劉彪

摘 要：針對(duì)瀾滄江曼廳大沙壩段航道左岸有淺灘凸入河心，枯水期航深、航寬不足，通航條件較惡劣的情況，先梳理了工程河段相關(guān)建設(shè)條件，根據(jù)工程河段規(guī)劃等級(jí)對(duì)航道整治方案進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，提出對(duì)無(wú)名洲進(jìn)行炸礁、疏浚處理。然后借助Aquaveo.SMS軟件對(duì)整治水位工況下，工程河段整治前后進(jìn)行了數(shù)值模擬。模擬結(jié)果顯示，整治后，工程河段過(guò)水?dāng)嗝嬖龃螅行Ш綄掞@著增加，河段流速下降，整個(gè)河段水流結(jié)構(gòu)分布更為平順，水流流向與航道中心線夾角均值下降到7.4°，流態(tài)有所改善，整個(gè)河段均滿足四級(jí)航道通航尺度，滿足設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：航道整治;整治水位;航道尺度;流場(chǎng)分布

中圖分類號(hào)：U617 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 前言

瀾滄江是我國(guó)西南地區(qū)的重要水運(yùn)航道，同時(shí)也是國(guó)際航道，航運(yùn)需求巨大。同時(shí)，由于瀾滄江是典型的山區(qū)河流，以“窄、急、險(xiǎn)”而著稱，河流大多流經(jīng)深山峽谷，河谷狹窄，水流湍急，灘險(xiǎn)眾多，航道自然條件較差，船舶通行困難。為有效改善瀾滄江航運(yùn)條件，促進(jìn)西南地區(qū)航運(yùn)發(fā)展，我國(guó)交通部水運(yùn)局及云南省政府?dāng)M實(shí)施瀾滄江四級(jí)航道整治工程，整治范圍為秀山碼頭上2 km至中緬243 界碑，全長(zhǎng)約387 km。

本文選擇整治河段中典型的曼廳大沙壩無(wú)名洲段航道為實(shí)例研究對(duì)象，基于河段的實(shí)際情況對(duì)工程河段的整治方案進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，并借助數(shù)值模擬軟件模擬整治效果。

1 河段建設(shè)條件

1.1 河道特征

工程河道彎曲，水流湍急，河床中礁石分布較多。兩岸地形起伏較大，大部分基巖裸露，岸坡陡峭，多成懸崖，局部地段受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，河道變的較寬闊，兩岸為第四系沖洪積層，坡度平緩。

1.2 水文特性

瀾滄江徑流以降雨補(bǔ)給為主，上游區(qū)有部分冰雪融水補(bǔ)給，中游區(qū)冰雪融水補(bǔ)給少，下游區(qū)全由降雨補(bǔ)給。

工程河段主要流量基本集中在每年6—10月的汛期，占全年來(lái)流量的75.0%～79.3%。

2 整治方案設(shè)計(jì)

2.1 整治水位與整治流量確定

工程河段位于景洪大沙壩下游0.5 km。根據(jù)景洪大沙壩歷年下泄流量分析，可確定工程河段整治流量為822 m3/s。對(duì)曼廳大沙壩在822 m3/s工況下的水面線（見(jiàn)圖1）進(jìn)行計(jì)算分析，可知工程處的整治水位為518.5 m。

2.2 整治方案

采用炸礁、疏浚方式清無(wú)名洲南側(cè)航道區(qū)域的礁石和淤泥，其中疏浚區(qū)域長(zhǎng)約480 m，寬約50 m。疏浚區(qū)域底高程為515.0 m，疏浚區(qū)采用1：5的邊坡與周圍接坡。工程河段整治方案設(shè)計(jì)見(jiàn)圖2。

3 整治效果數(shù)值模擬分析

結(jié)合工程河段實(shí)際情況以及相關(guān)軟件適用范圍，本文采用Aquaveo.SMS（地表水系統(tǒng)模擬軟件）進(jìn)行模擬計(jì)算。

3.1 模型邊界條件與初始條件設(shè)定

在二維數(shù)模中，邊界條件主要包括進(jìn)、出口邊界，岸邊界以及動(dòng)邊界等，本模型采用了如下邊界條件：

3.1.1 初始條件

對(duì)于給定的研究域，在時(shí)間 時(shí)有：

、、

（1）

其中：、、分別為初始時(shí)刻的水位和流量分量。

3.1.2 開邊界

，， （2）

其中、分別為已知流量過(guò)程線，為已知水位過(guò)程線。

3.1.3 固壁邊界

固壁邊界即水與陸的邊界，由壁面的不透水性，可令法向流速等于零，切向流速由曼寧-謝才公式確定。若法向流速與x軸夾角為，則和與和之轉(zhuǎn)換關(guān)系為：

（3）

3.2 整治前后流場(chǎng)分布

根據(jù)數(shù)模計(jì)算結(jié)果，在整治水位下，整治前后流場(chǎng)分布見(jiàn)圖3。分析可知：整治前，研究河段水流散亂，航槽內(nèi)最大流速為3.35 m/s，平均流速為2.15 m/s，水流流向與航道中心線夾角均值為9.5°。

整治后疏浚區(qū)過(guò)水?dāng)嗝嬖龃?，有效航寬顯著增加，河段流速下降（航槽內(nèi)最大流速為3.22 m/s，平均流速為2.10 m/s），整個(gè)河段水流結(jié)構(gòu)分布更為平順，水流流向與航道中心線夾角均值下降到7.4°，流態(tài)有所改善。

3.3 河段航深分布

根據(jù)數(shù)模計(jì)算結(jié)果，在整治水位下，整治前后航深分布見(jiàn)圖4。分析圖4可知，整治后，整個(gè)河段航槽航深分布整體沒(méi)有變化，均在3.1 m～4.25 m之間;變化區(qū)域主要集中在疏浚區(qū)域。河段航槽航深由3.1 m～3.65 m增大至3.1 m

～4.5 m，航寬由17.6 m～50 m增大至均不小于50 m。整治后工程河段均滿足四級(jí)航道通航尺度，通航條件顯著改善。

4 結(jié)論

本文針對(duì)瀾滄江曼廳大沙壩河段的實(shí)際建設(shè)條件，按照四級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了整治設(shè)計(jì)，并借助數(shù)模進(jìn)行了整治效果分析，得到以下結(jié)論：

（1）經(jīng)分析論證，擬采用炸礁、疏浚方式清除曼廳大沙壩無(wú)名洲南側(cè)巖盤礁石，其中疏浚區(qū)域長(zhǎng)約480 m，寬約50 m。疏浚區(qū)域底高程為515.0 m。

（2）整治前，研究河段流場(chǎng)散亂，航槽內(nèi)水深淺、流速急，與航道中心線夾角均值達(dá)到9.5°;整治后，疏浚區(qū)過(guò)水?dāng)嗝嬖龃螅行Ш綄掞@著增加，河段流速下降，整個(gè)河段水流結(jié)構(gòu)分布更為平順，水流流向與航道中心線夾角均值下降到7.4°，流態(tài)有所改善。

（3）整治后工程河段航寬、航深顯著增加，整個(gè)河段均滿足四級(jí)航道通航尺度，通航條件顯著改善。工程整治方案設(shè)計(jì)合理，可滿足設(shè)計(jì)要求。

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