长江宜宾至重庆段航道治理关键技术研究报告简本

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1、长江宜宾至重庆段航道治理关键技术研究报告简本1 概述1.1 研究的总体目标（1）针对叙渝段航道的典型卵石滩险，本项目的研究成果将提出较好的工程治理方案，从而解决依托工程中复杂卵石滩险的治理问题，达到预定的整治目标，为叙渝段384km的级航道全线贯通创造条件。（2）提高依托工程设计质量，增强依托工程整治效果，并通过本项目的研究，制定叙渝段航道在整治后长期保持整治效果的措施，从而降低工程维护成本20%以上。（3）加快叙渝段航道进一步开发利用的进度，缩短前期工作周期30%左右。（4）总结叙渝段复杂卵石滩险的卵石运动规律、河床演变趋势、碍航成因、整治原则、整治方法等，对以前的研究成果进行较好的补充，山

2、区河流同类滩险整治提供良好的技术参考。（5）为卵石河床演变与整治理论发展提供新经验，推动科研成果转化为现实生产力，推动航道治理技术创新和技术进步，创造良好的社会效益。（6）本项目的研究成果总体上达到国内领先水平，关键技术部分达到国际先进水平。1.2 研究的主要内容本项目主要通过调研分析、数学模型计算、物理模型试验、船模试验和实船试验等手段，在上游金沙江建库的条件下，研究长江宜宾至重庆段复杂卵石浅险滩、枯水卵石急滩的卵石运动规律，提出技术可行、经济合理的治理方案。1.2.1 专题一研究的主要内容专题一以铜鼓滩为典型滩险，通过数学模型和物理模型相结合的方法研究叙渝段卵石浅险滩整治技术。铜鼓滩是长江

3、叙渝段主要浅险滩之一，也是依托工程叙泸段航道建设工程的重点整治滩险之一。铜鼓滩处于两反向河弯间的过渡段，上浅下险，航道弯曲狭窄，1993年曾通过疏浚和炸礁拓宽加深了枯水航槽，但近年来上口的铜鼓子浅区淤积严重，水深不足而碍航。1.2.2 专题二研究的主要内容专题二以斗笠子滩为典型滩险，通过物理模型试验、船模研究相结合的方法研究叙渝段卵石急滩整治技术。斗笠子滩是长江叙渝段著名枯水急滩，也是依托工程泸渝段航道建设工程的重点整治滩险之一。斗笠子在历史上虽然进行过多次整治，但效果均不理想，往往整治后2至3年滩势重新恶化，本专题在已有研究成果基础上，结合工程实施情况和整治效果进一步归纳和总结斗笠子滩的整治

4、思路、整治原则、整治方法等关键技术。1.2.3 专题三研究的主要内容本专题的主要研究内容如下：金沙江建库对叙渝段航道水流、泥沙运动的影响研究，金沙江建库对叙渝段航道的总体影响研究，金沙江对叙渝段典型滩险的航道条件影响研究。2 长江叙渝段典型卵石浅险滩的整治技术研究卵石浅险滩是长江叙渝段的主要碍航滩险。铜鼓滩、神背嘴、风簸碛等卵石浅险滩均为枯水期重点碍航浅险滩，水沙运动条件复杂、航道尺度不足、航行水流条件较差。各滩险在19871996年间进行过整治，但由于各种原因，没有达到良好的整治效果。为此，进一步总结川江卵石浅险滩的航道整治经验，研究卵石浅险滩的河床演变规律和整治技术，为项目依托工程铜鼓滩的

5、航道治理提供技术支撑和科学依据具有重要的意义。2.1 山区急弯放宽河段的水力特性试验研究山区河流急弯放宽河段大多形成分汊河型，其碍航特征表现为弯、浅、险，是山区河流整治中最为复杂的河型之一，其成滩机理复杂，整治难度较大。要彻底整治好这类滩险，必须深入研究碍航滩险的水流运动特性、卵石运动规律、河型变化和形成机理、河床演变趋势，才能制定出经济合理的整治方案。因此，采用概化的物理模型对这类急弯放宽河段的水力特性进行专门试验研究是十分必要的。通过对试验结果的分析，得出山区急弯放宽河段的水力特性如下：2.1.1 弯道水面的横比降（1）横比降最大值出现的位置一般在河道是等宽的时候，即放宽率1时，横比降由弯

6、道进口沿程逐渐增大，到达弯顶附近，横比降达到最大值，再向下游又逐渐减小。当较大时，最大横比降的位置一般出现在弯道进口至弯顶段，也就是说当下游河道放宽后，会使横比降的最大值的位置向弯道上段移动。横比降的最大值出现的位置还随着水流强度的变化而有所不同，在同一个弯道中，当弗汝德数较大的时候，横比降的最大值出现在弯道中间稍向上偏的位置，但是当减小到很小时，其最大值出现的位置会在弯道的进口。2.1.2 弯道水面的纵比降水面的纵比降和流速是工程应用中最关心的两个水力要素，对于山区通航河流来说，一般都会规定航道内流速和局部纵向比降不能过大。由于水面横比降的影响，水面纵比降沿横向的分布是不均匀的，同一断面上，

7、凸岸和凹岸之间的纵比降差别很大，方向也往往是不同的；纵比降沿纵向的分布往往也是正负相间的，最大比降出现的位置，是与横向环流的充分发展、使最大流速区由凸岸移向凹岸，从而产生的局部加速区有关。凸岸纵比降的最大值在较大时，均出现在弯道进口段，当减小的时候，会向下游转移，出现在弯顶段。而凹岸纵比降的最大值，一般都出现在弯道出口段，但是当弯道进口附近水流惯性很大，弯道中心半径也很大时，弯道出流顺畅，在凹岸沿程都没有负比降的发生，这种情况下就有可能出现在弯道进口处。2.1.3 水流的分离区当水流沿弯曲的管道或明渠流动时，有时水流会脱离固体边界，在主流和固体边界之间形成漩涡，这个区域称为水流分离区。 2.1

8、.4 推移质的淤积带推移质的淤积和水流在横断面上的流速分布关系很大，流速如果大于起动流速，推移质会继续运动而不会落淤，如果某区域流速过小，推移质也无法进入到该区域，则该区域也就没有推移质的淤积。外形上，淤积区的外边界的线形和回流区的边界形状在弯道段很相似，基本接近弯道的外形。出了弯道以后，回流区的边界会向内收缩，而淤积区的外边界会向外扩散。总的来说，淤积区至内岸的最大距离的变化规律基本上和回流区的宽度变化是一致的，都是随着的减小而增大的。推移质在淤积的过程中，其颗粒的大小在横向的分布，从河心到凸岸呈现出由大到小的分布规律。2.2 铜鼓滩治理措施研究表2-1 左、右槽整治方案技术、经济比较表试验

9、方案工程内容整治效果工程量（m3）综合评价左槽修改7方案疏浚航槽3.5m80m。筑3江心顺坝，长600m，坝高设计水位上2m，坝头段长120m为缓变坡32.5，坝头嵌入河床。筑齿坝：4、5、6齿坝分别长55m、46m、40m，坝高设计水位上2m，坝头坡15。1、上、下深槽平顺衔接，航槽规顺，水流平稳，流速、比降满足航行要求，挖槽稳定，航道条件根本改善。2、挖槽设计合理，断面系数大于9，航行阻力较小，符合规范要求。3、上游水位将降低0.01m，整治工程对相邻浅滩影响甚微。4、整治效果良好，适应航运发展要求。5、工程量及投资较右槽方案大。挖槽：211200筑坝：37080整治效果良好，航道条件根本

10、改善，建议作为该滩的整治方案，供设计参考。右槽修改2方案疏浚铜鼓子浅区和碛翅边缘，疏浚底高程为设计水位下3.2m。董碛坝尾筑丁坝群：右槽1、2、3丁坝分别长128m、66m、40m，坝高设计水位上2m。下深槽筑4丁潜坝，丁坝长33m，坝高设计水位上2m；潜坝长55m，坝顶水深设计水位下6m。1、右槽进口铜鼓子浅区挖槽稳定，该滩“上浅”问题基本解决，但中、下段碛翅边缘疏浚区仍有泥沙回淤，该滩“中弯、下险”状况改善有限。2、受河势、滩情限制，该方案难于根本改善该滩的航道条件，对航运发展要求的适应性较差。3、相对于左槽方案而言，具有工程量及投资较小的优势。挖槽：63200筑坝：23400工程量较小，

11、但整治效果不及左槽方案，可作为该滩整治工程设计的比选方案。2.3 卵石浅险滩整治技术总结2.3.1 整治原则（1）根据弯曲分汊卵石浅滩的滩势（浅、险）及碍航性质，分清主次抓住病根， 有针对性地按制定整治措施；（2）长江叙渝段弯曲汊道浅滩枯水航槽弯浅、通航水流条件较差，在航行条件难以彻底改善时，可开辟顺直碛槽通航；（3）新开顺直碛槽宜采取窄深型航槽疏浚与筑坝相结合的枯水整治方法，以维护挖槽稳定。2.3.2 通航整治汊道的选择卵石浅滩弯曲汊道在整治前的枯水航槽，存在浅、弯、险等问题；碛槽较为顺直、枯水宽浅，年内冲淤变化不大。（1）受河势条件的制约，弯曲汊道的航道弯曲半径较小，流态紊乱，通过整治航道