彭有峰
湖南省水运建设投资集团有限公司,湖南 长沙 410011
摘要:鱼尾~文经滩是湘江著名的滩险,受人工采砂的影响,存在严重的碍航问题,本文以详细的地形、水文资料为基础,对鱼尾~文经滩滩险特性分析和整治方法进行探讨,分析鱼尾~文经滩的水文特性、地形特征以及河床特征,根据滩险的通航障碍特点,提出了相应的整治方法,研究成果为相似的滩险提供借鉴经验。
关键词:鱼尾~文经滩;滩险特性;整治方法
中图分类号:U617 文献标识码:A
0引言
鱼尾~文经滩群位于湘江下游,由鱼尾滩和文经滩组成,全长5km,鱼尾滩上距长沙市53km,下距濠河口7km,距湘阴县城19km,文经滩上距鱼尾滩2km。本河段中洪水位时属分汊河道,枯水位时左汊断流,是洞庭湖区回水变动区,也是长沙通往省内四大干线的必经之路。
因左右分流,流速减小,水流挟沙能力减弱,每年7~10月份受长江水位顶托,多方面的原因[1-2],导致泥沙沉积,冲刷期短,浅滩水深不足,航宽不够。人工采砂对河床造成较大破坏,改变了本滩左右汊道的中枯水分流比,导致右汊分流比逐渐减少,进而严重影响该河段的航道稳定性。若想彻底解决该滩群严重的碍航问题和航行风险,需要从根本原因分析,并提出相应的解决方法或策略,为相似滩险的治理提供借鉴经验。
1.滩险概况
鱼尾~文经滩群处于铁角嘴至濠河口的微弯河段中,萝卜洲纵贯本滩群,右汊是常年通航汊道,当鱼尾滩水位高于26.0m时,左汊成为中洪水期上行航道,鱼尾滩位于右汊道进口段,文经滩位于右汊道中段。
该河段水量充沛,河流坡降小,浅段主要以浅、窄、弯碍航,无急流险滩,
利用湘江水量充沛的优势,达到冲刷和稳定航槽的目的[3-4]。目前鱼尾滩原浅段消失,仅文经滩浅段存在长约2.5km的浅段,最小水深1.5m,右汊出口段存在碍航问题。长沙枢纽建成后,下游河段的泥沙流量在不断地减少,河流输沙能力存在非饱和状态,导致坝下游河流受到长时间的冲刷,其影响程度和涉及范围由上游向下游逐渐演变,各区间下游河床的时间和空间存在不同。
2.鱼尾~文经滩滩险特性分析
2.1水文特性
鱼尾~文经滩群的水位由洞庭湖支撑。枯水期是分汊河段,演变规律极其复杂。1-6月流量逐月增加,占全年流量的61.2%,最高值14.9%出现在6月[5-6],6-12月流量减少,61.3%的湘江集中在3-7月的5个月内;其余7个月仅为38.7%,该河段年平均值通常为1300-1500毫米。流量与降水量的比值非常接近,年波动大,分布不均。幅度变化从9.5米到13米。洪枯水位含量变化很大,从11.6 m到19.3 m;从7月到9月洞庭湖水位上升。洞庭湖水位越高,顶托的影响越大。这一影响在湘江下游非常明显,随着湘江下游河道的抬升,洞庭湖抬升的影响逐渐减弱。
2.2地形特征
本滩群左岸地势开阔,有完整连续的防洪大堤,堤顶高程35.0m,以上;右岸是低矮的台地山丘,低洼处筑有防洪大堤,堤顶高程35.00m以上,洪水岸线比较稳固[7]。萝卜洲长约为5.0km,平均宽度为350m,洲头高程约为22.0m,高程沿程递增,接近洲尾,高出枯水位约10.0m,,当洲顶高程在30.0m以上时,长有杂草和芦苇。本河段平面形态近似藕节状,萝卜洲洲头上游洪水河宽约为100m,中间放宽到1700m,洲尾下游又缩窄到800m。整治前鱼尾滩浅段位于萝卜洲洲头上游,文经滩则在右汊道中部。
2.3河床特征
文经滩切割右边滩,扩宽航槽,调整航线,最大切宽为100m,挖槽长1610m,由于中枯水期水流进入文经滩后,水面虽较鱼尾滩缩窄,但仍有400m,边滩仍较低平归槽水位偏低。近年来,左汊河床变化较大,河床大幅度下切,且极不平整,右汊河道中也出现了零乱的卵石堆和浅段。
3鱼尾~文经滩滩险整治方法
3.1设计水位
对鱼尾~文经滩而言,受人工采砂的影响,枯水位存在下降的现象,而受到“江湖关系”演变的影响,现如今下降的枯水位得到提升。选用综合历时法整治水位[8],但所依据的水位序列并非越长越好,而是在满足规范要求情况下根据河段水情变化情况进行水文序列长短选择。分别采用造床流量法、优良河段模拟法计算,参考相关流域整治水位的治理案例,并分析鱼尾~文经滩滩群设计水位的变化情况,将长沙枢纽以下河段的整治水位增高水位1.6~2.0m。
3.2改善河道
根据最新测图,对鱼尾~文经滩群的挖槽和筑坝位置进行调整,布置挖槽将萝卜洲右汊进口段及汊道中、下部的浅堆疏通,挖槽底宽90m,进口处布置成喇叭形[9]。取消原鱼尾滩浅段左岸三座丁坝的维修,在萝卜洲右汊进口浅段右侧新筑二座丁坝,并在萝卜洲沿洲脊线布置一座顺坝,在顺坝的右侧筑三座丁坝。萝卜洲左汊进口段新筑二段护滩带,护滩带宽60m,顶高程控制在15.0m,护滩带上面抛四面六边透水框架保护。
3.3整治线宽度
整治线宽度是指在整治水位时,对新河槽的水面宽度重新设计[10],对于冲积性河流来说,整治线宽度和整治水位是相互依存的,理论计算方法归纳起来大致可分为:①经验分析法(优良河段的宽深比为某一数值范围);②水力学法(联解有关水力学方程得到整治宽度公式);③河流动力学方法(根据泥沙运动理论和河床演变规律,考虑河流与河床的相互作用,推导出整治线宽度),历史上湘江下游河道经过多次整治,曾取得过非常好的整治效果,其整治经验要很好的借鉴,因此在本工程中,除了进行理论计算外,主要是参考湘江航道整治的成功经验,确定整治线宽度为280~360m。
4结束语
文章提出鱼尾~文经滩滩险特性分析和整治方法探讨,受人工采砂的影响,导致鱼尾~文经滩航槽不稳定,形成碍航问题,采用综合历时法推求设计水位,对鱼尾~文经滩群的挖槽和筑坝位置进行调整,确定整治线宽度为280~360m,以解决碍航问题。
参考文献
[1]李艳, 刘亚辉, 周勤,等. 东江(河源至石龙段) 航道整治研究技术难点分析[J]. 人民珠江, 2019,40(1):20-24.
[2]周勤. 嘉陵江草街—北碚段航道整治效果及补水需求分析[J]. 水运工程, 2019(7):149-154.
[3]李健, 王平义, 许百强,等. 黄河上游连续弯曲多滩险河道整治方案数值分析[J]. 水利水运工程学报, 2020(2):9-14.
[4]杨轶凡, 余雅雪. 长沙枢纽至芦林潭河段滩险整治效果分析与评价[J]. 湖南交通科技, 2020, 213(02):119-124.
[5]资水干流典型狭窄弯曲航道整治方案[J]. 水运工程, 2020, 575(11):122-125+146.
[6]刘天云. 三峡库尾礁石子急滩成因分析及航道整治[J]. 水运工程, 2019(10):86-92.
[7]刘小兵. 浅谈汉江安康至白河航道回水变动区滩险整治[J]. 价值工程, 2019, 548(36):13-15.
[8]许光祥, 蒋孜伟. 基于极速法的卵石浅滩整治线宽度的确定[J]. 重庆交通大学学报(自然科学版), 2019, 38(12):86-91.
[9]田勇, 孙一, 李勇,等. 新时期黄河下游滩区治理方向研究[J]. 人民黄河, 2019, 41(3):20-24+39.
[10]邵雨辰, 冯佳佳, 陈丹,等. 天然边滩游泳场整治工程泥沙冲淤特性研究[J]. 江苏水利, 2019, 265(5):9-12.