单纯疏浚技术在长江上游卵石浅滩整治中的应用

何艳军，马李伟，何 旭，杨祥飞

（1. 长江重庆航运工程勘察设计院，重庆401147；2. 重庆交通大学，重庆400074）

长江上游宜宾至重庆河段，长384 km，航道等级Ⅲ级，航道尺度2.7 m×50 m×560 m（水深×航宽×弯曲半径），通航由1 000 t 级船舶组成的船队［1］。长江上游为典型山区河流，河道起伏曲折，宽窄相间，河床主要由卵石夹砂和岩石组成［2］。在宽谷河段，边滩较为发育，在某些特殊放宽段，更有心滩或江心洲形成。在这些河段内，常有卵石浅滩出现［3］，尤其在两反向弯道间的过渡段或较宽阔的顺直段易出现过渡段浅滩。

过渡段浅滩的基本型态为上、下边滩，上、下深槽与期间隆起的浅脊所构成。根据浅滩不同的河床形态，过渡段浅滩可分为正常型和交错型两种。正常型浅滩的上、下深槽尖端相对，多位于较顺直的河段中；交错型浅滩的上、下深槽相互错开一定距离，一般位于宽阔或不规则的河道中。

过渡段浅滩具有顺直放宽的特点，因而汛期淤积，汛后虽有冲刷，但仍达不到水深要求，常需通过筑坝束水，以促进浅区冲刷。正常型过渡段浅滩的水流较平顺，浅区一般较短，主要是采取筑丁坝的整治措施，缩窄河床断面，将主流挑入航槽，加大冲刷流速，以达到要求的航道尺度，例如川江的燕子碛、冰盘碛。而交错型过渡段浅滩浅区一般较长，且河床弯曲，横流大，流态坏，常需采用多种整治建筑物进行综合治理，例如川江的小米滩、秤杆碛。

1 浅碛子滩险概况

浅碛子位于宜昌上游741.5 km，为一枯水浅滩（图1）。该滩紧临重庆港江津兰家沱港区，处在一急弯河段，左岸有浅碛子卵石碛，浅碛子的顶部平均高程约为设计水位下1.5 m，枯水期小型船舶可在其上通行；在该滩的右岸有干坝子卵石碛，其顶部高程在设计水位上1～5 m。

该滩所在河段在平面上呈两头窄、中间宽的型态。在枯水期，滩险上段的河宽约为450 m，中段河宽约为750 m，下段河宽约在270 m；在中水期，滩上段河宽近600 m，中段河宽约780 m，下段河宽约480 m，在洪水期，全滩段河宽均达800 m 以上。洪水期整个河段较宽，砂卵石容易淤积，而中枯水下段河床较窄，产生壅水，汛期淤积物不能全部冲刷，达不到要求的航行水深而形成过渡段浅滩。

该滩整治前滩段内平均比降0.84‰，局部最大比降2.59‰。滩段内最大流速2.1 m/s，平均流速0.99 m/s。

2 浅碛子碍航情况

浅碛子滩河床比较稳定，仅在上游左岸的浅碛子和下游右岸的干坝子之间有一浅埂，最小水深仅为设计水位下2.5 m，不能满足2.7 m 的设计水深，设计代表船型枯水通过本滩段需要减载通行。对多次测图成果进行分析发现，该浅埂多年如此，其水深基本保持在2.5 m 左右。为了进一步了解浅区河床质，在此处进行了地质钻探，从钻探结果来看，该浅埂主要由较为紧密的大粒径卵石、砾石构成，卵石粒径一般为20～50 mm，部分卵石粒径达200～400 mm，水流很难对其进行自然冲刷。由于该滩紧临兰家沱港区，来往船舶密度较大，且该河段船舶逐渐大型化，该浅区的存在，必然对船舶的航行、掉头、靠泊构成阻碍。

3 浅碛子整治方案

为了较好地解决浅碛子滩枯水期水深不足的碍航问题，在工可研究阶段进行了数学模型研究，主要考虑在进行浅区疏浚的同时，在右岸建3 条丁坝以稳定航槽疏浚区。数模计算结果表明，此整治思路是可行的［4-5］。

根据浅碛子滩实际的演变情况以及经多方专家反复研究，该滩位于三峡工程175 m 蓄水位的变动回水区末端，来水来沙条件复杂，认为在右凸岸建设丁坝，整治建筑物不在主导河岸，不具理想的束水攻沙效果，即使有整治效果但并不会很明显，且筑坝工程量也较大，不经济。通过分析发现该滩卵石粒径颗粒较大，历史上未进行过疏浚。因此，治理措施最后定为仅采用单纯的疏浚技术对浅碛子和干坝子间的浅区进行疏浚（图1），为保证整治效果，考虑20 m 的备淤宽度和0.3 m 的备淤深度［6－7］，则疏浚挖槽宽度为70 m，疏浚深度为3.2 m，使其满足Ⅲ级航道的通航标准。挖槽位置适当偏右，疏浚基线顺应主流与上、下深槽平顺连接。工程疏浚123 300 m3。

图1 浅碛子滩段示意图及整治方案布置图Fig.1 Sketch of Qianqizi shoal reach and regulation scheme layout

4 浅碛子整治效果分析

（1）整治后航行条件的变化。浅碛子滩2007 年采用单纯疏浚过渡段浅区的治理方案后，通过测图和实际运行情况得知，航道水深达到3.2 m 以上，满足设计尺度要求，设计代表船型枯水通过本滩段不再减载通行。

（2）整治效果分析。浅碛子滩整治后，疏浚区回淤量很少，目前疏浚区水深达到3.2 m 以上，浅区航宽航深均得到增加。经与施工前比较，疏浚后，上深槽有所冲深，疏浚区上端处目前达3.3 m 水深，且向左侧移动，有由错口型浅滩向正常浅滩发展的趋势。在疏浚区的左侧也有约30 m 宽的区域满足3.2 m 水深的要求。航槽内水流流态较好，根据2007 年12 月测图，枯水期测得疏浚区流速1.94 m/s，滩段最大流速1.98 m/s 左右，最大比降1‰，既能保证航槽的冲刷力度，又满足滩段航行要求。

从整治的效果看，本滩虽然没有采取丁坝等整治建筑物进行整治，而只采用了单纯疏浚技术，但是实践证明，其整治措施是成功的、合理的。分析浅碛子滩的滩险特征，主要是其浅区水深不足较小，河床质卵石粒径相对较大且紧密，多年相对稳定，由此在设计阶段只进行了单纯疏浚措施，实践证明是成功的、合理的。

5 单纯疏浚技术适用滩险分析

长江上游的过渡段浅滩中，采用单纯疏浚技术的还有1987 年整治的水师坝浅滩［8］及2008 年整治的黑石碛卵石浅滩［9］。

5.1 水师坝浅滩的整治

水师坝位于宜昌上游778.5 km，系枯水浅滩。纵卧江中巨大的水师坝卵石碛，将江床分为两槽。左槽水浅槽窄，枯水期不通航，右槽为枯水主航道（图2）。由于水师坝碛脑浅嘴向江中延伸，进口处水深不足，浅区长达600 m，最小水深2.5 m，加之水师坝碛脑与右岸突入江中的对夹石对峙，航道弯窄，水流急乱。枯水期，水流在水师坝碛脑产生较强横流，使碛脑浅段航槽日趋变浅，影响通航。

图2 水师坝滩整治方案布置图Fig.2 Regulation scheme layout of Shuishiba shoal

图3 黑石碛滩整治方案布置图Fig.3 Regulation scheme layout of Heishiqi shoal

该滩枯水航深与设计水深相差不多，浅区不太长，流速达到2.2 m/s，比降为0.5‰。为解决该滩水深不足问题，1987 年对水师坝浅滩进行了整治，整治方案为疏浚碛脑暗嘴，挖深拓宽航槽。施工后，消除了横流、挑流，水流平顺，浅区流速从整治前的2.2 m/s 增至2.4 m/s，水深增大，航槽稳定。该滩从1987 年采用单纯的疏浚整治后至今，航道水深一直满足设计尺度要求。

5.2 黑石碛浅滩的整治

黑石碛滩上游河道较窄，河势较为顺直，汛期水流挟带的泥沙在该滩两岸的卵石碛顶和碛翅淤积，汛后水位下降，水流逐渐归槽，汛期淤积的泥沙大部分被冲走，年际冲淤基本平衡，但若遇到来沙量较多的年份，滩段两侧的卵石碛将会出现较多淤积，从而造成次年有效航道尺度减小。工程实施前，枯水期“浅”是滩段主要的碍航特征。由于左岸小过兵滩碛头和右岸黑石碛碛翅均向江中淤积发展，滩段满足2.7 m 水深的航道宽度为35 m 左右，不能够满足Ⅲ级航道的尺度要求，上下行船舶过往容易在此处擦浅。

考虑到黑石碛滩段碍航浅区位置较为固定，河道顺直，航道条件相对较好，碍航程度并不严重，为此确定整治方案是疏浚黑石碛和小过兵滩两者伸入航槽的碛翅，拓宽加深航槽，同时考虑一定的备淤深度和备淤宽度（图3），目的在于确保工程完工后航道尺度满足Ⅲ级航道标准。工程疏浚32 900 m3。

实测地形资料和船舶适航试验成果均表明，工程实施后，航道水深增加，航道尺度达到设计要求，水流条件也适合现行船舶航行。整治效果较好，达到了预期治理目的。

5.3 单纯疏浚技术适用滩险分析

单纯疏浚技术指的是，不修建整治建筑物，而仅采用挖泥船或其他机具以及人工挖除碍航的卵石堆积物或浅碛，增加航道水深的措施［10-11］。通过疏浚，航道尺度即刻增加，通航条件即可改善，不需要大量的工程材料和人力，不会引起不良后果。

通过对上述3 个浅滩的滩险特性及治理方案进行分析和总结，得出适用于单纯疏浚技术进行整治的滩险为：（1）主要为一般过渡段卵石浅滩，常位于卵石碛附近的浅区或2 个卵石浅滩之间的过渡段浅区；（2）浅滩位置河面较为宽阔，河床较为稳定，多年来浅区位置相对固定；（3）浅滩碍航成因相对简单、碍航程度不大，水深虽不满足要求，但与要求水深相差较小；（4）浅滩河床质卵石粒径相对较大且比较紧密，水流很难对其进行自然冲刷。

6 结语

（1）浅碛子滩在疏浚后，虽未采用筑坝的整治措施，但在经过一个水文年后，疏浚区稳定，且上深槽向下游和左侧方向发展，有由错口型浅滩向正常浅滩发展的趋势，这对该滩险向消除浅区方向的发展非常有利。水师坝整治20 多年来，航槽一直保持稳定，水深满足要求；黑石碛滩在疏浚后，虽未采用筑坝的整治措施，但在经过一个水文年后，疏浚区稳定，且上深槽向下游和左侧方向发展，这对消除浅区非常有利。实践证明，浅碛子、水师坝和黑石碛滩采用单纯的疏浚措施进行航道整治，是成功的、合理的。

（2）针对碍航成因相对简单、碍航程度不大的一般过渡段卵石浅滩，如果浅区相对稳定，滩段不是特别长，河床质卵石粒径相对较大且紧密，可采用单纯疏浚的技术对该浅滩进行整治，以保持疏浚区的有效水深。

［1］GB50139-2004，内河通航标准［S］.

［2］长江航道局.川江航道整治［M］. 北京: 人民交通出版社，1998.

［3］余文畴. 长江河道演变与治理［M］.北京: 中国水利水电出版社，2005.

［4］长江重庆航运工程勘察设计院.长江干线泸州纳溪至重庆娄溪沟航道建设工程初步设计［R］. 重庆：长江重庆航运工程勘察设计院，2004.

［5］重庆交通学院.长江上游浅碛子滩险航道整治数学模型研究报告［R］.重庆：重庆交通学院，2003.

［6］赵至舟. 长江上游弯曲放宽河段卵石浅险滩航道整治［J］. 港工技术，2010（4）: 29-32.ZHAO Z Z. Regulation Measures and Effect Analysis for Pebble Shoals in Bending and Widening Reach in Upper Course of Yangtze River［J］. Port Engineering Technology，2010（4）: 29-32.

［7］王高山，王平义，喻涛，等. 川江金钟碛滩整治效果研究［J］. 重庆交通大学学报：自然科学版，2011（1）：124-129.WANG G S，WANG P Y，YU T，et al. Research on Regulation Effect of Jinzhongqi Shoal in Chuanjiang River［J］. Journal of Chongqing Jiaotong University：Natural Science，2011（1）：124-129.

［8］长江重庆航道工程局勘察设计所.长江重庆到宜宾河段滩险整治情况资料集（1953-1999）［R］.重庆：长江重庆航道工程局勘察设计所，2000.

［9］长江重庆航运工程勘察设计院.长江干线宜宾合江门至泸州纳溪航道建设二期工程初步设计［R］. 重庆：长江重庆航运工程勘察设计院，2007.

［10］何文社. 川江卵石推移质输移的随机性［J］.四川大学学报，2005（3）：17-20.HE W S. The Stochastic Nature of Gravel Bed Load Transport in Chuanjiang River［J］. Journal of Sichuan University：Engineering Science Edition，2005（3）：17-20.

［11］徐金环.航道整治［M］.北京：人民交通出版社，2011.