长江上游红灯碛水道河床演变分析

黄建宇

摘 要：红灯碛是长江上游典型的卵石滩险，具有急，浅，险的复杂水流条件。自向家坝水电站运行以来，在下游产生新的非恒定流，水位变化剧烈，水流条件复杂。根据多年的测图资料，对比分析红灯碛在向家坝水电站运行后的地形冲淤变化、深泓线变化、滩险演变和典型断面地形变化，得出向家坝水电站的运行对红灯碛河床演变的影响，并提出了相应的整治措施，为红灯碛河道今后的整治提供了参考。

关键词：红灯碛 河床演变 冲淤变化 整治措施

1.河道概况

红灯碛滩位于上游航道里程955.7k m，属井口水道（953.0 -962.0km），系以中洪水险、枯水上急下浅的险滩，滩段处在急弯河段顶点下游，平面呈”S”型的弯曲河势。在上口有一长200m，宽50m的干堆窝纵卧江中，其下又有一系列散乱卵石堆。中洪水期，主流直冲干堆窝孤石，激起大浪和泡漩，流态极为紊乱。枯水期，干堆窝与红灯碛相对峙，水流急乱，纵比降2.6‰，最大流速4m/s，上下行船舶抱碛过紧易在碛边檫浅，过松则有触礁的危险。在下游有青龙碛暗潜，将河床分为两槽。左槽为枯水航道，但水深仅1.8m，航道尺度不够，严重碍航。

兰叙段航道建设工程建上下顺坝，叙泸段一期航道建设工程中，按照Ⅲ级航道2.7m×50m×560m的建设标准疏浚过渡段浅区，并对坝体进行修复，整治效果良好。目前上下顺坝长度分别为158m、334m，坝顶高程分别为目前计算的滩段最低通航水位上1.21m、0.83m。

2.红灯碛水道冲淤变化分析

对比2012年12月与2017年1测图可看出，近年来红灯碛河段整体表现为有冲有淤。主要淤积区位于河道中间和右侧局部位置，里程954.5-955.6km和954.8-955.5km处靠近红灯碛一侧淤积明显，最大淤积厚度达约5m；主要冲刷集中在河段左侧中部和下部局部地区，其中里程954.5-955.6km处靠近金堆子附近河道冲刷明显，冲刷深度达3-10m，里程954-954.2km处冲刷明显，最大冲刷深度达12m，主要原因为受人为采砂施工活动影响。主航槽河段呈现轻微冲淤，变化幅度不大，总体变化较小。

从上述河段河床冲淤变化可看出，除局部位置外整体河段近年来河床冲淤变化较小，向家坝蓄水以来无明显累积性淤积，主航槽内年际间河床地形较为稳定，河床冲淤变化主要受上游来水来沙及人为施工活动等的影响。

3.红灯碛水道深泓线变化分析

在上游向家坝等水电站建成前后，红灯碛河段历年深泓线的平面位置基本上保持稳定，深泓位置和走向基本一致，两条深泓线相互交织，摆动方向左右不定，与当年的来水来沙条件有关，变化幅度不大。但是局部还是有明显变化，里程955.2-955.6km处深泓线向左岸发生了偏移，最大偏移了80多米。除了局部地区，总体而言，近年来深泓纵断面的水深也变化不大，总体变幅在0.5m以内，这说明了枯水主河槽的稳定性。但局部地区仍有明显的变化，对比深泓线的水深，可见在里程954.3-954.5km左右的深泓线水深升高了大概5m左右，表明附近航槽有较大的冲刷。

4.红灯碛段横断面地形变化分析

从2012年和2017年两年典型断面对比来看，红灯碛滩河道断面在工程前后局部有冲有淤，整体变化较大。位于里程955.4km附近的1#断面冲淤变化较大，平距200m附近的右岸局部淤积，淤积厚度在2m左右，平距350-500m附近的河段和主航槽有轻微冲刷，冲刷深度为1m左右。平距500-570m附近的河段局部淤积，淤积厚度为2m左右。平距600m附近的左岸局部冲刷较大，最大冲刷深度达到3m。位于里程954.9km附近的2#断面，该断面有冲有淤，平距240m附近的航槽局部有轻微淤积，淤积厚度在1m以下。右岸地形有局部冲淤，冲淤幅度在1m左右，总体变化不大，只有在右岸边缘局部有较大的冲刷。平距350-550m左右的中间局部地形淤积较大，淤积厚度在2.5m左右。平距550-620m左右的左岸局部地形冲刷较大，冲刷深度最大达5m左右。总体来说，除了局部有较大冲淤外，主航槽河势几年来保持稳定。

5.红灯碛段滩槽变化分析

从2012年至2017年等深线平面位置年际变化可知，红灯碛边滩历年变化不大；左岸岸线总体向岸边金堆子迁移，迁移宽度在50米左右，左侧边滩面积明显减少。红灯碛中部954.7-955km附近的河段处生成了一个宽135m长260m左右的江心滩，红灯碛附近的右岸岸线整体向航槽偏移，里程955.4-955.7km附近岸线向航槽偏移了50多米，里程955-955.4km附近岸线向航槽偏移了80多米，右侧边滩面积增加明显。

红灯碛主航道历年变化不大，2012年主航槽2.7m等深线宽度只有110-275m左右。到了2017年主航槽2.7m等深线宽度达到了125m-445m左右，等深线变宽。2012年主航槽3m等深线宽度只有90-265m左右。到了2017年主航槽3m等深线宽度达到了110-440m左右，等深线变宽。2012年主航槽3.5m等深线宽度只有50m-245m左右。到了2017年主航槽3.5m等深线宽度达到了80m-435m左右，航槽整体变宽。里程954.5-955.4km金堆子附近河段受到人工挖沙等施工因素的影响，形成了一个长670m，宽37m左右的深槽。

6.整治方案和思路

6.1整治思路

该滩的主要碍航特性是浅。右岸红灯碛与左岸金堆子、董坝对峙形成过渡段浅区，浅区100m航宽内最小水深仅1.0m。整治思路为疏浚浅区，并在两岸建设航道整治建筑物，增加开挖区冲刷力度，满足Ⅱ级航道建设标准。

6.2整治方案

此滩主要碍航位置在过渡段浅区，浅区长度为1400m。设计航槽沿深泓线布置，走向与目前航槽基本一致，上行船舶沿董坝上行至金堆子碛脑，过河至右岸红灯碛，沿右岸上行；下行船舶枯、中水期循循河心偏右岸繞蛟鱼嘴下行至干碓窝，入槽后偏左岸金堆子下行。洪水期循河心下行至李家码头，偏右岸绕蛟鱼嘴，转循河心至干碓窝，偏左岸下。

综合考虑航槽布置、浅区的位置和范围以及滩段水流等因素的影响。该滩主要通过疏浚措施对航槽内水深不足的浅区部位进行切除；为保证挖槽的稳定，加高原建顺坝，在左岸金堆子新建顺坝1道，在右岸红灯碛碛翅新建丁坝2道。

6.3工程设计

6.3.1平面布置

疏浚过渡段浅区：疏浚基线距航槽左边缘线15.0m，基线为折线，长1450m，下口考虑对上行船舶的影响。基线距航槽线距离增大至22m。

加高已建顺坝：本次设计保持原坝体平面位置，仅加高坝顶高程和加固坝根结构。

新建顺坝：在金堆子新建顺坝1座。坝体总长307m，坝体顶宽3m，坝头段10m放宽至5m。

新建丁坝：在红灯碛碛翅新建丁坝2座。上丁坝长190m，其中勾头段长37m；下丁坝长109m，其中勾头段长45m。坝体顶宽均为3m，坝头段10m放宽至5m。

6.3.2工程设计

疏浚工程区：疏浚底高为设计水位下3.7m（以疏浚区下游末端设计水位控制）。施工超深0.5m，超宽4m，边坡为1：3。

加高已建顺坝：原建顺坝坝体结构均为抛石坝体+砼坝面，坝顶原设计高程为设计水位上1.21m、0.83m。本次设计将坝顶高程抬高至设计水位上2.5m。迎水坡1：2，背水坡1：3，坝头坡1：4。

新建顺坝：结构为为抛石坝体+砼坝面。坝顶高程为设计水位上2.5m。迎水坡1：2，背水坡1：3，坝头坡1：4。

新建丁坝：结构为为抛石坝体+砼坝面。坝顶高程为设计水位上2.5m；勾头段为平坡，坝头高程为设计水位上2.5m，坝根高程为设计水位上3m。迎水坡1：2，背水坡1：3，坝头坡1：4。

7.结语

长江上游宜宾至重庆航道等级正在从Ⅲ级提升至Ⅱ级，红灯碛作为长江上游重点卵石滩段，应重点研究该滩段的演变、水流特性。通过疏浚、炸礁等航道整治工程措施來改善水流条件、拓宽航槽、以满足Ⅱ级航道的要求，为红灯碛河道今后的整治提供了参考。

参考文献：

[1]毕方全，李晶.长江上游泸渝段航道整治研究[J].重庆交通大学学报（自然科学版），2008，6（3）； 467-469.

[2]涂新民.长江兰叙段筲箕背浅滩航道整治河工模型试验研究报告[R].武汉：长江航道局规划设计研究所，1991.