山区河流枢纽下游河弯滩整治技术研究

晏建奇

(四川省交通运输厅交通勘察设计研究院， 四川 成都 610000)

0 引言

我国山区通航河流中一般都建有枢纽和通航建筑物，且随着我国经济的高速发展，电站开发呈普遍之势，因此，研究山区河流枢纽下游河弯滩的整治技术，最大限度地利用枢纽建成后的有利因素，使枢纽建成后对航道的不利影响降低到最低限度以及今后在我国类似的山区型河流中利用其成果服务于我国水运事业，都具有重要意义。

1 天然河流航道与非恒定流航道的差别

山区河流中的枢纽电站因下泄非恒定流，致使下游河弯滩航道与天然河流下的河弯滩航道特征不同。

（1）日水位变动频繁

（2）滩险断面水位变幅不一致

上下深槽的水位回升幅度大于浅滩脊水位回升幅度，浅滩脊水位回升值是上下深槽幅度的0.5～0.7倍，这种变化特性对行船不利。

（3）航槽水深和槽宽一日多变

大渡河沙乐段平枯水期宽浅型过渡滩滩脊处的峰流水深可达 1.8～1.9m，而低谷水深仅有0.8～0.9m，彼此差值约1.0m。

（4）低谷水位频次多、历时长

平枯水期，电站调峰低谷每日出现，多则3～4次/日，据大渡河沙乐段统计，低于天然流量的低谷水位每年出现约200次，持续总历时约1300h。

（5）枯水期再现中水位

近坝河段，峰谷水位变差大，枯水期电站调峰流量大于天然流量，水位升高，中水位几乎天天有。

（6）滩口处流向多变

峰流通过弯道时，行进流速大，惯性大，流线展直，弯曲半径增大；低谷水位通过时，动能减弱，惯性减小，流线弯折，主流顶冲点上移，水流偏弯贴岸，弯曲半径减少。

（7）水面纵比降多变

平枯水期，水位落差大多集中在浅滩河段，河弯滩尤为明显，因为弯槽糙率大，阻力大，来水受弯道壅阻，河弯水位跌差集中在弯道进口，当峰流通过时，水位回升，纵比降减小，当低谷通过时，水位降落，水面落差集中于滩口，纵比降增大，故河弯滩的纵比降是随峰流的回升而递减，随低谷的下降而递增。

（8）流态多变

低谷水位时，水流扫弯贴岸，泡漩弯水强烈，水流紊动强度大，流态险恶；但当峰流过滩时，主流展直，扫弯水强度削弱，紊动水流减缓。

（9）输沙量减少，水流冲刷力度相对增大

2 山区河流枢纽下游河湾滩岷江长滩治理案例

2.1 滩险特征、整治工程设计

长滩是著名的中枯水浅弯险滩，平枯水期，水流被分割成三支汊，其左汊为弯汊，属主航道，中汊为碛槽，洪水可通航，右汊为40年代的老航槽。长滩受上游枢纽下泄非恒定流影响，具备非恒定流航道的特征。

长滩在历史上曾经过多次整治，由于历史的局限性和长滩河段的多变性，长滩的整治效果不是太理想，该滩的弯、窄、浅、险、急碍航严重，在大件航道的续建整治工程中，长滩便作为整治的重点滩险。

筑坝与疏浚结合，修整河形，减小洪中枯流向交角，导正流向，改善水流条件，增大弯曲半径的整治原则符合该滩水沙运动规律和河床演变的规律。

通过物理模型试验的支持，优化出以洲头坝为特征的治理方案进行实施。

（1）沿设计航线疏浚航槽，切除边滩突嘴，浚深至设计水位以下2.2m（改善水流条件、增大弯曲半径）。

（2）在江心洲筑洲头坝（250m）、洲尾坝（90m）各一条，坝高为设计水位上1.0m（调整分流比、调顺水流、低坝整治）。

（3）在弯槽左侧深槽内建3条潜坝，坝顶水深为设计水位以下3.0m，并将深槽回填至设计水位下3.5m（调整比降、改善流态）。

（4）在长滩进口右侧边滩上建3条短丁坝，坝高为设计水位上1.0m（利用下泄非恒定流枯水期再现中水位，中水位几乎天天有，实行低坝整治）。

（5）将狗钻洞原顺坝坝头段拆除 150m，并将未拆除部分坝顶高程在原有基础上降低1.0m（低坝整治）。

（6）将长滩下口原丁顺坝坝头段拆除110m。

2.2 整治效果

滩下口滑梁水消除，右碛嘴拓宽，弯曲半径增大，险情消除，滩口及滩腰，河槽断面形态平整，水流转向平顺。

3 山区河流枢纽下游河湾滩整治技术

通过对长滩治理案例的分析，结合大渡河沙乐段航道整治工程总结、岷江航道整治工程技术总结以及西部交通建设科技项目黄河四龙至龙湾段航道整治技术研究中河湾滩整治技术的总结，提出山区河流枢纽下游河湾滩整治技术。

3.1 整治原则

（1）掌握电站下泄非恒定流对河弯滩的影响因素

（2）利用非恒定流的有利因素

（3）修整河形，调整河弯半径，改善流态

（4）筑坝与疏浚相结合

3.2 枢纽下游河弯滩的整治设计

3.2.1 利用电站调峰峰流降低坝顶标高实行低坝整治

坝下河段，峰谷水位相差大，日变化频率多（2～3次），当峰流流经弯曲河段时，流线展直，行进流速及水流惯性增大，主流偏向碛槽，这种水流特性对裁弯取直的急、弯险滩来说，可加以利用，即将封弯顺坝坝顶标高降低，这样既可削减坝高，减少工程数量，又能降低堵口段坝体上下游水位差值，减少坝体受力强度，有利于堵坝的稳定安全。

岷江上乌木桩滩为一急弯滩险，整治方案为封弯改碛，右岸建堵顺坝，设计坝高1.0m（高于设计水位）。竣工后，堵口段坝顶溢流水位差约在2.0m左右，横比降大，坝下出现急流、泡漩、水流紊乱，冲蚀河床，堵口段坝体前后溃缺了 3次（缺口宽约40m，深约3m），之后，将堵口段坝高降低0.4m，并将坝根上延至水流转向点上游。通过改建，坝体稳定，未见水毁。

黄河潘家台滩右弯槽堵坝和大渡河死人坝滩左弯槽堵坝，其坝高仅有0.5m，稳定性好。

这种技术处理，既可达到效果，又节省投资、降低堵口段坝体上下游水位差值，有利于坝的稳定。

3.2.2 修正河弯岸线，增大弯曲半径

山区河流的河弯凹岸，在横向环流的长期侵蚀作用下，岸线不规顺，平整度极差。石梁、石咀、孤石、崩崖等或潜没于水下，或出露在江面，弯曲半径小，扫弯水强度大，流态乱，深泓线大多紧贴岸壁，弯、急、窄、浅是碍航的主要要素，通常拟用顺坝封弯或洲头坝分流，配合切嘴、炸礁、疏浚，平整河床等技术措施，达到修正弯道河形，增大弯曲半径，导正水流流向，改善水流流态，提高航道尺度的目的。

3.2.3 枢纽下游河弯滩的施工

（1）利用电站下泄低谷截流堵口

（2）利用电站调峰峰流对河口滩支流的顶托壅水作用来封锁支流汊道（3）利用电站调峰峰流拓深直槽

3.2.4 枢纽下游河弯滩的维护管理

（1）利用调峰峰流疏浚汛期回淤的浅碛、浅包、拦门沙等水深不足的碍航浅区，效果好。

（2）利用低谷水位修补沉陷、断裂、溃缺的堵坝、护岸等水毁工程，施工简便，易操作。

4 结束语

山区河流枢纽下游河弯滩的整治技术难度大，本文通过对山区河流枢纽下游河弯滩治理的工程实践分析，提出了根据中、枯水期流量的改变，充分利用非恒定流的有利因素，降低整治水位，疏浚与筑坝相结合的山区河流枢纽下游河弯滩的整治技术，探索了枢纽下游河弯滩的整治设计、施工、维护管理等方法。

[1]四川省交通厅内河勘察规划设计院.多汊道河流航道整治技术研究

[2]乐山市大渡河航道整治工程指挥部.大渡河沙乐段航道整治工程总结

[3]四川省岷江航道整治工程指挥部.岷江航道整治工程技术总结

[4]四川省交通厅内河勘察规划设计院.岷江不稳定流航道设计最低通航水位计算方法探讨

[5]唐银安、吴学良.白龙江碧口水电站下泄不稳定流沿程变化及其对下游航道的影响.水运工程.1983.2

[6]长江科学院.丹江口水利枢纽库区和坝下游河道治理

[7]周冠纶.川江航道整治

[8]西部交通建设科技项目：黄河四龙至龙湾段航道整治技术研究