长江上游冰盘碛水道河床演变及整治思路研究

长期以来，对于长江上游山区天然河道的河床演变总体认识为年际冲淤基本平衡，河床总体稳定。但长江上游滩险众多，泸渝段的主要滩险为浅滩，其碍航特征主要表现为水深不足。根据《交运输部水运“十三五”发展规划》，冰盘碛水道航道整治工程建设标准为3.5m×60m×800m(航深×航宽×弯曲半径)。本文在河床演变、碍航特性分析的基础上，提出了该河段由Ⅲ级航道提升为Ⅱ级航道的整治思路。

1.河道概况

冰盘碛水道位于长江上游泸州河段，航道里程878-893km，其上游进口上距泸州市沱江汇合口约16km。冰盘碛水道整体呈东北→东南→西南走向的180°大反弯，其内部有2个小的弯道。冰盘碛水道为典型的山区航道，河床大多由基岩、卵石或卵石夹沙组成，边界条件较坚硬，河道沿程宽窄变化较大，洪水期最窄处约500m，最宽处约1000m；枯水期最窄处仅300m左右。宽阔段常形成江心洲，洪水淹没，中枯水期出露时形成分汊河段。其河势图如图1所示。

该段河道走向迂回曲折，河段平面呈现宽窄不一的典型山区河流特征。其中，冰盘碛位于宜昌上游880.8km，为一介于两弯道之间的过渡段浅险滩，平面上呈“∽”形，下行船舶易触礁搁浅；河段纵向上也呈现典型的高低不平、滩槽相间的山区河流特征。深泓频繁起伏、滩槽频频相间的特征，河段深泓最低约176m，最高近212m，相差达36m。在关刀碛、螃蟹碛等浅段之后，出现两条牛等深沱，接着又有铁匠滩、冰盘碛等浅滩。

这种滩沱相间的河道形态减弱了相邻浅滩的相互影响，对减弱浅滩整治带来的相互影响很有好处。

2.滩段演变及碍航特性分析

2.1.1 河床演变分析

1978年以来，冰盘碛河段深泓线平面位置年际间变化不大，沿河道中央自上而下，最大摆动幅度约70m。深泓线对应的河底高程变化大都在2m内，主航槽稳定。

图1 冰盘碛水道2016年河势图

从1978年到1991年，冰盘碛处的0m水深线向航槽大幅移动，最大距离仅300m，滩面面积急剧减小。整个河道3.5m等深线宽度在这时期增加，上下游贯通。新建丁坝后过水断面急剧增大，水流流速在坝后调整，产生涡旋，使得紧邻坝后的附近滩段被冲刷。新路碛附近的3.5m等深线在1978年后纵向上向上游迁移，3.5m等深线宽度也有增加。一方面是因为丁坝修筑后主槽流速增大，冲深和拓宽了河槽；另一方面是因为疏浚冰盘碛碛翅，直接加大了此处水深。里程880.5km处断面右侧淤积明显，这是修建丁坝后此处泥沙淤积所致。丁坝水毁后，3.5等深线坝前迎水面前的凸向丁坝缺口处，丁坝背水面的3.5m等深线向下游移动，坝修复后3.5等深线移动方向与之前相反。

2007年至2016 年，受挖沙影响，冰盘碛滩面面积急剧萎缩，0m等深线已退至接近右岸位置，新路碛消失。3.5m等深线变得散落杂乱，新路碛处的最小3.5m等深线宽度由33m左右增至100m。879km-881km范围内断面滩槽形态发生变化，在原有河槽的右侧出现一个副槽。

冰盘碛河段整体表现为轻微冲刷，局部有冲有淤。主要冲刷区位于冰盘碛滩面，冲刷深度大多在5m以上，局部甚至达到10m以上。主要淤积区位于897km处的冰盘碛下游侧，淤积深度5m以上；焦滩上游侧河槽中部也有明显淤积，平均淤浅3m左右，局部超过5m；里程881.3-882km新路处的水函附近也有明显淤积，平均淤深3m左右。

2.1.2 碍航特性分析

该滩主要碍航原因是上浅下险，枯水期新路碛把河道分为左右两汊，主航道内水深较浅；在新路碛与冰盘碛之间有一过渡段浅埂，最浅水深约1.8m左右。滩段下游由于冰盘碛碛翅伸入江心，碛顶高程零上1.0m左右时，水流在冰盘碛脑受到阻滞，折向左岸，形成横流，水位愈枯愈汹，在其左边又有垫舵石等暗礁潜伏；下游左岸有垫舵石，水流紊乱，航道弯窄，下行船舶易触礁搁浅。根据最新测图，其3.5m等深线仅有45m宽，不能满足建设尺度要求。

3.整治思路和方案

3.1 冰盘碛

根据自身河段特性，冰盘碛上游存在大面积的浅区，下游垫舵石威胁船舶航行。浅区主要由水流分流所形成，主要整治思路是疏浚浅区，炸除垫舵石礁石，修建整治建筑物，增大航槽内的枯水流量，集中水流冲刷航槽。

综合考虑航槽布置、浅区位置和范围以及滩段水流等因素的影响，滩段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，布置相应的整治建筑物。根据不同的整治建筑物布置形式确定方案。

3.1.1 疏浚工程

疏浚基线沿主航槽方向布置，控制基线累计长度约1280m，疏浚新开槽挖槽宽度按照100m控制，并对进出口根据船舶航行需求适当放宽，基线最大宽度按照疏浚基线距离航槽边线30m进行控制。冰盘碛疏浚区航道里程范围为881.4-880.0km，疏浚水深为设计水位下3.7m，疏浚施工超深0.5m，超宽4m，边坡1：3。

3.1.2 整治建筑物工程

①在铁匠滩尾新建一道顺坝，长230m，设计水位为215.428m，整治水位为设计水位上2.5m，坝头高程为217.928m，用于增加浅区流速，有利于泥沙冲刷。

②加高原有丁坝冰盘碛脑勾头丁坝至整治水位2.5m，坝头高程217.900m。原丁坝加高有利于增加坝体对水流的控导作用，延长浅区冲刷历时，有利于维持挖槽稳定和设计航槽水深。

③以上丁坝（顺坝）坝顶宽3.0m，坝体迎水坡坡比1：1.5，背水坡坡比1：2，坝头坡坡比为1：3，坝顶纵坡为1‰。

4.结语

冰盘碛水道浅滩演变遵循“洪淤枯冲”的规律，深槽表现为“洪冲枯淤”；受河床组成及边界条件的约束，河岸、深泓、滩槽以及河势均基本稳定，河床年际间变化不大，年内冲淤演变较为明显。冰盘碛、螃蟹碛、瓦窑滩河段都存在不良流态、航槽窄浅、礁石林立等现象，船舶航行安全问题突出。各滩段经过工程整治后，航道水流地形条件得以改善，但按拟建设的航道标准(3.5m×60m×800m)，仍需增加航道水深。

近年来冰盘碛水道采砂量较大，而采砂活动引起河床演变及航道条件变化有一定响应过程[3]，随着上游溪洛渡、向家坝等梯级枢纽蓄水运行，河段来水来沙条件将调整变化，这些都会对河床地貌

造成较大的变化。今后应进一步加强对采区河段河床演变的观测和分析。