巩志波 楚宝庆 刘臣
摘 要:图们江是中朝界河,图们江江上游是图们市旅游发展的引擎与发动机。针对图们河段碍航问题,首先对河道特征及碍航特点进行了分析,确定了航道维护措施为“疏浚”,航道走向布置原则为“利用深槽、走向平顺、改善流态、不对堤岸安全产生影响”,然后给出了满足标准规范要求的维护方案,最后对维护方案通航水流条件进行了分析,为类似研究提供了科学参考。
关键词:通航条件;流态;水面比降;航道底坡
中图分类号:U615 文献标识码:A 文章编号:1006—7973(2021)04-0117-03
吉林省图们市位于图们江下游左岸,市区河段有铁路、公路与朝鲜相通,是我国对朝鲜的第二大陆路口岸。
图们市地理位置得天独厚,是镶嵌在图们江畔的璀璨明珠,具有“图们江畔第一城”之美誉,图们江江上游是图们市旅游发展的引擎与发动机。图们市旅游码头位于图们市区,旅游码头至上游铁路桥河段是水上旅游的核心河段,但由于河床變化,近年船舶已不能通过公路桥抵达铁路桥, 为此对该河段进行通航维护性治理。
1河段现状通航条件
1.1河道特征
图们江图们旅游码头核心航道段上起图们铁路桥、下至旅游码头河段微弯,枯水河宽基本介于30~60m,水流基本自南向北流。图们城区处于图们江西岸,岸边堤防完整,岸坡多为砌石和树木,河床基本为卵石覆盖。
1.2 航道条件
图们江冬季冰封,河道冰封前和解冻后发生流凌,畅流期为4月~11月。图们江图们航道段通航等级为内河Ⅶ级,航道尺度为24×0.70×130m(航宽×航深×曲率半径)。图3为航道现状设计通航流量下水面线和地形纵剖面,水位和地形沿程变化具有下述特点。
(1)水位受局部地形控制明显,距常年水尺300m(旅游码头)、600m、850m(公路桥)、1400m(铁路桥)为明显大比降河段,铁路桥至旅游码头河段水面总比降为2.10‰。
(2)碍航基本出现大比降河段,航道最大水深1.75m、最小水深0.22m、平均水深0.74m,水深小于0.70m。其中最小水深出现在公路桥上游,碍航河段占比为55.9%。
2维护方案
图们江为界河,根据河段特点,确定航道维护措施为“疏浚”,航道走向布置原则为“利用深槽、走向平顺、改善流态、不对堤岸安全产生影响”。
2.1平面尺度设计
图们江图们航道段通航等级为内河Ⅶ级,航道尺度为24×0.70×130m(航宽×航深×曲率半径),考虑通航需求,研究对上游船舶调头区、公路桥桥区航道、下游旅游码头回旋水域进行了专项设计,设计依据《河港工程总体设计规范》[1]和《内河通航标准》[2]进行。
2.1.1上游调头区
旅游船出发和最终停靠码头均为图们旅游码头,为此在航道上游设调头区。调头水域平面尺度:垂直水流方向宽度27 m,顺水流方向长度40m。
2.1.2趸船下游回旋水域
旅游码头为趸船,趸船尾部为旅游船顶靠泊位,设置旋转水域。趸船下游回旋水域直径27m。
2.1.3公路桥桥区航道
图们公路桥位于河段中部,疏浚方案按双孔通航设计,桥区河段航道走向与桥墩轴线平行。桥区河段枯水河槽顺直,考虑桥区航道与上下游航道的衔接,设计时桥区河段航道顺直段长度上游取50m、下游取30m。
2.2航道底坡及挖深设计
河道航深不足基本出现在大比降河段,考虑便于施工,结合水面线和地形沿程变化特点,航道疏浚采取“分段统一底坡”控制,底坡等于河段水位比降。设计将河段分成4个子河段,子河段节点基本位于水位上下游比降突变的交点(深水)处,表1和图4为节点航道控制底高程和航道底坡,航道纵向底坡介于1.5~2.6%。
3方案效果分析
3.1 水位水深
表2为航道工程前后水位与水深统计,图5为航道工程前后水位和航中线地形纵剖面图。
3.1.1水深
工程后航道最小水深0.72m,平均水深0.82m,水深全部大于0.70m,满足通航要求。
3.1.2水位
上游比16水尺处水位降落0.05m,疏浚对上游影响有限;水位降落最大0.41m、平均0.22m,水位降落利于防洪,同时水位降落减小了局部河段水位差,利于船舶航行安全。
3.2流速流态
3.2.1流速
表3为工程前后流速及其变化,流速工程前介于0.04~2.21m/s之间、平均1.06m/s,流速工程后介于0.51~1.63m/s之间、平均1.21m/s。工程后最大流速1.63m/s流速,流速大小不影响船舶正常航行;工程前后比较表明,小流速增大,大流速减小,沿程流速变幅减小,利于船舶航行安全。
3.2.2流态
图6为调头区、公路桥桥区和图们旅游码头河段流场[3]。工程后水流归槽明显,航道处于主流区、航道走向与水流流向基本一致、水流流向与上下游连接平顺,无不良流态。
码头水域流速横向分布均匀、纵向分布变化小、水流流向与航道走向一致,无影响船舶航行和调头转向的不良流态。
4结论
(1)河段水位受局部地形控制明显,地形隆起处上游水面缓、比降小,地形隆起处及其下游水面陡、比降大,碍航原因主要为水深、航宽不足,碍航出现在局部大比降河段。
(2)维护方案实施后,航道水深大于0.70 m、流速介于0.50~1.65m/s,水流流向与航道走向基本一致,无不良流态,通航水流条件满足通航要求。
(3)航道布于深槽,维护方案实施后水位降落对防洪有利;上游水位降落0.05m,工程对上游影响有限。
综合分析表明,航道维护方案实施后,航道通航条件优良,对防洪无不良影响,对河道上游工程也影响有限。
参考文献:
[1] JTJ212-2006,河港工程总体设计规范[S].
[2] GB50139-2014,内河通航标准[S].
[3] 刘臣,杨宗默.海南环岛游公路昌江大桥通航水流条件分析[J].中国水运,2020,20(10):9-11.