航道整治工程切滩论证分析

樊林林

摘 要：本文采用数模等技术手段，从对堤防、河势、通航等方面的影响，分析大陈湾弯道切滩方案，综合比选出切滩最优方案。

关键词：航道;切滩;方案

1 概述

某航道整治工程中，在大陈湾处有一弯道，弯曲半径不满足航道通航尺度要求，拟采取切滩等整治措施。

2 设计方案

2.1 现状描述

本段航道平面线型呈Ω型连续弯道，弯曲半径约250 m，弯道间直线段距离约180 m，不满足设计代表船型航行尺度要求。老河道河槽底宽约50 m，底高程10.5 m～11.5 m，设计低水位14.37 m，常水位约17.8 m，常水位水面宽100 m～

130 m宽。河中滩地呈自然状态。河道两岸均有防洪堤，防洪标准为20年一遇，堤顶高程为21.5 m～22.2 m，堤顶宽度为5 m，边坡1：3，岸坡无护砌。

2.2 工程措施

方案一：沿着原水利治理裁弯后留下的老河道进一步浚深，疏浚底宽50 m，底高程11.17 m，边坡1：3.5。疏浚后对左右两岸进行岸坡防护。利用部分陆上开挖土方加固左侧堤防。疏浚土方约30万方，护岸长1.9 km。

方案二：对弯道按照330 m半径进行切滩。为避免留下水下浅滩，将右侧开挖至老河道，开挖后对左侧岸坡进行防护。疏浚土方约95万方，护岸长1.0 km。

3 影响分析

3.1 对堤防的影响

对方案一开挖后的岸坡进行岸坡抗滑稳定及渗流验算，通过计算，开挖后左堤各工况下抗滑稳定、渗流稳定均满足要求，结构安全。

3.2 对河势及通航水流的影响

通过建立二维水动力数学模型，对航道整治方案进行分析论证，分析裁弯取直工程对河势变化的影响，探明裁弯取直工程后弯道的通航水流条件。

3.2.1 工程前流场分析

大陈湾处工程前，在10年一遇水流条件下，大陈湾附近水位在19.35 m左右，老河道的水面比降在0.015‰;洪水期河道主流集中在深槽之中，河道主槽流速在0.8 m/s～1.0 m/s

之间，主槽近岸流速在0.2 m/s～0.3 m/s，弯道凹岸顶冲点附近的近岸流速稍大，约在0.4 m/s～0.65 m/s之间，滩地流速在0.1 m/s～0.2 m/s。由于河道两侧滩地植被茂密，行洪阻力较大，河道的糙率较大，洪水期滩地分洪流量较小，主要依靠河槽过洪，根据计算结果显示：滩地与主槽的过洪流量分别为140 m3/s、570 m3/s，分别占总流量的19.3%和80.7%。

3.2.2 方案一对弯道处河势及通航水流条件的影响

工程实施后，弯道处河道的流场分布发生较大的改变，在10年一遇水流条件下，大陈湾附近水位在19.35 m左右，新开挖河道的水面比降较大在0.025‰，老河道的水面比降在0.015‰;十年一遇洪水条件下两侧滩地及中间滩地、新开挖河道、老河道过洪流量比例分别为6.4%、54.3%、39.3%;河道裁弯取直后主流偏向新开挖河槽，流速较工程前明显增加，新开挖河槽内平均流速在0.8 m/s～1.0 m/s之间，老河道进口与河道主流方向的夹角约为60°，入流条件较差，分流流量较小，老河道内流速明显减小，老河道的平均流速仅为0.3 m/s～0.5 m/s之间，老河道近岸区流速仅在0.1 m/s～0.2 m/s之间，因此河道裁弯取直后洪水期水流对老河道岸坡掏刷作用将明显下降，特别是老河道凹岸的迎流顶冲效应在裁弯之后明显减轻，老河道两侧岸坡的稳定将有所提高。

本次航道设计航道沿新开挖河槽布置，航道里程大大缩短，航行通视条件好，航道进口及出口水流条件均较为良好，整治后的航道线方向与主流方向基本一致，夹角在5°之内，航道内水流非常平顺，表面流速较小在0.95 m/s～1.2 m/s，最大横向流速为0.10 m/s。

3.2.3 方案二对弯道处河势及通航水流条件的影响

工程实施后，弯道处河道的流场分布有所改变，在10年一遇水流条件下，大陈湾附近水位在19.35 m左右，河道的水面比降较大在0.025‰;十年一遇洪水条件下两侧滩地及拓宽后的老河道过洪流量比例分别为5.7%、94.3%;河道拓宽后，河槽内流速有所减小，平均流速在0.6 m/s～0.8 m/s之间，两侧滩地流速仅在0 m/s～0.1 m/s之间。

设计航道沿拓宽后的主河槽布置，航道里程有所缩短，弯曲半径有所增加，航行通视条件较好，整治后航道进口处，航道线方向与流向夹角约为10°之内，航道内表面流速较小在0.8 m/s～1.2 m/s，最大横向流速为0.20 m/s。

3.2.4 方案对比

方案一通过在河道左侧滩地新开挖河道，工程后弯道处的航道里程约为1.4 km，航道线型顺直，航道条件得到明显改善;河道滩槽格局发生一定的变化，新河道作为主汊，老河道过流流量减小。老河道冲刷强度减小，岸坡稳定性提高。有利减小河道的防洪压力。方案二通过拓宽原有老河道使航道的弯曲半徑满足规范要求，工程实施后，航道里程约为1.6 km，航道线型顺直，弯曲半径为330 m，航道条件有所改善，洪水期原河道的流速有所减小，不改变河道的滩槽格局，对河势情况影响较小。就工程对河势的影响及改善航道条件而言，方案一优于方案二。

根据数学模型的计算结果，大陈湾处在航道整治工程实施后，最高通航水位（10年一遇洪水）条件下，航道内水流较为平顺，其中方案一航道表面流速大部分在0.95 m/s～

1.2 m/s之间，水流方向与航道线的夹角在0°～5°之内，最大横向流速为0.1 m/s。方案二航道区表面流速大部分在0.8 m/s～1.2 m/s，水流方向与航道线的夹角在10°之内，最大横向流速为0.2 m/s，水流条件均满足规范要求，整体而言方案一的水流条件优于方案二。

4 方案比选

方案一对通航条件改善较好，也满足堤防稳定要求，同时考虑到为航道未来升级为Ⅲ级航道提供有利条件，本次推荐方案一。

5 结论

本文采用数模等技术手段，对大陈湾处切滩方案通航条件、河势变化等进行了分析，为工程设计提供了技术支撑，保证了工程方案的科学性、可行性。