三峡—葛洲坝两坝间莲沱段航标配布适应性分析

王雪蓉 长江三峡通航管理局

1.莲沱段航道整治工程的基本概况

三峡大坝至葛洲坝枢纽河段（简称两坝间）位于湖北省宜昌市境内，属长江干流上游河段，长约38km。其上游为重庆、四川，下游为湖北武汉。两坝间河段是连接长江黄金水道中游、上游航运的“咽喉”，也是沟通西部和中部经济发展的重要水上通道。

莲沱河段处于两坝间的中上段，莲沱河段上游边界为下岸溪（长江上游航道里程36.3km），下至茶园（长江上游航道里程29.8km），河段总长6.5km。河道两岸山坡陡峭，河床窄深，为典型的山区峡谷性河段。河段内下岸溪～丁头镇岸线弯折崎岖，水下多碍航礁石，船舶航行水深不足；水田角水流湍急，流态险恶，是两坝间著名的洪水急流滩，也是两坝间“四滩一弯”碍航滩段中的第一处碍航滩险。河段汛期通航水流条件差，在洪水期大流量下险情事故时有发生，极大地影响了船舶通航安全和航道通过能力。

莲沱航道整治工程的整治原则为疏炸为主，填沱为辅。通过疏炸，一方面扩大急流区过水面积，降低流速，减小比降；另一方面平顺岸线，增加近岸水深。通过填沱，调整断面形态，改善泡漩等不良流态。具体措施为：通过水下钻孔炸礁工程措施，扩大水田角～狮子脑急流段过水面积，降低该段急流流速，减小水面比降；清理下岸溪～丁头镇水边碍航礁石和浅点，平顺岸线，增加非汛期近岸侧航行水域水深，增大适航宽度；用弃渣抛填莲沱弯道深沱，适当调整莲沱～南沱段断面形态，改善碍航流态和下行通航水流条件。主要工程内容为：炸除下岸溪至丁头镇河段两侧水下碍航岩嘴和梳子溪至晒经坪河段左侧水下河床，将弃渣抛填至莲沱弯道深沱沱心左侧，并配套更新浮标浮具和塔型岸标。该工程从2017年开工以来，经过4年工程建设，已于2021年汛前完成了全部工程内容。

2.莲沱段航道航标配布[1]现状

目前莲沱段航道维护水深为4.5m，最小维护航宽为140m，航道维护弯曲半径为1000m，航道维护尺度保证率为100%，航道维护正常率为99.9%。两坝间实施一类航道维护和一类航标配布。莲沱河段航行标志共计15座，其中岸标10座，浮标5座，上述标志非洪水期时均为侧面标，其中狮子脑和丁头镇洪水期时改设为过河标。莲沱段航标配布见图1。

图1 莲沱段航标配布图

莲沱航道整治工程后，岸标由原4.8米岸标改为8.5米铝合金塔标，浮标由原6.7米和10米浮标改为15米钢质灯船。

3.莲沱段航道现状分析

3.1 莲沱段航道整治前航道情况

莲沱航道整治前下岸溪至胡子沙坝右侧岸线凹凸不齐，水下多礁石，船舶航行水深不足，且因河道狭窄，洪水大流量时受到河道地形边界层次不齐的制约，使得水流流速大比降大。莲沱段下段丁头镇至茶园河道水面忽宽忽窄，且弯道与顺直水面相连。水田角以下河段有明显的展宽，滩段河宽由300多米突然增至600多米，在展宽河段有一深沱，经测量，深沱处最大水深可达100米左右，河道断面在横向上和垂向上均显著扩张；河道深泓先是陡降，而后又陡升，陡降和陡升之间差距接近100米；进口至深沱断面过水断面面积由13000m²增至32700m，扩大2.5倍。莲沱航道整治前，非洪水期时，呈现出“水库”特征，水流平稳，水深条件良好，会随着三峡大坝出库流量的增加，流速随之逐渐增大；在洪水期时，流量在25000m/s以上，在收缩段河段和河段放宽处，过流面积增大但是增幅明显小于流量的增幅，会同时存在强大的泡漩、大范围的回流，受上游收缩段主流的惯性作用、深沱的吸流作用和深沱两侧副流的挤压，使得深沱段主流带宽度不足河宽的1/3，水流湍急，流态紊乱。滩段流速普遍在3.0m/s以上，最大流速达4m/s以上，滩段比降在1.0‰以上。

莲沱河段各级流量下3m/s、4m/s流速等值线见图2、图3。

图2 莲沱段3m/s流速等值线

图3 莲沱段4m/s流速等值线

从图可以看出：（1）莲沱段航道主流流速和上行航路的流速大多在3.0m/s以上，对船舶过滩影响很大；（2）河段两侧出现大范围回流区，各级流量下，莲沱弯道段两岸回流变化范围不大，但占据了一半以上的河道宽度；（3）莲沱弯道水域河道中心线上，泡漩四起，俗称的“莲沱三旋”对船舶航行影响巨大。

3.2 莲沱段航道整治后航道情况

莲沱航道整治工程实施后，莲沱段航道水流条件发生了较大的变化。

一是流速的变化。35000m/s流量下，河段主流速度较施工前有了一定程度减小，丁头镇至狮子脑河段，水流较为平顺，洪水期时主流区位于河段中心偏右侧，主流流速约2.5m/s～ 3m/s，狮子脑至水田角段，主流区贴近右岸，距水边约110m，主流流速为3m/s～3.3m/s。上行航路位于主流区偏右岸侧约40m～60m，上行航路附近区域水流流速一般在2m/s～2.9m/s。

二是回流的变化。工程实施后，莲沱弯道段左右两侧仍为回流区，但左右两侧回流宽度大幅度缩小，主流宽度有明显提升，约200m，回流流速大幅减小，回流区平均流速约0.72m/s。

三是泡漩的变化。工程实施后，河中心强大的泡漩已近消失，仅局部伴有零星微弱泡水。航道整治后表面流迹线见图4。

图4 莲沱航道整治工程后表面流迹线图

4.船舶航路航法分析

4.1 船舶航行法规[3]

根据两坝间通航规定，量大于25000m/s时，部分船舶禁航，流量大于45000m/s时，两坝间全线停航。三峡-葛洲坝两坝间莲沱段分道航行实行洪水期（每年6月1日1800时至9月30日1800时）和非洪水期（每年9月30日1800时以后至次年6月1日1800时以前）航行规定。

莲沱河段分为一般航段和横驶区，洪水期时设置狮子脑和丁头镇为过河标，上行船舶沿右岸侧南沱-水田角上行，至狮子脑附近横驶过河至左岸梳子溪-丁头镇，下行船舶沿河心主流航行。非洪水期时，上行船舶沿左岸一侧通航分道航行，下行船舶沿右岸一侧通航分道航行，左、右通航分道以航道中心线为界。

4.2 船舶航行轨迹特点分析

4.2.1 非洪水期

非洪水期，船舶实行各自靠右航行，左、右通航分道以航道中心线为界。船舶实际航行时，特别是上水船舶，易“贪边走扣”，故航道部门在磨刀溪等水深足够的弯道水域设置了侧面浮标，以调整船舶航向。船舶下水航行时，在右侧通航分道内航行，高桅口突岸水域侧面浮标不仅仅标识了航道右侧界线，更起到了提前“开门”的作用，船舶航行时实际更靠近于航道中心线，此举也有利于船舶节能。航行轨迹图见图5。

图5 非洪水期航道线路

4.2.2 洪水期

洪水期，实行双向通航，即船舶在一般航段内应按照规定的航路航行，会遇时应保持安全距离，船舶应在规定的横驶区内横驶，横驶区内控制单向航行，不得交会。

本河段航路汛期包含一般航段和一处横驶区。横驶区过河标左岸为丁头镇，右岸为狮子脑。船舶上行沿右岸茶园、南沱，莲沱弯道凸岸水田角上行至狮子脑后，船舶横驶过河至左岸梳子溪～丁头镇后沿左岸上行。船舶下行顺主流，基本在河心偏右侧位置。航行轨迹图见图6。

图6 洪水期航道线路

莲沱段航道整治工程实施后，原本莲沱段大范围、高强度泡漩水基本消除，仅凹岸回流区内有局部零星小泡，对船舶航行没有影响，水流流态较好，理论上具备在汛期实行上下行船舶各自靠右，分道航行的条件。但由于下游大沙坝河段因水流条件问题，该处老虎洞-大沙坝过河区暂时不能取消，上行船舶在老虎洞-大沙坝过河区河段后处于航道右岸侧，仍需在狮子脑-丁头镇过河区过度至航道左岸侧。因此，船舶航线按三峡-葛洲坝两坝间现行汛期航行规则，沿现行的上、下水航线航行。上水船舶在横驶区过河时，可根据水流条件特点选择适当角度过河，整治工程后，由于水流减缓，船舶过河角度更小更顺利。下水船舶在狮子脑弯道水域，由于主流宽度加大，主流偏右侧，船舶沿主流过弯时抱紧南岸，过弯更顺畅。在33500m/s流量下船舶实际航路见图7。

图7 船舶航行轨迹

5.航标配布适应性分析

5.1 岸标配布适应性分析

两坝间岸标由4.8m更新为8.5m后，标位合理，标识清晰颜色鲜艳，在船舶上可从当前标志位置清晰看到连续几座标志，通视效果良好。航标布设合理，满足船舶安全航行要求。

5.2 浮标配布适应性分析

（1）洪水期时上行船舶在右岸狮子脑附近横驶过河至梳子溪-丁头镇靠左岸航行，下行船舶顺着主流，在河中心靠右位置航行，加之洪水期时设标难度大危险系数高，可将右岸张家沱、马牙滩浮标撤除。

（2）非洪水期时实行船舶各自靠右航行，莲沱整治工程后，清理右岸水边碍航礁石和浅点，可将右岸张家沱浮标收标30米，拓宽实际航行宽度。高桅口浮标设置在弯道出口处马牙滩设置在胡子沙坝下游航道凸起段，根船舶航行轨迹特点可将高桅口和马牙滩收边10米，拓宽实际航行宽度。

6.总结

莲沱航道整治工程实施，对莲沱段航道水下礁石进行了爆破清除，调整了河床断面形态，达到清除沿岸礁石，提高通航限制流量和航道通过能力、改善河段通航水流条件、削弱碍航流态、保障船舶航行安全。通过对航标配布适应性进行分析，提出在洪水期时撤除右岸张家沱、马牙滩浮标，保障设标工作者的安全，在非洪水期时将右岸浮标适当收边，拓宽实际航行宽度，降低通航安全风险，提高通航效率。