澜沧江滩群河段施工超挖对整治效果的影响

马李伟

(长江重庆航运工程勘察设计院，重庆 401147)

澜沧江四级航道建设工程上起秀山码头、下至中缅243界碑，全长387 km。航道整治部分治理滩险43处[1]，其中西瓜滩、无名滩、绣花滩和勐宋滩分布在工程河段约3.0 km范围内，是典型的滩群河段，具有以下特点：1)滩险密度大，需整治的部位多；2)河势岸线参差不齐，河床地形起伏剧烈；3)滩槽相间，具有典型山区河流特性。单滩整治难度虽然不大，但是由于滩群集中，单滩整治易造成对邻近滩险的不利影响[2-3]，在整治过程中既要实现单滩整治目的，又要保证整个滩群的整治效果。因此，在整治方案研究过程中，采用物理模型提出了推荐方案。工程于2020年开工，2021年施工基本完成，之后发现开挖高程偏低，超深过大，导致滩群出现新的碍航区，未达到预期设计效果。针对施工超挖对滩群河段整治效果的影响，本文分析了影响因子及影响程度，提出了补救改善措施，并建议在今后类似河段施工时，应控制超挖。

1 滩险概况及碍航特征

根据实测地形资料并结合现场调研，对工程河段各滩险的航道尺度和通航条件进行了核查分析，总体体现为急和险，同时兼有浅和弯。各滩险情况见表1。

表1 工程河段滩险概况及碍航特征

2 整治方案及预期效果

2.1 整治方案

针对工程河段滩险集中且相互影响的复杂碍航成因，根据滩险碍航特性及碍航成因的分析，采用物理模型进行研究[4]，整治方案见图1。

图1 滩险整治方案布置

2.1.1西瓜滩

针对西瓜滩枯水期航道尺度不足且流速大的碍航问题，切除两岸礁石凸嘴，布置X1～X4共4处清礁区，清礁底部高程为设计最低通航水位以下5 m；为缓解因清礁而造成的水位跌落，布置了X1潜坝和X2复式坝；为缓解因X2坝修建造成的水位跌落，避免形成新的不可自航上滩区，在紧邻X2下游修建X3潜坝。

2.1.2无名上滩

针对无名上滩枯水期航道尺度不足且滩险流急、航道弯曲的碍航问题，清除了无名上滩右岸无上嘴和无冲嘴，布置W1和W2两处清礁区，清礁底部高程均为设计最低通航水位以下3.5 m。

2.1.3无名滩

针对无名滩枯水期航道尺度不足且流速大的碍航问题，采取清礁措施对航深和航宽不足的部分进行清除，布置W3、W4、W3～W5斜坡过渡区和W5共4处清礁区，清礁底部高程均为设计最低通航水位以下3.5 m；针对中、高水位流速急的问题，对2处凸嘴进行切除，布置W4A和W4B 2处清礁区，清礁底部高程为设计水位0 m；为缓解因清礁造成的水位跌落，布置了W1潜坝和W2丁潜复式坝，W2坝可在坝下形成缓流区供船舶自航上滩。

2.1.4绣花滩

针对绣花滩枯水期航道尺度不足且航道弯曲的碍航问题，对滩险右侧浅区进行疏浚，疏浚深度为设计最低通航水位以下3.0 m；并在滩险右岸深沱原建丁坝坝头上布置H1～H3共3道顺坝，束水攻沙，保障航槽稳定；在绣花滩滩尾布置1道丁潜坝H4，其目的是缓解疏浚后水位跌落所造成的影响。

2.1.5勐宋滩

针对勐宋滩枯水期航道尺度不足且水流急的碍航问题，对2侧凸嘴进行清除，共布置了M1～M3共3处清礁区，清礁底部高程均为设计最低通航水位以下3.0 m；在清礁区下游布置1道潜坝M1和1道潜丁坝M2，缓解因清礁造成的水位跌落。

2.2 预期效果

采用物理模型对整治方案实施后的效果进行论证。河段内滩险碍航的问题主要有2方面：一是航道尺度问题；二是滩险河段急和险、流态复杂问题。

1)对于航道尺度问题，主要分析整治后航深、航宽、弯曲半径是否满足要求。根据研究成果，整治后工程河段内各滩险的航道尺度均达到Ⅳ级航道标准，且未产生新的碍航浅区。

2)对于滩险河段急和险、流态复杂问题，尤其是影响船舶行驶安全和自航上滩的碍航问题，引入了消滩指标E：

E=v+0.15J

(1)

式中：v为流速；J为比降。

当E小于消滩临界指标EC=4.4时，表明船舶能自航上滩；反之，则表示船舶不能自航上滩。整治后无名上滩中、洪水期最大消滩指标Emax为4.48～5.02；无名滩枯、洪水期Emax为4.66～4.71；勐宋滩枯水期Emax为4.77，均大于EC，见图2。虽然通航水域未完全消滩，但超标水域范围较小，并具间断性，同时各级流量均存在不小于30 m宽的自航区，具备自航上滩条件。

图2 航槽Emax沿程分布

3 实施情况

为分析开挖区施工后地形与设计方案的差异，将完工后的地形图与2016年设计地形图进行比较。经统计，槽底开挖超深普遍在0.6～1.0 m，部分达到0.8～2.0 m；岸坡超深相对较大，普遍在0.6～2.0 m，部分达到3.0 m。其中H1开挖区坝头区域地形最大变化达5 m，见表2。

表2 开挖区施工超深

4 超挖影响

4.1 对整治效果的影响

为了解超挖对于整治效果的影响，采用实测资料分析与模型研究相结合的方式确定[5]。超深影响主要基于设计方案地形和施工超挖地形进行分析。首先，在设计方案地形下施测水位、流速等；然后，将代表超挖部分的预制块去掉，即变为施工超挖地形，再施测水流条件；最后，将两者进行对比分析。

4.1.1对水面的影响

超挖引起的水面降落较为明显，不同流量降落有所差异，总体上呈现为流量越小，影响越大。枯水时，水面普遍降落0.25 m，最大降落出现在W1坝下(无名滩头)，为0.37 m，到西瓜滩尾水位降落0.17 m；随着流量增加，水位降落减小，到中水时普遍降落0.15 m，W1坝下降落减小到0.25 m；洪水时，普遍降落不到0.10 m，最大降落出现在X3坝下，为0.18 m，西瓜滩尾水位降落减小为0.09 m。

4.1.2对比降的影响

沿程各滩段均存在局部陡比降，超挖后比降产生一定变化，不同流量、不同滩段变化的方向和幅度有所不同。比降增大比较明显的X3坝段在枯、中、洪水期增值分别为1.80‰、1.65‰、0.19‰；其次是H4坝段，枯、中、洪水期增值分别为1.61‰、1.36‰、1.19‰。由于此2处的比降本身就比较大，超挖使比降增大后，对通航水流条件的影响可能较大，但随流量增大，影响明显减小。对于开挖区，比降有所减小，这是对通航条件有利的一面。

4.1.3对流速的影响

（一）合理评价体系。培育高中生传统文化素养不仅仅要从学校教师、学生的观念上入手，还要将这一观念落脚于实际。这就需要从整个教育系统的评价体系中有所体现，传统文化素养的培育不仅要与课程相结合，还需要建立一套科学合理的评价标准，让其成果得以量化评价。要转变原先的“唯分数”论，应更加注重培育的过程及德育成果。只有将分数和传统文化素养培育成果相结合，才能既保障教学工作、又兼顾素养提升。具体可以从学生的行为、礼貌、诚信等方面进行合理评价，并将评价按比例体现于分数之中。但该评价体系的建立健全还需要很多的探索与实践。

超挖引起的流速变化体现在2个方面：开挖河段的减小和非开挖河段的增大，而流量越小影响越明显。流速减小最明显的是勐宋滩，枯、中、洪水期分别减小0.51、0.27、0.13 m/s；其次是绣花滩段，枯、中、洪水期分别减小0.43、0.19、0.10 m/s；其它如无名滩、无名上滩开挖区段也有不同程度的减小。流速增大最明显的是H4坝段，枯、中、洪水期分别增大0.45、0.15、0.14 m/s；其次是X2～X3坝段，枯、中、洪水期分别增大0.23、0.12、0.07 m/s；W1坝段和西瓜滩尾在枯水期增大约0.20 m/s，中、洪水期增大不甚明显。

4.2 对消滩指标的影响

根据航槽流速和比降分布，可获得消滩指标的分布，判断滩险是否成滩、消滩的典型代表参数是航槽内的最大消滩指标Emax。

通过对超挖方案和设计方案的Emax对比，可看出其变化规律与流速、比降一致，即开挖区段减小，非开挖区段增大，表明超挖对通航条件存在有利的一面，也存在不利的一面。有利影响为：勐宋滩枯水期Emax减小0.74，可达到EmaxEC，出现了碍航区，且因跌水增大、流态变差，自航上滩较困难；中水期Emax增大0.43达到4.34，趋近EC，给船舶顺利上行增加了难度；H4坝段比降和流速的增加使得枯水期Emax增大0.65达到4.22，接近EC，加之流态变差，明显增加了船舶上行难度。

4.3 碍航区的变化

结合设计方案和超挖方案的消滩指标平面分布，对比碍航区的变化情况，分析对通航条件的影响。

有利影响为：枯水时，设计方案在勐宋滩存在局部急区碍航，超挖方案中不仅急区消失，且近急区范围大幅缩小，无名上滩也没有出现近急区；中水时，设计方案在无名滩下段出现近急区，无名上滩下段出现急区，超挖后均消失，通航条件得到改善；洪水时，超挖方案中无名滩下段和无名上滩下段的急区范围较设计方案明显减小，近急区也有所缩窄。

不利影响为：枯水时，最不利影响出现在X2～X3坝段，超挖后不仅出现了急区和近急区，较缓区也充满了整个航槽，上滩较为困难，而设计方案通航条件较好；其次是H4坝段，原本通航条件较好的河段出现了较长范围的近急区，增加了上行难度；W1段增加的近急区在航槽外，对通航影响不大。中水时，超挖方案在X2～X3坝段出现全航槽的近急区，而设计方案通航条件较好。洪水时，超挖方案在X2～X3坝段的近急区范围比设计方案有所增大。

5 改进措施

5.1 改进思路

5.2 工程布置

通过多次模型研究优化，针对通航条件影响较大的H4、X2～X3坝段提出改善方案：1)超挖方案虽然恶化了H4坝段通航条件，但最大消滩指标并未超过临界限值，且近急区范围很窄，在H3和H4之间的绣花滩尾左岸凸嘴位置布置潜丁坝能调整流速分布，改善流态；2)超挖方案使得X2～X3坝段出现碍航区，但仅出现在航槽右侧很小的范围，Emax略大于4.4，在西瓜滩尾、X3坝下游约100 m处布置复式潜坝适当壅水，则碍航区消失。

6 结论

1)澜沧江244界碑至临沧港Ⅳ级航道建设工程西瓜滩—勐宋滩滩段河段施工中存在超挖的问题，对超挖后的效果与设计效果进行了对比分析，得出施工超挖同时存在有利、不利2方面的影响；

2)有利影响：体现在各滩开挖区河段，因水位降落小于开挖超深，故开挖区段流速和比降有所减小，通航条件得到一定改善，枯水时局部改善较大；

3)不利影响：体现在非开挖区段，因水位降落引起流速和比降增大，通航条件有一定劣化，最明显的是枯水期壅水坝段；

4)施工超挖导致枯水期各滩头和拟建壅水坝坝下的水面降落较明显，局部河段通航条件变差，甚至形成碍航区，可以采取壅水或调流的补救措施以改善通航条件，保证整个滩段的整治效果。

5)施工超挖有利有弊，但为保障滩群河段的整体效果，仍应完全按照设计方案进行施工，同时，设计过程中应提出滩群施工的注意事项，并做好技术交底工作。