汊流型沙质浅滩的航道治理研究

黄金俊

（江西省港口集团有限公司，江西南昌 330000）

0 引言

汊流型沙质浅滩的航道治理一直是航运领域的重要问题，因为这些浅滩不仅对船只造成安全隐患，还对贸易和经济活动造成严重影响。过去，已经开展一些航道治理工程，但仍然存在不足，需要进一步改进。一方面，汊流型沙质浅滩的地理和地质条件复杂多变，不同航道可能存在不同的挑战和问题。现有的研究通常缺乏足够的地域性和个性化，很少考虑不同地区或航道的特殊情况。另一方面，现有的航道治理方法主要集中在机械疏浚和爆破等物理方法上，这些方法常常昂贵且破坏环境。需要更多地关注环保和可持续性，寻找更加环保和经济的治理方法，如生态恢复和沙滩稳定技术，以减少对生态系统的破坏[1]。因此，通过深入研究汊流型沙质浅滩的航道治理措施，可以更好地应对存在的问题，促进航道治理的可持续发展。

1 案例概况

黄河头道墩至横城渡口段总长37.20km，为散乱型平原河道。该河段为沙质河床，两岸沙质台地土质疏松，容易坍塌溃崩；河床横向宽浅变化大，平面呈现藕节态，水流散乱，滩洲密布，主流摆动剧烈，淤变频繁。园艺场滩岸线凹凸，河床形态复杂。洪水期时，水流漫滩，河面展宽，过流状态良好；中水期，在左岸存在的凸咀和矶头的不良影响下，部分区域的过流存在较严重的不良状态，不利于安全通航；因此，在水工分析的基础上，最终决定实施右汊构建锁坝、左汊入口疏浚的改进方案，圆满完成治理任务。

2 汊流型沙质浅滩的航道治理方案分析

2.1 初步方案主要内容

第一，小龙头码头附近航道疏浚，疏浚长度为495m，挖槽截面1.60m×35m，以便船只进出；

第二，1#洲左汊入口段疏浚，挖槽截面1.60m×35m，并在1#江心洲头布置齿状拦沙坝，其坝长259m；拦沙坝分为两条，上坝长度82m，下坝长度111.50m；

第三，滩中段的左侧修建5 条垂直于河岸的丁坝，长度分别为122m、177m、170m、138m 和191m；并疏浚3#洲外浅区，疏浚长度319m，挖槽截面1.60m×35m；

第四，在5#～6#洲间开挖新航道，疏浚长度约710m，挖槽截面1.60m×35m；

第五，在右岸1#、4#、5#、7#江心洲上，铺设2#、4#、6#三条堤防，高度与滩面相平，长度分别为964.10m、834.10m 和581.50m；

第六，左岸的第9 座江心洲分别铺设了上下游4条丁坝，长度分别为96.10m、142.60m、249.10m 和235.10m；

第七，河滩村的第13 座江心洲左汊修建了3 条丁坝，长度分别为116m、134m 和166m，并在12#和13#江心洲对右侧2 个浅区给予疏浚，疏浚长度分别为356.10m 和714.10m；

第八，为了预防江心洲冲蚀和防范岸线崩塌，对于容易被冲刷的洲滩和河岸实施了护岸护洲措施。

2.2 初步方案水工分析结果

基于系列工程参数，经二维水流数学模拟计算，分析显示，通过对初步方案的治理，位于1#洲头的梳子坝的功能得到体现，包括水流导向效果和水位调整功能的实现。然而，由于中段左岸配置了5 条护滩带，而右岸只有3 条护滩带，河宽被缩窄至约200m，比治理前缩窄了近80%，导致该区域的水流过于集中，结果是水流过快，水位升高。在13#洲左汊修筑的3 条丁坝，因为坝身较长，使河宽收窄了1/3，右汊的流速增加明显。计算结果显示，在治理前，当水位上涨至0.70m 时，河面增加宽度，滩口航线深度达到2m，航道入口处的中流速为1.20m/s，中段区域的中流速为1.45m/s，岸凸处已经有轻微的挑流现象，但并不强烈，通航状态仍然良好[2]。

3 汊流型沙质浅滩的航道治理中期优化方案

3.1 优化方案主要内容

在初步方案和模拟成果基础上，优化方案如下：

一是护洲护岸：保护易动易冲洲滩和河岸，例如左汊入口处左岸、8#洲尾和主题公园洲头等地，通过护洲护岸控制流态稳定。

二是上段：将1#洲头原梳子坝改为鱼骨坝，坝头按照顺时针的方位进行调整，参数为100°。在设计时，坝高相较于原有水位提升了0.05m，而纵坡则根据1/300 的要求进行了优化。洲面与坝根紧密连接，主坝的左右侧各附有3 条鱼骨坝。对左汊入口进行挖槽优化，其轴线走向与设计平行，并向左移动了30m，断面尺寸仍为1.60m×35m，总长度为560m。

三是中段：在1#洲的中部，建造一座长216m 的顺流导坝和5#洲头建造一座长91m 的洲头坝。左岸建有3 条护岸，其长度分别为46m、82m 和132m，在6#洲的左汊弯段，建护岸短丁坝12 座。同时挖深拓宽5#～6#洲间的河道，新航槽的槽宽从设计的35m增至50m，促进流态改善。

四是下段：9#洲上游的左岸，新建丁坝5 条，自上而下长度分别取45m、56m、106m、160m 和240m，以导顺水流，并疏浚右汊浅区。

五是河滩村滩段：在左岸新建丁坝3 条，由上而下的长度分别为113m、70m 和101.60m，坝高在原设计水位基础上增加0.50m；疏浚治理12#～13#洲浅水区，疏浚长度分别为343.10m 和570.10m。

六是对小龙头码头进行港池开挖处理，以利于船舶在该区域方便出入和泊靠。

3.2 优化方案水工分析结果

基于系列工程参数，经二维水流数学模拟计算，分析成果如下：

一是上段：洲头鱼骨坝对保护洲头和两汊分流比控制作用比较明显，左汊入口中流速比治理前加大0.16m/s。设计流量下，该段水位相对治理前变化值在0.01～0.02m，较初步方案大幅度提高。在流量690m3/s 时，较治理前水位壅高0.11m，比初步方案降低0.47m。在各个流量状态下，经过疏浚处理的航道区域的水流速度分布比治理前增加0.10～0.20m/s，这对于控制航道淤积非常有利。

二是中段：优化方案具体实施后，在261.0m3/s 的流量条件下，航道的中流速是0.97m/s，比原方案的中流速提高0.25m/s。整理后中流速维持在0.93～1.55m/s，比初步方案降低了0.53～0.67m/s。当流量690m3/s 条件下，水位上升，6#洲漫滩的河面变宽，流速0.1～0.25m/s，较治理前水位上涨约0.08～0.22m，比初步方案降低了约0.28m。5#洲滩的左汊分流量减少，右汊分流量加大，洪水流量1000～3000m3/s 时，新航道内流速变化值为0.25～0.30m/s，比治理前水位上涨约0.09m，比初步方案降低了约0.27m。

三是下段：河滩村滩的流速比治理前流速有所加大。在设计流量情况下，航槽下和航槽上的流速分别为1.270m/s 和0.950m/s，比治理前分别增加了0.140m/s 和0.580m/s。当流量为690.0m3/s 时，航槽上和下的流速分别增加了0.320m/s 和0.080m/s，分别达到1.450m/s 和1.490m/s。在1000～3000m3/s 的洪水流量下，12#洲的航道中流速在1.750～3.160m/s，比治理前有不同程度的增加，考虑到治理需求，增加最大值设计为0.420m/s。龙盘湾码头水域流速设计按照原有规范控制在1.71～3.27m/s，比原方案降低了约0.270m/s。在保持流量440m3/s 条件下，河段的航中流速在0.58～1.74m/s，比降幅度控制在0.20‰以内，局域最大比降也仅为0.36‰，过流状态良好、水流平稳。流速治理功效前后比较见表1。

表1 流速治理功效前后比较（流量819m3/s）

模拟分析显示，优化方案治理后，左汊流量有所增强。当527m3/s 流量时，入口区域的最大航中流速相比治理前提升了0.34m/s。滩中过渡段的流速1.9m/s，提升了0.44m/s。因为丁坝缩短，河滩村滩的航中流速比初步方案降低0.10m/s，这有助于防止航道遭受过度冲刷。其他区域流速虽然有涨有落，但变化的绝对值不大。当819m3/s 流量时，左槽入口区域的航中流速从治理前1.20m/s 增加到治理后的1.42m/s，达18%增幅。滩中过渡段的流速达到1.77m/s，提升了0.29m/s。相比治理前，河滩村滩的中流速提升了0.26m/s。各级流量状态下，河段水面的比降总体变化不大。

经过治理后，园艺场5#洲左右两汊的分流比产生明显变化，其总体趋势是随着流量的增加，右汊分流比则逐渐增大，而左汊分流比逐渐降低。在设计流量为261m3/s 条件下，左汊分流占比91.30%，比治理前提高了31.80%。当流量760m3/s 条件下，左汊分流占比76%。而在流量为690m3/s 条件下，左汊分流占比则为66.10%，较治理前提升了21.60%。左汊分流占比明显降低，1000.10m3/s 的流量条件下左汊分流的占比51%，1500.10m3/s 的流量条件下左汊分流的占比44.30%。

4 汊流型沙质浅滩的航道治理方案实施效果

4.1 实施方案的确定

上述分析显示，采取优化方案治理后，增强了滩洲的结构稳定，更加合理地控制流态。在浅区流速实现适度增加的条件下，航槽结构很稳定，过流顺畅无阻。航行条件明显改善。与初步方案相比，水流阻碍更小。实施治理工程后，大大控制和降低了河段水位的洪水期上升幅度。因此，案例工程选择优化方案作为治理方案。

4.2 实施方案定床输沙试验

在初步选定治理方案后，采取定床输沙方式对航道的稳定性开展了分析研究。试验采用1500m3/s 流量标准，借以检测河段通过优化治理后的泥沙运动状态。测试结果表明：

第一，治理后，案例滩段的上游仍保持两个分汊状态，部分泥沙仍从右侧分汊通过。由于洲头鱼骨坝的作用，左侧分汊入口处的水流速度略有增加。航槽内除边滩稍有淤积以外，未出现淤沙停留情况。但浅区的流速有所增加，仍存在着微冲刷。

第二，航槽速度普遍较为平稳，除了左岸位置存在淤泥集中情况外，其他区域均未出现淤泥现象。

第三，由于丁坝束水影响，左岸航槽水流增加。然而，分析测试结果表明，该区域的回淤可能性较低。

第四，对于河滩村滩的治理措施，主要采用筑坝和疏浚相结合的方式进行。治理完成后，水流明显增加，且未出现淤积情况。

第五，由于采用近岸挖掘的方式，上游码头港池存在一些淤沙问题。而下游龙盘湾码头的水流速度相对较大，可能需要特别关注流速对航道的影响。

第六，航道中流速比较适中，流态平稳。除了左岸护滩和坝田间仍存在低程度淤积外，其他区域未见淤沙现象。

第七，河滩村沙洲进行了筑坝和疏浚治理，治理后航道流速加快，未发现淤积现象。

第八，由于丁坝的束水作用，左岸航道流速加快，测试结果表明，回淤的可能性比较低。

第九，码头港池因近岸开挖影响，发生少量淤沙。龙盘湾码头水域的流速较快，但未发生泥沙淤积。

综合测试结果，优化方案设计合理，该方案治理下，航槽基本稳定，浅区适度流速增加。

5 结语

总之，在汊流型沙质浅滩的航道治理过程中，结合工程实例进行详细说明，分析前期、中期以及后期的治理效果。从上述整改后的施工参数发现，各方面的治理效果良好，满足了通航的要求。未来，还要注重汊流型沙质浅滩航道治理方法的研究，要结合生态学、水文学等专业领域的知识与技术，从而更好地理解和应对汊流型沙质浅滩的影响。