珠江水系北江干流枢纽坝下浅滩整治设计方案研究

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　　摘 要：北江乌石至三水河口河段属山区航道，建有水利枢纽3座，本文针对山区航道枢纽坝下航道的特点，提出了枢纽坝下航道整治的原则，结合北江干流整治工程实例，为山区航道枢纽坝下航道整治方案设计提供参考。
　　关键词：北江 山区航道整治 枢纽
　　1.工程概况
　　珠江水系由西江、北江、东江水系及珠江三角洲组成，流域总面积45.5万km2。北江作为珠江水系第二大河流，属山区河流，干流自源头至三水河口全长约470km，沿程已建有孟洲坝、濛里、白石窑、飞来峡、清远共5座水利枢纽。北江是粤北地区连接珠江三角洲及港澳地区唯一的水运通道，水路运输历史悠久，航运地位突出。乌石至三水河口河段航道按内河Ⅲ级、通航1000t级船舶标准建设，通航保证率98%，其中乌石至大塘180km河段航道水深2.5m，航宽600m，最小弯曲半径330m，大塘至三水河口37km河段航道水深4.0m，航宽80m，最小弯曲半径400m。
　　2.山区航道枢纽坝下航道特点
　　山区航道多数流经山区和丘陵地区，具有水位暴涨暴落，河道坡陡流急等特点，在山区河流中，存在着急滩、浅滩、险滩各类滩险，需通过整治以解除其危害，满足航运需要。近些年传统的航道整治工程措施已难以显著提升，一些山区河流通过建水利枢纽改善库区通航条件，但也给回水变动区及库区坝上、坝下段带来了一些新的航道问题，同样需要整治。
　　枢纽建成后，上游形成水库，上游来沙大部分被拦淤在水库内，枢纽下泄水流含沙量很少，因此造成下游河床冲刷，这种冲刷逐步向下游延伸发展，直到形成新的冲淤平衡，冲刷才停滞。坝下游航道整治，除按照一般天然河流航道整治原则和方法外，要着重研究下游河床冲刷变形带来的一系列问题。
　　3.整治原则
　　枢纽坝下航道整治工程应根据工程河段的航道特性、水流特点和航运需求，制定整治設计原则：
　　（1）统筹兼顾，良好衔接。兼顾防洪、供水、发电、景观以及航运等功能，综合开发利用水资源，实现各方和谐统一。
　　（2）尽量利用节点和主导河岸。对河岸冲刷、深泓线贴近的主导河岸，因势利导，适当考虑护岸措施，以稳定河势。
　　（3）浅段整治的原则通常是采用疏浚、炸礁为主，整治为辅。通过疏浚、炸礁的手段达到设计的航道尺度，再结合整治建筑物调整河道的边界和局部流速分布，稳定航槽。
　　（4）布置整治建筑物时，尽可能照顾水利、环保、水保、渔业、沿线港口、企业等各方利益。
　　（5） 充分考虑跨河桥梁的影响，优化桥区航道布置，确保航行船舶和桥梁的安全稳定。
　　4.整治方案
　　北江乌石至三水河口河段建有水利枢纽3座，从上游至下游分别是白石窑枢纽，飞来峡枢纽和清远枢纽，另外在设计河段上游约2km有濛里枢纽。清远枢纽以上河段基本渠化。清远枢纽以下河段，九十年代以来由于无序采砂造成河床下切，水位下降严重，根据石角站近20年水位流量关系变化看，各级流量下水位降幅明显，降幅在1～3m之间。碍航滩险以水浅碍航为主，本文详细说明以下4个河段的整治方案：
　　（1）乌石～白石窑枢纽河段。河段全长约39km，根据乌石～高桥洲河段河床演变分析，目前该河段除乌石电厂～乌石腩、大坑口火车站河段等浅段外其余水深普遍达到3.0m以上，较2001年测图反应的情况有较大改善，研究分析为河道自然演变和人为采砂的共同作用的结果，因此分析判断该河段河床未来预计会以下切为主，且因枢纽之间回水衔接，设计河段的渠化航道特性明显，工程措施主要考虑采用疏浚达到设计航道尺度要求，不布置新的整治建筑物，在枢纽回水衔接的情况下，利用现有右岸整治建筑物及边滩作为整治边界可达到整治作用。对于该河段其余水深不足区域，采用疏浚措施到达航道设计尺度。
　　（2）飞来峡坝下至伦洲河段。河段全长约20km，期间经过飞来峡峡谷。清远枢纽正常蓄水后回水衔接至飞来峡坝下，考虑清远枢纽设计蓄水位消落至10.37m的情况，根据2012年航道水深测图显示，该河段全线航道均能满足2.5m水深要求，根据航道线布置需要拆除3座突出于位于整治线内的丁坝部分坝长。
　　（3）伦洲至清远枢纽河段。河段全长约27km，属于清远枢纽库区航段，水深条件总体优良。由于清远回水淹没了原多数滩、洲和丁坝，河道水域变得宽阔，为保证船舶航行在枢纽发电泄流水位下调时的安全，对该河段内原整治丁坝存在航行安全隐患的坝体进行必要的拆除，共计拆除丁坝8座。另外对清远伦洲大桥、清远凤城大桥、清远新北江大桥桥区水域的局部浅段采取疏浚工程，以达到设计航道尺度。
　　（4）清远枢纽至三水河口河段。河段全长约56km，该河段90年代以来受人为采砂作用，水位全线下降，河床变化较为剧烈，根据二维水沙数值模拟研究成果，清远枢纽坝下水位未来预计将下切至0.46m左右，基本与三水河口水面线齐平。上世纪九十年代末，北江下游实施了Ⅴ级航道整治工程，沿程布置了众多整治丁坝，其整治效果良好，但人为过度采砂水位下降，导致目前沿程丁坝高出设计低水位较多，普遍高出4m左右。石角至大塘自2007年以来因人为采砂作用，水深基本达到3.0m以上，大塘到三水河口37km水深基本达到4.0m以上，具有平原河道特性。对清远枢纽至三水河口的整治以疏浚工程措施为主，配合炸礁和切嘴等工程措施，达到设计航道尺度要求，充分利用原有整治丁坝，在满足设计航道尺度条件的情况下，保持原整治线不变，仅拆除丁坝1座。
　　5.结论
　　北江干流河段对枢纽坝下航道浅滩整治，采用疏浚为主，整治为辅的原则，通过疏浚工程提高航道水深，达到设计的航道尺度，再辅以整治建筑物调整河道的边界和局部流速分布，维护航槽稳定，减少航道回淤；对常年回水库区航道、下游平原航道整治以采用疏浚、炸礁为主，拓宽和加深航道尺度，并结合必要的切嘴等措施，调顺航道走线，保障航行安全。对于类似的山区航道，宜根据航道特性、水流特点和航运需求制定整治原则，设计相应的整治方案。
　　参考文献：
　　[1]中铁建港航局集团勘察设计院有限公司.《北江（乌石至三水河口）航道扩能升级工程初步设计》2014.9
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