1、浅析北盘江坝油滩演变与整治研究摘 要：本文从水沙运动与河道演变的关系研究坝油滩航道演变与碍航机理，根据不同流量下的水沙关系来分析滩险成因；通过物理模型试验研究，分析滩险水流能量在空间上的分配特点，从而探寻有效的整治措施，为类似滩险整治提供借鉴。 关键词：坝油滩演变分析 整治方案 物模试验 北盘江是红水河上游主要支流，发源于云南省沾溢县马雄山北麓，由西北流向东南，于贵州省望谟县蔗香附近与南盘江汇合后称为红水河，南盘江、北盘江和红水河习惯上称为“两江一河” 。北盘江红水河航道是国家规划的“两横一纵两网十八线”高等级航道之一，是贵州南入珠江的水运出海通道。 “十五”期间，贵州启动了西南水运出海通道中
2、线起步工程建设，按级航道标准整治“两江一河”航道共 336km。其中北盘江坝草至两江口段 97km，整治滩险 36 处，航道尺度为 1.322140m（水深航宽弯曲半径） 。 坝油滩下距两江口约 76km，属北盘江典型的溪锥型砂卵石混合滩险，滩长，航槽多变，以宽、浅、弯碍航著称。该滩地形边界条件复杂，左右岸有溪沟汇入形成错口溪锥，溪锥随溪沟每年来水来沙量不同而存在变化；该滩河床地质构成复杂，基岩、巨石、卵石、粗沙共存，粒径差异较大，既有上游来沙，也有溪沟泥石流汇入，水沙条件复杂；该滩洪、中、枯三级水流动力轴线不一致，航槽多变。该滩在 1986 年-1996 年间历经 2 次整治，工程前后滩段深
3、泓线位置均存在明显变化，且工程后不久整治建筑物均被冲毁，整治均未达到预期效果，整治难度极大。 项目业主十分重视解决坝油滩碍航问题，本次整治将坝油滩作为航道工程所的重中之重，委托交通运输部天津水运工程研究所开展进行物理模型试验，设计单位调集经验丰富的人员开展设计攻坚，与模型试验紧密结合反复研究推敲，提出了针对碍航特点的精准设计，工程实施达到了预期效果。 1.滩险演变及碍航因素分析 1. 1 地质地貌 坝油滩地质主要由砂卵石、粒径较大卵石溪锥和零星暗礁组成。上段河床顺直，两岸为淤沙及坍塌剥落的沙质页岩，常年洪水线上下有局部小范围滑坡，右岸沙卵石边滩平缓，伸入河心，将航槽逼向左岸，航道进口处有零星暗
4、礁；下段左右溪锥交错，左岸溪锥淤积较高，上平下陡，卵石粒径较大，右溪锥平矮宽阔，表面矗立零星大孤石。 1.2 滩险演变及碍航因素分析 坝油滩滩长约 1300m，枯水水位落差 1.51m，平均比降 1.16，局部最大比降为 3，最大流速 2.54m/s，最小水深 0.8m，为典型的北盘江溪锥错口滩。滩上段顺直，河面宽浅，由于受中下段两岸溪锥错口顶托，洪水时砂卵石在上段落淤，枯水时水流冲刷能力不足，在右岸形成宽浅砂卵石边滩，且随着每年的来水来沙量不同，卵石边滩不断变化，上段航槽左右摆动，极不稳定，河面宽浅，因为水深不足而碍航。中下段两岸溪锥交错凸入河心，使航槽呈“S”型，在右岸溪锥头部和左岸溪锥尾
5、部形成深沱倒套，进口处流急浪大，滩尾宽浅，水深不足而碍航。 八十年代末，九十年代初， “两江一河”复航整治工程期间，曾对该进行整治，在上段修建了一系列散抛石丁、顺坝，束水攻沙，稳定上段航槽，右岸溪锥头部修建顺坝堵塞倒套。北盘江水流以推移质造床为主，水流挟沙能力强，工程实施一个水文年后，大部分导治建筑物被冲毁，整治成果很难稳固。具体见图 1。 2.整治方案及整治后效果 2. 1 设计水位及流量 坝油滩设计流量为 86.3m3/s，相应设计水位滩头为 348.502m，滩尾为 346.524m。 2.2 整治水位、流量及整治线宽度 整治水位根据物理模型试验研究，结合北盘江多年整治经验，整治水位为设
6、计水位以上 1.01.2m，相应整治流量为 200250m3/s，整治线宽度为 6070m。 2.3 整治方案 针对该滩碍航因素，提出了几个整治方案进行分析比选，最后确定整治方案如下： （1）在左岸溪锥上部修建 5#顺坝和 6#、7#、8#格坝；在右岸修建1#钩坝，2#、3#、4#丁坝。目的是巩固两岸边滩，束窄河床，调整水流动力轴线，增加整治水位时航槽的冲刷能力。 （2）在 5#顺坝外侧修建 11#、12#、13#、14#短丁坝，以增加枯水时该段航槽的冲刷能力。 （3）在左岸溪锥下部修建 9#顺坝，以调整流向、稳固边滩和减缓扫弯水。同时在该段扩大航槽开挖宽度（27m） ，以增加过流断面，减小该
7、流速。 （4）在滩中部修建 10#潜坝堵塞中部深槽，防止河底冲刷。 （5）右岸溪锥口利用原建顺坝封弯，防止溪沟来流直接冲刷航槽。 （6）按照设计航槽进行开挖，满足航道尺度要求。 2.4 整治后效果 工程实施后，该滩各项指标基本达到设计的预期目的，设计水位时滩中段水位最大降落约 0.2m，最大流速出现在滩中下部，约 2.6m/s。 项目实施经过 1 个水文年后，该滩上段获得了较满意效果，但下段发生较大演变，原建右岸封弯顺坝遭水毁，左溪锥下沿及航槽淤积问题未能解决，在水位回落至 348.0347.5m 时，由于淤积于航槽中之泥沙不能及时被归槽水流带走，致使右边堆扩大侵占航槽，航宽、水深不足而碍航。
8、为彻底治理好该滩，我们委托科研单位开展物理模型试验对该滩下段进行研究分析。 3.补充整治方案及整治后效果 3. 1 补充整治方案 针对整治后的演变情况，我们对该滩下段整治方案进行了认真的分析研究，经过讨论，提出如下整治措施：为使航槽避开淤积区，在顺应洪水动力轴线的右边堆上开辟新航槽；右岸建顺坝调整中洪水流向，使水流归槽，左岸通过导治建筑使淤积边滩稳固。具体详见图 3。 （1）于右岸边滩 C66C92 间开辟新航槽，宽 22m，纵坡为 3.5。同时对航槽两侧进行切滩处理，切滩高程为航槽底高程以上 1m，右侧切滩采用变坡设计，边坡为 130； （2）右岸建 1#顺坝封弯，调整流向。该顺坝与原被冲毁
9、顺坝相似，方向偏向下游，其所受洪水作用力有所减小，但应进行加固处理； （3）左岸建 2#、3#钩头丁坝稳固洪水淤积边滩； （4）切割左边滩 C47C62 段伸入河心凸嘴，以减弱对上游的水流壅阻及中洪水对 1#顺坝的冲击。 3.2 效果分析 （1）物理模型效果分析 通过物模试验，在 86m3/s 设计流量下，航槽内水深全部满足 1.3m的设计水深要求。受下游开挖影响，上深槽水位较原整治方案下降了0.1m，滩上段浅区挖槽尾部水位下降了 0.06m，水深为 1.43m，物模试验表明，滩下段补充方案整治未影响上段已施工的工程效果。86m3/s 设计流量下工程区局部最大比降为 3.48，300m3/s
10、流量下工程区局部最大比降为 3.7。 86m3/s 流量下进口段流速比较小，主要是由于该段上临深槽，水位比较平缓所致，流速沿航槽逐渐增大，在出口处流速达2.98m/s。300m3/s 流量下流速也是沿程增大的，进口段流速为 1.51m/s，出口段增大到 3.08m/s，断面流速分布均匀。655m3/s 流量下随着坝顶过流，航槽内流速沿程变化量减小，流速由 1.77m/s 增大到2.82m/s。随着流量的增大，航槽内流速减小，这是由于洪水时主流取直过滩，航槽处于主流的边缘地带所致。 （2）工程实施后效果分析 工程实施后整治效果较好，通过竣工测量观测，该滩达到了设计目的，整治后效果与物模试验结果比
11、较接近。 4.结语 通过该滩整治和效果分析可得出，在山区河流航道整治设计中应充分分析滩险成因，分析上游的来水来沙量和水流的造床作用方式，才能采取针对性的整治措施，达到好的整治效果，同时应充分考虑水流作用力对整治建筑物的影响，对整治建筑物进行加固处理，防止水毁，以稳定整治成果。该滩整治方案结合物模试验研究确定，整治后效果与物模试验结果比较接近，因此，对于成因复杂、整治难度大的滩险，采用物模试验研究是很有必要的，其作用也是明显的。 参考文献： 1张瑞瑾.河流动力学M.北京：中国工业出版社，1960. 2贵州顺达水运规划勘察设计所.西南水运出海通道中线起步工程（贵州段）航道整治施工图设计Z.贵州顺达水运规划勘察设计所，2003. 3邢顺敬.北盘江坝油滩航道整治动床模型试验研究报告R.天津：交通部天津水运工程科学研究所，2003.
