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2023-06-25
典型浅滩整治参数及最佳时机的探讨
【摘要】：这是航道整治人员非常关注的问题。根据河床断面关系法，在航道图上选择若干断面并在各断面图上找出相应于整治水位的水位线，并量出这两点的河宽以表示整治水位Z下的河宽B。截至目前，窑监河段的河床调整远未达到平衡，整治线宽度仍在变化中。一般认为，浅滩水深比较大就是有利时机。
6.4.1.1 整治线宽度变化
整治水位和整治线宽度是有机统一的，通常的做法是先确定整治水位，再确定整治线宽度。在河床没有达到相对平衡之前，整治线宽度也是变化的。现有的整治线宽度计算方法，如输沙率方法，是基于输沙平衡原理推导而来的，不能直接用于三峡工程影响下的变化河道中。三峡水库蓄水运用后长江中游整治线宽度的变化趋势是什么样的？这是航道整治人员非常关注的问题。为探讨整治参数的变化规律，选取河床调整较为显著的窑监河段为典型河段，采用唐存本提出的“河床断面关系法”[15]来分析长江中游河段整治线宽度的变化规律。
根据河床断面关系法，在航道图上选择若干断面并在各断面图上找出相应于整治水位的水位线，并量出这两点的河宽以表示整治水位Z下的河宽B。与此同时查找出该断面规划航槽宽度内的最小水深，以示在该整治水位Z对应河宽B情况下所获得的相应航深t，然后利用枯水地形资料分段点绘t-B关系曲线。河床断面关系法用的航深是整治水位对应的最小水深，宽度表示整治水位对应的宽度，不同的整治水位绘制的t-B曲线是不同的，反映了整治水位和整治宽度的联动关系。
河床断面关系法主要适用于比较顺直的河道，窑监河段近些年来分流比比较稳定，选取窑集佬河段（塔市驿—乌龟洲头河段）、乌龟洲右汊进口段、乌龟洲右汊段和大马洲河段（太和岭—徐家铛河段）进行分析，上述河段均符合河床断面关系法的适用范围，计算河段如图6.4-1所示。
图6.4-1 长江中游窑监河段断面关系法计算分段示意图
窑监河段各年份的t-B关系内包络线如图6.4-2所示，用以分析整治线宽度的变化趋势。由图可见：
（1）三峡水库蓄水运用以来，窑监河段进出口段总体冲刷，整治线宽度逐渐变大，但调整幅度逐年减小。各年份汇总后的t-B关系逐年变化，表示目前仍难以给出一个稳定的t-B关系，整治线宽度在变化中。以窑集佬河段为例，根据断面关系法，2002年三峡水库未蓄水时点绘得到3.5m航深对应的整治线宽度为681m，2006年1月、2008年1月、2010年1月、2012年1月、2014年2月分别为950m、990m、990m、1110m和1025m，增加幅度分别为67m/a、20m/a、0m/a、60m/a和-43m/a（减小），整治线宽度逐年增加，增加幅度逐渐减小。2012—2014年整治线宽度缩小可能与个别年份的来水来沙有关，总体趋势上仍是增加的。同样，4.5m航深对应的整治线宽度也有类似变化规律。截至目前，窑监河段的河床调整远未达到平衡，整治线宽度仍在变化中。
（2）窑监河段要达到冲淤平衡还需要很长时间，在现阶段可以利用河床断面关系法分析整治线宽度的变化趋势，在常规理论计算的整治线宽度基础上，考虑整治线宽度变化值。根据本章的研究，考虑三峡水库蓄水运用引起的冲刷，整治线宽度需要适当放宽，若以窑集佬河段2012年作为基准与乌龟洲整治工程实施前比较（2008年），则3.5m航深对应的放宽幅度为12%左右。远期放宽幅度可根据河床演变趋势和数学模型计算预测河相关系，再点绘到t-B关系图上确定。
图6.4-2 长江中游窑监各分河段t-B关系内包络线
6.4.1.2 整治时机探讨
冲积性河流的洲滩是不断变化的，应该存在一个有利的整治时机。一般认为，浅滩水深比较大就是有利时机。冲积性河流的河槽断面面积的大小同呈周期性变化的来流关系密切，虽然河床冲淤变化同来水来沙存在时间差，即河床的变形滞后，但一般而言，大洪水河槽过水面积大，同时洲滩切割频繁，很多浅滩在这种条件下水深改善。如果单从浅滩水深而言，这种条件下是“有利时机”，但这是有条件的，它的断面形态、流路和大洪水的径流条件相适应，是一种极端的情况，浅滩断面面积大小和大多数年份的来水来沙是不相协调的，河床必定会回淤。
对于“有利时机”的认识、把握和选择，更应该关注的是洲滩的合理布局以及未来水沙条件下的河床演变发展趋势，而不应拘泥于浅滩的水深大小，有利时机应更能适应一般的来水来沙年份，而不仅仅是代表性差的特殊年份。
对三峡水库坝下游河道而言，航道整治还需按轻重缓急，分期实施，主要从以下三个方面进行考虑：
（1）问题严重程度。充分考虑三峡工程影响下航道发展变化的趋势。在河演分析的基础上，依据三峡工程调度后的水沙条件，开展物理模型或数学模型研究，探讨河道冲淤及航道条件的发展趋势及发展变化的速度快慢。
（2）外部环境限制。航道整治工程不仅对航道条件有影响，同时对河道行洪、桥梁、生态保护区等都可能产生有利或不利的作用，因此要统筹兼顾，考虑航道整治工程布置对外部环境的影响。
（3）分期治理协调性。总体规划，分期治理。分期整治在思路上具有一定延续性，应在航道条件较为有利的时机稳定洲滩边界条件和滩槽格局，为进一步改善航道条件打下基础，并且考虑社会经济发展的需求，未来航道条件仍有继续提升的空间，前期治理应有一定的前瞻性，为后续治理工作提供基础和空间。
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