石料专用码头洪评(上传用).doc

前 言TC市长江河道管理局为适应市场经济发展的需要，充分利用河道管理范围内的水土资源，拟在长江岸边（广济圩江堤桩号35+000）新建一座石料专用码头，码头设计泊位300t，码头采用活动栈桥透水结构形式。根据水法规与河道管理条例的要求，TC市长江河道管理局委托我院对码头工程方案进行设计，并承担该工程防洪影响评价工作。现根据长江太子矶河段水下地形及水文泥沙资料进行拟建码头工程河演分析及防洪影响评价，供河道主管部门审批参考。1.基本情况1.1河道概况拟建码头位于长江太子矶河段铁铜洲左汊弯道的左岸。见附图一。太子矶河段上起安庆市郊区前江口，下至枞阳县新开沟，河道全长27km，为鹅头型分汊河段。其中，前江口杨林洲为单一微弯段，深槽位于右岸，边滩位于左岸，杨林洲三江口为弯曲分汊段，铁铜洲将水流分为左、右两汊，左汊为支汊，河道弯曲，均宽300400m，多年分流比为13左右；右汊为主汊，河宽2000m，多年分流比为87左右。右汊内稻床洲潜洲将水流分为东、西两水道，东水道窄深，西水道宽浅。三江口新开沟为顺直段，出口处右岸有扁担洲，现已靠岸，河道宽800m。1.2航道概况据交通部长江南京航道局长江下游航行参考图（2001年6月）记载：“钱江嘴以下为太子矶水道，系下游浅险航道之一。左岸钱江嘴下至窑沟有鸭子沟边滩，设有缓流标志，为缓流水道；右岸丘陵临江，岸线稳定凹进，深泓临凹岸侧，为引导船舶安全航行，设有过渡导标一对；拦江矶突出右岸700余米，拦江矶外礁矶头处水流湍急，河床深达30余米。拦江矶以下，江面突然放宽，江中有铜板洲、铁板洲、玉板洲三个基本相连的沙洲，将江流分成左右两汊，左汊为枞阳小港，航道弯、窄、浅，进出枞阳港区小轮均行驶下口，近年来上段发展冲刷；右汊是主汊，江中拦江矶至太子矶左侧有一条形潜洲将右汊分为东西两港，即太子矶东、西港，从1996年底开始，对太子矶水道拦江矶外礁江龙石、鱼泡石及右槽1号礁石进行了整治。由于近年西港演变剧烈，西港航道已淤成铜板洲边滩，现不开放西港，仅开放东港。东港底质为礁板，上口航道左临潜洲洲头，因整治工程后，潜洲头部冲刷下缩，上口门航道宽达400m以上；目前枯水期航道狭窄处已移至太子矶礁石附近；上口右岸有拦江矶礁石群，其下有乌龟矶、太子矶等礁石紧依航道，系事故多发地段之一。”1.3水文、气象大通水文站为长江下游干流河道的控制站，多年平均径流量为8980亿m3，历年最大流量为92600m3/s（1954年8月1日），历年最小流量为4620 m3/s（1979年1月31日），多年平均流量28500 m3/s。年内水量主要集中在汛期，510月径流量占全年总径流量71.46。多年平均含沙量为0.488kg/m3，历年最大含沙量为3.24kg/ m3，最小含沙量为0.022 kg/ m3，年平均输沙量为4.38亿t。安庆水位站位于太子矶河段上游的安庆河段的左岸，距大通水文站约77km，多年平均水位为8.27m（黄海高程，下同），历年最高水位为16.8m，历年最低水位为1.62m，汛期平均水位为10.96m，枯期平均水位为5.42m。安庆站、大通站水位特征值统计见表1、表2。表1安庆站、大通站特征水位统计表站 名多年平均水位（m）历年最高历年最低统计年份水位（m）时间水位（m）时间安庆站8.2716.8019541.62192919241998大通站6.7614.7019541.20196119511998注：水位为黄海高程表2 安庆站、大通站多年月平均水位统计表月份123456789101112安庆站3.814.025.387.249.5910.9512.5411.9111.2310.067.685.09大通站2.863.054.206.057.969.1110.669.909.238.166.083.87注：水位为黄海高程，安庆站统计年份19241998年，大通站统计年份19511998年。太子矶河段所在区域属于亚热带湿润季风气候区，具有四季分明、光照充足，雨量丰沛的特点。1.4边界条件左岸前江口枞阳闸为冲积平原，河床抗冲性能差。枞阳闸幕旗山为丘陵山地，河岸抗冲性能较强。右岸麻石矶以上多山矶节点，自上而下依次有拦江矶、乌龟矶、太子矶、黄家矶、麻石矶。河岸抗冲性能强；麻石矶以下至下江口为冲积平原，河岸呈二元相结构，抗冲性能较差。河道中铁铜洲、稻床洲系泥沙淤积体，在水流作用下可动性极强，易发生大幅度冲淤变化。1.5国民经济左岸属安庆市的郊区、TC市及枞阳县管辖，沿江建有安广江堤及枞阳江堤，均为国家二级堤防。安广江堤保护安庆市城区、郊区及TC市、枞阳县，江堤西起安庆市狮子山脚（桩号0+000），东至枞阳县城幕旗山脚（43+689），江堤全长43.7km，保护着251.3km2、56万人口、14.8万亩耕地的防洪安全。安庆市是皖西南重镇，是安徽长江北岸唯一的港口城市，是安徽著名的古城和新兴石化、轻纺城市。枞阳江堤上起枞阳县幕旗山脚，下至无为县红土庙，与无为大堤相连，江堤全长83.95km，保护着748万km2、66.5万亩耕地、94.2万人口的防洪安全。右岸归池州市贵池区，沿江建有秋江圩堤，为3级堤防。贵池区为江南著名城市，旅游资源丰富。秋江圩为江南著名大圩，盛产粮、棉等多种经济作物。1.6河道工程安庆市郊区岳王庙护岸工程位于左岸中下段，1955年1997年对江堤桩号30+24031+415段岸坡进行抛石护岸及砌石护坎工程，石方5.6万m3。1998年国债工程安排实施31+68032+952段，抛石5.48万m3，2002年省国债工程投资1872万元，护岸长3100m（32+90035+000），抛石19.17万m3，护坎长3850m（36+83740+687），干砌块石31647m3，碎石9625m3。贵池区石头埂护岸工程位于河段出口处的右岸，该段堤防外滩狭窄，堤脚临江，19521972年在桩号8+4109+660长1250m范围内进行护坎工程，砌石1.45万m3，1997年在桩号8+7158+965长250m范围抛石8508m3，1998年在桩号8+4108+715长305m范围内抛石12414m3，2002年省国债资金安排660万元，护岸长1530m，抛石7.51万m3，护坎长820m，砌石6003m3。2.河势演变及趋势预估2.1近期河势演变（1）河段进口段变化该段上起前江口，下至拦江矶，全长8km，微弯右凹，河宽沿程增大。受弯道环流作用，深槽位于右岸，边滩位于左岸，因右岸多山矶节点，河岸抗冲性能强，右岸线稳定少变。19661987年间，该段深泓线、右岸线相对稳定，而左岸鸭儿沟边滩不断扩大右摆；19871998年间，受上游安庆河段河势变化及多年持续大洪水影响，前江口岸线不断崩退，水流相对趋直，鸭儿沟边滩受到冲刷，洪水河槽呈左摆之势。见附图二、三（2）拦江矶挑流区变化水流贴右岸下行，在拦江矶先分出两股水流，一股绕过拦江矶下端进入右汊东水道，另一股受拦江矶挑流作用，顶冲左岸大王庙铁铜洲头一带，在洲头再分出两股水流，小股水流进入左汊，大部分水流受洲头壅水作用，流入右汊西水道。19661987年间，拦江矶附近冲刷坑冲淤频繁，但位置稳定，说明在此期间，拦江矶挑流强度既没有明显增加，也没有明显减少；19871997年间，拦江矶处河道左岸淤积明显，原大王庙一侧-10m深槽下移1.8km，直指铁铜洲头，相应地，铁铜洲头左右缘亦出现了-10m近岸深槽，拦江矶挑流不断减弱； 19971998年间，拦江矶河道左岸大幅度淤积，原大王庙一侧-10m深槽向右拓展，说明在此期间，拦江矶挑流大大减弱。从前江口拦江矶河道形态来看，低水位时，水流受河床边界条件约束较强，流路归槽，拦江矶挑流作用明显，而高水位时，水流受河床边界条件约束较小，水流趋直，拦江矶挑流作用较小。（3）铁铜洲右汊变化右汊中上部有一心滩，称为稻床洲，该心滩将右汊分为两股水道，左边称为西水道（东港），右边称为东水道（西港）。进入分汊段的水流过拦江矶后，小部份直接从心滩头部与矶头之间进入东汊，主流下行至铁铜洲头，再分出一股进入左汊，大部分水流受洲头拦阻后，流路发生近900的大转折，左汊口门一带产生较高的壅水，形成由西水道越过心滩流向东水道的横向水流。右汊分流比19591980年间为85.488.0，变化较小；19801998 年间，分流比呈减少之势。东西水道：西水道主要是在左汊发展成为鹅头型汊道后，阻力增大，主流取直切开铜板洲边滩形成的汊道，该水道河床宽浅。东水道存在-10m深槽，河床稳定少变。两水道分流比与水位有直接关系，低水位时，东水道分流比大于西水道，随水位上升，水流取直，东水道分流比开始减少，而西水道分流比开始增加，高水位时，东、西两水道分流比基本持平。稻床洲：稻床洲心滩历史上属铜板洲边滩一部分，七十年代以前，该心滩基本稳定少变，七十年代以后，心滩逐渐淤高扩大，滩头直接伸至拦江矶下端，滩尾下延至太子矶以下，滩头和滩尾之间，常于乌龟矶一带形成鞍槽，鞍槽形成与右汊内横向水流有直接关系，鞍槽位置随拦江矶挑流作用强弱而有所上下移动。铁铜洲右岸：进入九十年代以来，相继发生了四年大洪水，由于大水年份，高水位持续时间长，拦江矶挑流相对较弱，水流趋直顶冲铁铜洲头，顶冲洲头水流分为两股，一股贴铁铜洲右缘下行进入右汊，另一股贴铁铜洲头左缘下行进入左汊。19871998年间，贴右岸的水流不断冲刷岸坡，致使近岸出现深槽，铁铜洲右缘5m岸线崩退200900m，崩退幅度沿程减小，同时，西水道和铁铜洲近岸深槽之间的心滩迅速淤长扩大，形成新的“玉板洲”，为分析方便，称为小玉板洲。（4）铁铜洲左汊变化左汊系支汊，高度弯曲左凹，断面形态单一，汊道沿程阻力较大，出流不畅，多年分流比为13。19871997年间，由于水流顶冲铁铜洲头，该汊进流条件改善，分流比1997年增为18，虽然，左汊分流比有所增加，其进口断面过水面积有所增加，但受河床边界条件限制，该汊道弯道段和出口段冲淤幅度小，深泓、岸线较为稳定。左汊进口段上深槽位于铁铜洲一侧，下深槽位于岳王庙下段一侧，上深槽对面为岳王庙上段边滩，下深槽对面为铁铜洲左缘。19871998年间，上深槽不断冲刷扩大，-5m冲刷坑轴线长度由240m变为730m，上深槽在冲刷时，右向拓展。下深槽头部不断下延，-10m深槽头部下移220m，下深槽头部在下移过程中，向左摆动。伴随深槽的变化，岳王庙上段边滩不断淤积扩大下延，0m边滩最大外淤80m、下延190m，岳王庙下段岸线不断冲刷左摆，一般幅度为1020m。（5）河段出口段变化出口段上至铁铜洲尾，下到新开沟，长10km，上段三江口和下段乌沙小轮码头处河道较窄，枯水期河宽仅1800m，而中段七里矶处河道较宽，枯水河宽2200多m，河道右侧有扁担洲，拟采砂区位于扁担洲左缘水域。左、右汊水流在铁铜洲尾汇合后，居中偏右下行，冲刷扁担洲左缘，在乌沙小轮码头向左岸新开沟过渡，进入下游贵池河段。19701987年间，三江口石头埂深泓上段左摆、下段右摆动。19871998年间，三江口石头埂处深泓右摆200400m，石头埂近岸5m岸线后退1020m。2.2演变趋势预估从前面近期演变分析中，可以将河段演变趋势归纳如下：低水位时，拦江矶挑流作用较强，水流走向受地形控制，东水道分流比较大。随着水位的上升，拦江矶挑流作用减弱，水流主导作用加强，河床约束作用减弱，西水道分流比有所增加，而东水道分流比有所减小。高水位时，拦江矶挑流作用消失，水流趋直顶冲铁铜洲头，铁铜洲头左、右缘近岸流速加大，形成近岸深槽，右汊内明显存在三股水流，一股走东水道、一股走西水道，一股贴铁铜洲右缘深槽下行。大水年份，高水位持续时间长，拦江矶挑流时间较短，水流顶冲铁铜洲头时间长，铁铜洲右缘崩退严重，近岸出现深槽。又由于在高水位时，三江口壅水作用明显，右汊内水流挟沙力减小，泥沙易于淤积，稻床洲和小玉板洲不断抬高扩大，这种变化阻碍了西水道分流比的增加，原走西水道的水流一部分改走东水道，一部分改走铁铜洲右缘近岸深槽，若将铁铜洲右缘近岸深槽看成是新的“西水道”，则可认为，西水道在高水位时存在左摆趋势。铁铜洲右缘近岸深槽发展、西水道左摆和左汊分流比的增加，将迫使铁铜洲尾汇流后的主流右摆，右岸扁担洲受到冲刷。1987年以来，由于上游河势的变化和多年持续大洪水影响，拦江矶挑流作用不断减弱，水流趋直顶冲铁铜洲头，洲头崩退严重，左汊进口段上深槽冲刷右摆，而下深槽下移左摆，岳王庙上段岸线右摆淤积，而下段岸线左摆冲刷，该段崩岸向下游发展。右汊内稻床洲及小玉板洲不断扩大，左、右汊汇流后的主流右摆，右岸扁担洲及石头埂近岸呈冲刷之势。3.码头工程段近岸河床变化3.1平面变化采用1987年6月、1998年11月、2001年12月共3个测次水下地形图进行拟建码头工程近岸河床变化分析。由附图四可看出：拟建石料码头工程段近岸0m高程线2001年12月较1998年11月普遍冲刷近岸2535m，码头处（C.S.5）冲宽35m，而1998年11月较1987年6月则普遍淤积1020m，码头处淤宽20m。-5m与-10m高程线变化特点与0m高程线变化相同，只是冲淤幅度稍为减小。总之，在1987年6月2001年3月间，拟建码头段近岸河床呈冲淤交替的变化阶段，2002年开始实施国债资金护岸工程以来，拟建码头段岸坡已趋于稳定，从查勘现场发现局部地段岸坡出现回淤。近期拟建码头段水下地形图反映0m-10m各条高程线较平顺，流态平稳，无局部冲刷坑或深槽，近岸河床处于较稳定态势。3.2横断面变化从拟建石料专用码头段河道横断面截取C.S.1C.S.6共6个横断面，分析其变化，详见附图五。C.S.1（桩号34+300）断面：该河道横断面形态呈“V”形，深槽偏河道左侧。左岸岸坡在1987年6月1998年11月间偏淤，平均淤宽10余米，而1998年11月2001年12月间则转为冲刷，0m高程-12m高程之间岸坡平均冲宽2040m。河床底部1998年较1987年淤高2m，1998年2001年间则刷深1.5m。右侧岸坡冲淤交替，其中1987年1998年间为淤积，而1998年2001年间又转为冲刷。C.S.2（桩号34+500）断面：变化与C.S.1断面相似。左岸岸坡在1987年1998年间偏淤，而1998年2001年间转为冲刷，平均冲宽2030m，河床底部冲淤幅度不大，处于稳定。右岸岸坡冲淤交替。C.S.3（桩号34+700）断面：左岸岸坡冲淤交替，1998年以前为微淤，1998年2001年为冲，幅度为1030m，河床底部为单向冲刷，1998年较1987年河床最大刷深2m。右岸岸坡在1998年2001年间平均冲宽3060m。C.S.4（桩号34+900）断面：左岸岸坡在1987年1998年间为偏淤，而1998年2001年间由淤转冲，幅度为3040m，河床冲淤交替，其中1998年较1987年为淤，而2001年较1998年为冲，冲淤幅度为12m。右岸岸坡冲淤交替，幅度一般为20m。C.S.5（桩号35+000）石料码头断面：断面形态呈“U”型。左岸拟建码头岸坡1987年1998年为偏淤状，淤积幅度为1020m，1998年2001年间岸坡由淤转冲，冲刷幅度自0m-10m高程递增，分别为45m、48m、46m。河床底部高程在1987年1998年间较为稳定，而1998年2001年间处于冲刷状，2001年较1998年刷深1m，右岸岸坡处于冲淤交替阶段，冲淤幅度为1030m。C.S.6（桩号35+100）断面：断面变化同C.S.5断面。左岸岸坡冲淤交替，幅度为1020m，河床底部偏冲，右岸岸坡冲淤交替，幅度为1030m。4.码头工程方案设计4.1码头位置及布置方案TC市长江河道管理局石料专用码头拟建在长江太子矶河段铁铜洲左汊弯道中段的左岸，设计吨位300t。码头采用钢结构活动栈桥结合皮带运输机和简易钢结构活动装船机的形式，将滩地土方塘填平至原滩地高程（黄海12.5m），作为临时石料堆场。具体方案见附图六、七4.2码头运行方式码头按非汛期运行考虑，石料经由长河船闸堤顶至临时堆场，直接进入料斗由皮带运输机上船，无法立即上船的石料在临时堆场待运。汛期水位达到漫滩时，码头停止运行，拆除钢结构栈桥、皮带运输机及简易装船机，清空临时堆场，以利渡汛。5.防洪影响评价5.1码头工程对河势影响TC市河道局石料专用码头拟建在长江太子矶河段铁铜洲左汊弯道中段的左岸，为水流常年贴岸区。铁铜洲左汊为支汊，河道弯曲呈鹅头型，水流沿程阻力较大，汊道多年平均分流比为13，20世纪90年代以来由于上游右岸拦江矶挑流作用减弱，进流条件改善，1997年，汊道分流比增加至18，在1998年大洪水的强烈造床作用下，拟建码头附近岸坡发生较强冲刷，经2002年2003年省国债护岸工程的投资建设，现码头附近岸坡已趋于稳定，由于石料专用码头采用钢结构活动栈桥结合皮带运输机和简易钢结构活动装船机，对近岸水流阻水影响较小，且深泓距岸距离在200m以上，因此码头工程对河势影响不大。5.2码头工程对行洪影响由于码头工程钢结构活动栈桥结合皮带运输机和简易钢结构活动装船机，其阻水面积非常小，对河道行洪影响也非常小。另外石料临时堆场采用填塘方式，堆场顶部高程与原滩地高程齐平。当洪水开始漫滩时及时将堆场及装船机拆除，因此码头工程运用对行洪影响较小。5.3码头工程对堤防安全影响据现场查勘，拟建专用石料码头位于长河船闸上150m处，见附图七，该处江堤外滩宽度在300350m，滩地高程10.511.0m。码头距广济圩江堤约300m，距堤防较远。因此建码头工程对堤防安全无不利影响。5.4码头工程对岸坡稳定影响根据建设单位提供的工程地质资料：桐城段江堤位于广济圩江堤末端，堤外临长江左汊河道，对岸为铁铜洲，江堤顶高程已超设计洪水位1.5m，堤身土层分布高程在1314m以上，主要由人工素填土，粉质粘土，粉质壤土组成，呈黄褐色，强度中等，固结和密实度较好。堤基为双层地基，表层弱透水覆盖层厚达28m，以黄色、灰色粉质粘土，重中粉质壤土为主，中等压缩，层底高程在