涪陵至铜辙峡河段航道炸礁工程整治措施

涪陵至铜辙峡河段航道炸礁工程整治措施

为了实现峡谷的运营效率目标，根据库口的航道规划，在根据175米蓄水方案运行的峡谷中，级舰队的直接时间保障率不应小于50%。长江涪陵至铜锣峡河段位于175m蓄水期变动回水区下段,针对万吨级船队的通航标准,本河段内主要存在泥沙累积性淤积造成航槽移位、峡谷河段急流碍航以及有些局部河段礁石碍航的问题。在这些碍航河段中,礁石所处位置不当是造成碍航的主要因素之一,需通过炸礁措施进行整治。2006年汛后,三峡水库即按156m蓄水位方案运行,枯季回水末端将上延至铜锣峡下口。考虑到若礁石淹没后再实施清炸,本可在陆上炸除的大量礁石将变为水下炸礁,不但施工难度增大,而且投资也大大增加。鉴此,中国长江三峡工程开发总公司和交通部决定共同投资,在156m蓄水前完成受蓄水淹没影响的涪陵剪刀峡至铜锣峡下口间90km河段内的航道炸礁工程。1对碍航河段的工程整治措施涪陵至铜锣峡河段航道炸礁工程是按照满足三峡水库175m蓄水后万吨级船队安全通航的标准建设的。本着“远近结合,满足尺度、改善流态、统筹兼顾”的整治原则,确定治理思路为:1)对仅因礁石在河道中所处位置不当,使航道尺度拓宽受到限制,或者产生不良流态影响航行的礁石,通过本次炸礁工程,一次性整治到位,达到规划航道标准;2)对部分泥沙累积性淤积河段,航槽将发生移位,对新航槽中碍航礁石进行提前清炸,为今后系统整治奠定基础;3)对峡谷急流河段,主要炸除影响航行安全的礁石突嘴,对于提高万吨级船队通航流量的系统治理,需结合今后航运发展情况进行深入研究后实施。根据上述整治原则和治理思路,通过大量的调查分析和组织有关专家进行研讨后,确定在本炸礁工程中,对剪刀峡、青岩子、野土地等14处碍航河段中的30座礁石进行炸礁整治。整治的礁石河段分布位置如图1。本工程建设标准:航道等级为Ⅰ级,航道尺度为3.5m×150m×1000m(航深×航宽×弯曲半径),设计最低通航水位保证率为99%。炸礁总工程量85.08×104m3,其中水下炸礁10.94×104m3,陆上炸礁74.14×104m3,工程总投资9789.37万元。为确保不影响2006年汛后三峡水库坝前水位按期蓄水至156m,全部炸礁任务在2005年汛后至2006年汛前一个枯水期内完成。2主要设计参数的确定2.1河道狭窄的限制本河段若要达到两个万吨级船队双向通航的标准,需整治滩点非常之多,并且铜锣峡、黄草峡两岸峭壁林立,河道狭窄,要达到此标准非常困难。因此本次整治主要结合今后库区大吨位单体自航船发展趋势,采用满足万吨级船队和3000吨级自航船会船的要求,计算后确定航宽为150m。2.2设计最低通航水位航道整治中设计最低通航水位需采用长时段的实测水位资料,通过统计分析进行确定。但本工程需按175m蓄水后的通航标准进行设计,显然目前不可能有实测水位资料来确定最低通航水位。为保证工程设计合理,长江科学院专门就三峡工程各蓄水期变动回水区航道的设计水位问题进行了专题研究,并完成了《三峡水库运用后变动回水区最低通航水位计算分析》报告,通过组织专家审查,认为其计算成果运用于变动回水区航道整治工程设计是合理的。因此,本工程设计选用该报告中175m蓄水运用初期各计算断面的设计最低通航水位,按照落差内插法推算各礁石处的设计最低通航水位。主要炸礁河段计算结果见表1。2.3加强航道设标维护保证航道安全更经济合理按照《航道整治工程技术规范》的要求,石质河床航道水深应适当增加0.1~0.2m,结合规划的航道尺度,确定炸礁部位最小设计水深按175m蓄水期设计最低通航水位下3.7m考虑;但对处于航槽中的碍航礁石,考虑这些礁石炸除后,航道条件优良,船舶一般均保持快速行驶状态,动吃水相应增大,因此,这些部位的炸礁设计水深增加至4m。另外,炉子梁礁石位于航槽正中,两侧航槽均较狭窄,多次发生船舶触礁事故。考虑礁石炸除后,船队均需从梁上通过,如果炸礁水深采用175m蓄水期设计最低通航水位下4.0m,则在156m和172m蓄水期,该礁石变为水下暗礁且航深不足,对航行的危害加重。但要满足156m蓄水期的航深要求,工程投资增加太大,而156m蓄水期时间较短,通过比较,采用加强航道设标维护保证航行安全更为经济合理。但172m蓄水期时间相对较长,礁石炸除后应满足该时期安全通航的要求,经计算后确定炸礁设计水深按175m蓄水期设计最低通航水位下5.43m控制。3爆炸工程的基本方案在本工程中,对14处河段内的30座碍航礁石进行了清除,按礁石所处的位置不同,可分为江中孤礁和岸边石梁突嘴2大类。3.1孤礁类爆礁设计方案对于江中孤礁,其碍航特征是礁石将河道一分为二,往往两侧水域的水深都较大,但由于孤礁存在,其中一侧水域不能得到有效利用,使该河段的航宽达不到规划要求;从流态上看,孤礁受水流冲击产生斜流、泡漩等不良流态,礁石淹没深度较小时产生滑梁水,极易将船舶推向礁石发生海损事故。175m蓄水后,在水库消落期,礁石河段表现为天然河道的特性,有些顶部高程较高的孤礁仍露出水面,航槽依然无法拓宽,碍航流态无大的改观,不能满足万吨级船队的通航要求。在本工程中,炸除的孤礁有炉子梁、黄果梁等8座。以炉子梁河段为例,孤礁类炸礁方案如图2所示。江中孤礁炸礁整治方案比较简单,只要将整座礁石炸低至满足航行水深的要求即可。整治后,原礁石两侧水域合二为一,航道宽度大幅度增加,同时碍航流态可以得到完全消除。3.2结构及结构布置对于岸边的石梁突嘴,主要是因其伸入江中较长,阻水挑流后形成斜流、剪刀水、回流等碍航流态,淹没不能过船时有滑梁水势存在。不良流态占据大片水域,即使石梁外侧一定范围内水深较大,但受流态影响,行船仍需远离礁石突嘴。175m蓄水后,枯季水位抬高较大,流速缓,碍航程度大为减弱;但在水库消落期,水位—流量关系与天然状态差别不大,石梁突嘴不但限制航道展宽,产生的不良流态也仍然威胁着航行安全。在航宽不足,流态差的情况下,船舶易发生触礁事故。在本工程中,炸除的石梁突嘴有剪刀梁、中堆、搬针梁等22座。以中堆为例,石梁突嘴类的炸礁方案如图3所示。炸礁基本方案为适当切除石梁突嘴的一部分,从而平顺岸线,将不良流态减弱或控制在150m航宽以外,为船舶创造安全的通航环境。石嘴的切除范围结合规划航槽位置、上下游岸线以及石嘴处的水流方向综合分析后确定。进行炸礁边坡的确定时,主要考虑石嘴切除后,如果已经与上下游形成了平顺岸线,则采用较陡的炸礁边坡,一般采用1∶0.5或1∶1;有的礁石考虑与上下游形成平顺岸线炸礁工程量巨大(如中堆、剪刀梁),则采用将航槽内炸至满足航深要求,航槽外通过放缓炸礁边坡(采用1∶6左右)尽可能地减小岸线突变的程度,使紊乱水流在较缓的岸坡上有逐渐减弱的过渡范围,达到改善航槽内流态的目的。4对爆礁进行了治理,创造了安全的通航环境本次实施的航道炸礁工程是针对三峡水库175m蓄水后万吨级船队通航标准而进行的。虽然目前不具备175m蓄水后的水文条件,通航标准船队也仅限于3000吨级,无法通过实测验证整治效果,因此,下面对本工程的整治效果进行一些定性的分析预测。通过本炸礁工程,对于江心的孤礁炸除后,两侧水域均得到有效利用,拓宽了有效航宽,如青岩子河段的鸡心石部位,有效航宽由现在的140m拓宽至250m左右;炉子梁的有效航宽可由现在的110m拓宽至180m,且航道顺直,碍航流态得以根治,水流平顺,完全满足万吨级船队安全航行的需要。对于岸边的石梁突嘴,因礁石较高大,即使水深增加,航道也不能自然拓宽。由于本次炸礁深度达到航行水深的要求,且切除部分突嘴后,有些部位完全消除了岸线突出的情况,与上下游能平顺衔接,不良流态也可完全消除;有些部位虽然还存在部分突嘴,但不良流态范围向岸侧缩窄、强度减弱也是显而易见的,规划航槽内的流态得到大幅度改善,从而为万吨级船队创造了安全的通航环境。归纳起来,本工程的效果主要体现在如下几方面:1)本次整治的14处碍航河段,除因泥沙累积性淤积后形成的淤沙碍航河段和峡谷急流河段尚需进一步治理后才能满足规划航道尺度和提高通航流量外,其余的局部礁石河段在175m蓄水期航道尺度将达到3.5m×150m×1000m的标准。2)适度改善了175m蓄水期淤沙碍航河段、峡谷急流河段的航行条件,为今后全面满足规划航道标准的系统整治工程打下了坚实基础。本次对淤沙碍航河段新航槽内的礁石实施提前清炸,对峡谷河段中影响航行安全的石嘴进行炸除,这些工程实际上都是今后系统治理工程的一部分。通过本工程,为今后配合采用疏浚、整治建筑物等措施彻底治理淤沙问题和进一步采取措施扩大过水面积治理峡谷河段急流,提高万吨级船队通航流量的碍航问题打下了坚实基础。3)对水库按175m蓄水位运行前的航行条件也有较大程度的改善。本次炸礁工程按照175m蓄水期通航要求进行整治,在175m蓄水位以前,由于设计最低通航水位低于本工程的设计最低通航水位,在水库处于低水位时,炸礁区还不能满足现行船舶通航水深要求,需通过设置航标保证航行安全。但由于这些礁石具有束窄航槽、恶化水流流态的碍航作用,通过本工程,对碍航礁石炸低较多,随水位适当抬高至炸礁区能过船时,航道宽度大幅度拓宽,流态得到改善。因此,在175m蓄水前,礁石碍航时间大大缩短,对改善通航环境的效果也十分明显。5参与共管,协同