浅析北盘江坝草滩整治与模型试验研究

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1、浅析北盘江坝草滩整治与模型试验研究摘要：本文从水沙运动与河道演变的关系研究坝草滩航道演变与碍航机理，根据不同工况下的水沙关系来分析滩险成因；通过物理模型定床试验和定床输沙试验，优化整治方案，解决泥沙淤积问题，为类似滩险整治提供借鉴。关键词：坝草滩水沙分析整治方案物模定床输沙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。“

2、十一五”期间，贵州启动了西南水运出海中线通道（贵州段）航运扩建工程，按Ⅳ级航道标准整治“两江一河”航道共360km。其中北盘江坝草至两江口段97km，整治滩险26处，航道尺度坝草～百层为1.6m×30m×300m，白层～两江口为1.6m×50m×330m，通航保证率为90%。坝草滩为本次北盘江航道整治起点，下距两江口97km，属北盘江典型的砂卵石滩险，以枯水河槽弯、窄、浅碍航著称。该滩位于龙滩库区变动回水区，滩险成因复杂，既受龙滩库区回水顶托影响，也受上游董箐电站下泄流量影响，水沙条件复杂，同时滩头左岸为拟建坝草新港，滩险整治须考虑港池淤积

3、问题，整治难度大。建设业主将坝草滩作为整治该段航道的关键节点，委托进行物模试验研究，设计单位加强设计力量，施工单位紧密配合，多方协作确保坝草滩整治工程取得成功。1.滩险演变及碍航因素分析1.1地质地貌坝草滩地质主要由沙砂卵石组成。滩段位于微弯河段，滩上段左岸有一长约330m的卵石边滩（1号边滩），其下游右岸有一长约420m的卵石边滩（2号边滩），在往下游左岸有一长约440m的卵石边滩（3号边滩），3个边滩上下衔接，左右交错，枯水航道呈S型。1.2滩险演变及碍航因素分析北盘江为典型的山区河流，距本滩下游约10km的这洞水文站资料统计，年平均径

4、流量151亿m3，年平均流量479m3/s，年最大日均流量5134m3/s（2001.7.4），最小43.66m3/s（2001.5.2），年际、年内水量分布极不均匀，汛期水位暴涨暴落现象十分突出。坝草滩长约1.4km，平均比降1.16‰，局部最大比降为4.25‰，最大流速1.91m/s，最小水深0.7m，为典型的北盘江沙卵石滩。该滩段为微弯河段，自上而下岸侧分布存在大小规模不同的三块边滩侵入枯水主槽，边滩滩面高程均较低，整治流量下滩面过流。这些大小不一、高低不等的边滩控制了枯水流线，使枯水航道呈S型。在滩段范围内洪水时水流取直、枯水时水流

5、归槽坐弯，上游不同的来流量下水流流向相差较大，枯水河槽大幅偏离中高水期的流线，甚至位于缓流区，汛期泥沙淤积量大而枯水期水流冲刷不力，加之汛期强水流携带淤积物粒径较粗，由此使得枯水河槽弯、窄、浅。同时，本河段河宽较窄，洪水河宽一般不足150m，因此，较窄的河宽为坝草新港口水域的布置带来了很大难度，港池及回旋水域开挖后面临泥沙回淤的风险。该滩经过1994年和“十五”期的西南水运出海通道中线起步工程整治，在2号边滩滩头建有2条勾头坝和1条顺坝，中部建有3条丁坝，在3号边滩滩尾建有2条丁坝，以加强枯水期航道冲刷，但由于2号边滩滩中丁坝位于洪水主流流

6、线上，受汛期洪水直冲，水毁严重。坝草滩原始地形见图1。本滩的整治主要是解决Ⅳ级航道航道尺度不足，坝草新港口水域布置及泥沙淤积问题，并且采取有效措施预防整治建筑物水毁。2.现状条件下水流特性试验根据该滩的实际情况，进行了工程前设计流量183m3/s、整治流量329m3/s、中水流量880m3/s和洪水流量2000m3/s共四个特征流量下水流特性试验。结果表明：（1）在183m3/s（设计流量）下，航深1.6m等深线基本贯通，但在1号边滩与2号边滩的过渡段约27m水深不足1.6m，且部分1.6m水深的宽度不满足设计航宽要求；2号边滩与3号边滩的

7、过渡段弯曲半径不满足设计要求。（2）流速随流量的增大而增大，流量为2000m3/s时，边滩上流速普遍超过3m/s，航道处流速均小于3m/s；183m3/s设计流量下最大流速2.19m/s，出现在2、3号边滩的过渡段。（3）设计流量下，水流归槽，流向基本与航道走向一致；中洪水水流动力轴线取直过滩，航道内流向偏向边滩，特别是在弯道和边滩的滩头，偏角较大。试验表明，坝草滩在各级流量下水面比降一般小于2‰，流速一般不超过3m/s，说明该滩通航水流条件较好。碍航主要是局部水深、航宽和弯曲半径不足。3.整治原则3.1整治参数（1）设计流量坝草滩位于龙滩

8、库区变动回水区，距上游董箐电站约5km，受上游下泄流量和库区回水影响较大。经综合分析计算，设计流量取董箐电站单机满发最大引用流量的85%为183m3/s。（2）整治流量和整治水位