向家坝水电站运行对马皮包河段航运影响分析-论文.pdf

水利水电技术第44卷2013年第10期向家坝水电站运行对马皮包河段航运影响分析张文江，杨祥飞，王志力(1．长江重庆航运工程勘察设计院，重庆401147；2．南京水利科学研究院，江苏南京210029)摘要：向家坝水库蓄水运行之后，其下游河道的水沙环境、河床形态将发生很大的变化，本文以距离向家坝坝址较近的典型浅险碍航为主的马皮包河段为研究对象，分析了向家坝运行之后的来水来沙条件、河道演变规律、通航影响及设计水位的变化情况、航道建设及通航利用方式等问题，以期为今后本河段航道维护和建设提供参考。关键词：向家坝水电站；马皮包河段；航道影响；航道建设中图分类号：TV697．1文献标识码：A文章编号：1000-0860(2013)10—0127—05ImpactsfromoperationofXiangjiabaHydropowerStationonnavigationthroughMapibaoReachZHANGWenjiang，YANGXiangfei，WANGZhili(1．ChangjiangChongqingHarborandWaterwayEngineeringInvestigationandDesignInstitute，Chongqing401147，China；2．NanjingHydraulicResearchInstitute，Nanjing210029，Jiangsu，China)Abstract：AftertheimpoundmentandoperationofXiangjiabaHydropowerstation，thewater-sedimentenvironmentandriver-bedtopographyofitslowerriverreacharetobegreatlychanged．Therefore，bytakingthemaintypicaldangerousshoalofnavigationobstructionMapibaoShoalnearthesiteofthedamforthehydropowerstationasthestudyobject，theconditionsofincomingwaterandsediment，evolutionlawofriverchannel，impactsonnavigation，changeofthedesignwaterlevel，water—wayconstrue—tion，utilizationmodeofnavigation，etc．aftertheoperationofthehydropowerstationarestudiedherein，SOastoprovidesomereferencesforconstructionandmaintenanceofthewater-wayofthefiverreach．Keywords：XiangjiabaHydropowerStation；MapibaoReach；impactonnavigation；water—wayconstruction鱼碛坝阻截后逐渐偏向左岸深槽下行；受左岸基岩河1概述床约束在打鱼沱处90。右转下行，在麻柳沱处又90。1．1马皮包河段概况左转后沿右岸深槽进入下游顺直河段，两处急转弯河马皮包河段长约2km，下距宜宾河口23km，上段弯曲半径均不足25013"1；转弯河段流速、比降较距向家坝水电枢纽约10km，为“s”型反向弯曲河段。大，船舶航行困难。上半段右岸为巨大的打鱼碛碛坝，江中潜伏大、小马1．2向家坝概况皮包暗礁，左岸上段为卵石质河床，中段为淤沙崩向家坝水电枢纽是金沙江下游梯级开发中的最末岸，下段为基岩质河床(见图1)。洪水期主流沿顺直一个梯级(见图2)，总装机容量640万kW，是一座微弯河段河心偏右岸下泄，在马皮包河段随着河宽的以发电为主，兼具航运、防洪、灌溉、生态等综合效增加流速逐渐减小；流过打鱼碛翅后，受到陡坎子碛坝阻水和麻柳沱弯道吸流的共同作用，主流微向右弯收稿日期：2012．09．03后从陡坎子碛坝中部顺势直泄而下进入下游顺直河基金项目：西部交通建设科技项目(2009328746042)。段。枯水期主流沿顺直微弯河段右岸深槽下泄，受打作者简介：张文江(1982一)，男，工程师，硕士。WaterResourcesandHydropowerEngineeringVo1．44No．，0127 张文江，等∥向家坝水电站运行对马皮包河段航运影响分析6000然特征和将来的演变趋势，航道发展趋势要通过进一／-x／-、5000—／＼／＼步观测和研究确定。4000／＼／＼删30003航道影响分析煺20OO／＼／／＼／V＼3．1河床冲刷下切展宽1000非恒定流对河床演变的影响一方面使河床下切，0：oo12：00o：oo12：00o：o0另一方面又使河槽展宽，两者都会对航道产生影响，时问／h(a)流量过程日调节波加剧了下游河床演变，使其更为复杂。水位271频繁的陡涨陡落加剧了岸滩的坍塌可能。大、小水频／，＼／，、270／＼／＼繁交替出现加剧了边滩的不稳定性。小水走弯大水取E269268＼／＼直，小水走槽大水漫滩，水流动力轴线多变。涨水时苗／＼／，r＼267上游滩头冲蚀，退水时下游滩根受到冲刷和溯源冲＼、一／＼＼、／266刷。主槽涨水冲刷与落水淤积并不在同一部位，冲刷0：0012：000：0012：000：00在上段，淤积下段。时间／h3．2水面比降变化复杂(b)水位过程涨、落水时水面出现与自然规律不同的比降特图4马皮包河段流量、水位过程征J。当上游断面波峰到来时，随着流量上涨断面水位也上升，而下游断面水位、流量仍保持原状，故至80—100年后，水富至泸州平均含沙量为0．60～出现一个正向附加比降，使同流量水面比降增大；退0．83kg／m，占建库前的75％～82％。水时上游先退，出现一个反向附加比降。同流量涨水梯级枢纽拦沙后，下游悬沙粒径呈先变细后变粗的时水深小，落水时水深大。表现在水位～流量关系上态势。90系列水富至泸州悬沙中值粒径为0．009nlln，逞逆时针绳套现象。建库后泥沙被滞留在库区，1～10年平均悬沙中值对于狭窄河段，水位涨、落程度越大，绳套现象粒径为0．0063mm，之后含沙量逐渐恢复，粒径变越明显。涨水时船舶上滩阻力增大，使急流滩变得更粗，31～40年中值粒径恢复至建库前的水平，91～急。1O0年平均中值粒径约0．037mm。建库后水富至3．3对整治建筑物的影响泸州1—100年平均悬沙中值粒径为0．020～非恒定流下泄过程中水位陡涨陡落，现有整治建0．023mm。筑物在往复水流作用下，其坡面在水流渗透压及水流2．3河床演变规律撞击以及入射波撞击和破碎波震动、水位垂直涌动等向家坝枢纽蓄水以后，其下泄水沙条件发生变作用下，易造成坡面块石松动脱落，坝根走石，坝体化，将对马皮包河段的河道断面形态及浅滩演变规律周边形成冲刷坑，造成坝体破坏。产生影响。3．4马皮包河段航道条件变化首先，马皮包河段来流处于强烈次饱和状态，断根据模型研究成果，马皮包河段枢纽运行10年、面形态的变化主要由冲刷决定。以下切河床为主，也20年后上段主槽呈冲刷态势，下游冲刷主要位于麻存在侧向侵蚀滩岸。随着冲刷的发展，冲刷从上而下柳沱上侧浅滩，弯道深槽处落淤，水流趋直冲刷沙湾发展，水流含沙量沿程渐增，越向下游冲刷能力越沱浅区。马皮包河段lO年后枯水、中洪水流量时流弱，冲刷深度是上段大下段小，纵比降逐渐减缓。场如图5所示，枯水流量时，主流偏向左侧浅区，麻第二，上游来沙大减，洪峰削平，枯水期流量增柳沱弯道右岸水流顶冲减少，使得弯道进口段流速加大，中水期增长，有利于马皮包浅滩中水河槽的冲大，流态差，而弯道出口段较稳定。中洪水流量时，刷，形成高滩深槽的机率增大，碍航问题可能显著好流场变化相对较小。转，浅区长度缩短。4枢纽下游通航保证率及设计水位第三，下游河床演变与日调节波的水位、流量涨落速率，幅度，频度有关，与河床形态、组成有关，4．1保证率与上游泥沙的供给有关。目前尚未完全掌握本河段自枢纽日调节改变坝下原有径流过程，破坏了水文水利水电技术第44卷2013年第10期129 张文江，等∥向家坝水电站运行对马皮包河段航运影响分析重量、吃水、航程，可选择不同的方式进行通航。(4)不同的航道等级与标准船型可以适应的电站常见方式主要有四种：低谷水位通航，通航流量小，日调节引起的水位变幅速率限值也将成为枢纽下游通尺度亦小，保证率高；追峰通航，通航流量大，尺度航条件研究的新课题。大，但通航时段短；峰谷区间通航，日平均水位通参考文献：航。[1]黄颖，李义天，韩飞，等．三峡电站13调节对下游河道水面比6有待进一步研究的问题降的影响[J]．水利水运工程学报，2004(3)：62—66．乐培九，王永成．电站13调节泄流对下游航运影响及其防治措(1)日调节电站下泄非恒定流对下游航运的影响施[J]．水道港口，2004，25(z1)：52—58．主要表现在两个方面：一是航深；另一是航道稳定王秀英，李义天，王东胜，等．水库下游非平衡河流设计最低性。后者对沙质或卵石河床更为突出，这方面目前研通航水位的确定[J]∥泥沙研究，2008(6)：61—67．究还很少，需加强研究。邵争胜，李旺生．13调节电站下游航道设计水位确定方法研究(2)改善日调节电站下游航道的航深条件，除必[J]．陕西水利，2010(3)：123—124．李顺超，刘晓帆．金沙江(水富至宜宾)航道整治工程设计最低要的航道整治外，最根本的是改善泄流条件，应加强通航水位的推求[c]／／水道与港口工程国际学术研讨会论文集．下游通航对电站泄流要求的研究。2010：483-487．(3)针对调峰电站泄流波谷流量小，水位陡涨陡郑守仁，孙尔雨，杨文俊，等．三峡电站调峰与通航问题研究落的特点，坝下整治工程措施和对结构材料也提出了[J]．水电能源科学，2002，20(2)：7-12．新的要求。_寸J(责任编辑陈小敏)台圄封面拉页：卡特彼勒(中国)投资有限公司前插九：四川川润股份有限公司封二：无锡金利达生态科技有限公司前插十：洛阳大华重型机械有限公司封三：南京钛能电气有限公司目次跨页：甘肃大禹节水集团股份有限公司封底：南瑞集团公司目次页：山东水利科技产业园前插一：抚顺永茂建筑机械有限公司暗148—149：中国水利水电出版社前插二：上海中仿计算机科技有限公司暗150：北京新世纪大禹防水工程有限公司前插三：青岛兰海希膜工程有限公司暗151：北京英捷电子技术研究所前插四：唐山汇中仪表有限股份有限公司暗152：乌鲁木齐正海水利科技有限公司前插五：中国水电十一局郑州科研设计有限公司后插一：四川省飞翔测绘设备有限公司前插六：山东华伟银凯建材科技股份有限公司后插二：湖南固特邦土木技术发展有限公司前插七：煤炭科学研究总院西安研究院后插三：无锡双帆钻凿设备有限公司前插八：福建信达机械有限公司后插四：四川国际水电展览会撩麟癣水利水电技术第44卷2013年第10期131