国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

長(zhǎng)沙綜合樞紐下游遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)通航低水位論證分析

2012-05-02 03:18:50周作茂
關(guān)鍵詞:城陵磯株洲湘江

周作茂

(湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院,湖南 長(zhǎng)沙 410008)

水利或航電樞紐建成運(yùn)行后,下游河床發(fā)生下切,導(dǎo)致下游水位特別是枯水位下降,這一現(xiàn)象十分普遍.有關(guān)規(guī)范[1-2]要求確定樞紐下游設(shè)計(jì)最低通航水位時(shí)應(yīng)考慮河床下切、電站調(diào)節(jié)、瞬時(shí)流量、航道整治與疏浚等影響.針對(duì)樞紐下游河床下切的現(xiàn)象,國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了多方面的研究:張柏英等[3]總結(jié)了國內(nèi)外多人從河床沖刷粗化角度的研究成果,列出了幾種壩下河床極限沖刷深度和水位下降值的計(jì)算公式;王軍等[4]從輸沙角度,用一維數(shù)模驗(yàn)證計(jì)算了松花江大頂子山航電樞紐運(yùn)行5~30 a后下游132.7km河段沖淤變化情況,預(yù)測(cè)壩下水位下降值;陳一梅等[5]以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理建立推算水利樞紐下游河段設(shè)計(jì)最低通航水位的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,并根據(jù)枯季連續(xù)73 h沿程水文站點(diǎn)的逐時(shí)同步觀測(cè)數(shù)據(jù),用此模型對(duì)閩江水口壩下觀音寺設(shè)計(jì)最低通航水位進(jìn)行計(jì)算.上述分析計(jì)算一般需要大量、連續(xù)的水文或泥沙等資料.

近年來,湘江下游株洲至長(zhǎng)沙河段枯水期水位下降幅度很大.長(zhǎng)沙綜合樞紐位于湘江下游靠近洞庭湖的河段,樞紐建成后其下游河段受清水下泄和砂卵石開采的影響,加上湘江、洞庭湖和長(zhǎng)江水文變化對(duì)樞紐下游水文的影響,樞紐下游河床將會(huì)進(jìn)一步下切并導(dǎo)致枯水位繼續(xù)下降.合理確定該枯水位下降值,亦即合理確定長(zhǎng)沙綜合樞紐下游遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)通航低水位,對(duì)樞紐建設(shè)投資、保證樞紐通航設(shè)施今后一定時(shí)期內(nèi)正常運(yùn)行、最大限度發(fā)揮航運(yùn)效益等方面,都是至關(guān)重要的.

1 工程概況

長(zhǎng)沙綜合樞紐是以保證長(zhǎng)株潭城市群生產(chǎn)生活用水,適應(yīng)濱水景觀帶建設(shè)和進(jìn)一步改善長(zhǎng)沙至株洲段通航條件為主,兼顧發(fā)電等功能的公益性基礎(chǔ)設(shè)施工程[6].樞紐壩址位于湘江下游的蔡家洲河段,下游距溈水河口2.2km,上游距月亮島大橋13km.樞紐主要工程包括2000 t級(jí)雙線船閘,閘室有效尺度為280m×34 m×4.5m;凈寬22m×26孔和14 m×20孔泄水閘;電站裝機(jī)容量5.7萬kW;6車道壩頂公路橋、魚道、進(jìn)場(chǎng)公路等配套設(shè)施.船閘通航水位如下(56黃海高程):上游最高通航水位35.06m(頻率為5%);運(yùn)行期水庫放空時(shí)和施工期上游最低通航水位為24.0m;上游正常通航低水位擋水期為29.7m(敞泄時(shí)為28.4 m),保證率大于98%;下游最高通航水位為34.88 m,頻率為5%;下游最低通航水位近期為21.9 m(遠(yuǎn)期為20.4 m),保證率為98%.

2 樞紐河段水文變化及其主要原因

2.1 河段枯水水位和流量變化

株洲至城陵磯河段主要水位(文)站不同時(shí)段的水位觀測(cè)資料分析[7]見表1.

表1 保證率98%水位分析比較(56黃海高程)Tab.1 Analysis and comparison of water levels with guarantee of 98%(56 Yellow Sea altitude) m

從表1可見:株洲至湘陰區(qū)間各站近10年98%歷史保證率水位比長(zhǎng)系列同頻率的水位下降0.55~1.05m,鹿角和城陵磯站則分別抬高了0.80和1.66m.

蔡家洲壩址水文分析[6]表明:近10年98%歷史保證率水位比長(zhǎng)系列下降約1.0m,但同期流量則提高約17%(由329 m3/s提高到385m3/s);近10年年平均水位較長(zhǎng)系列年平均水位下降0.4 m,但同期年平均流量則略有增加(1.5%).

2.2 各因素影響分析

樞紐河段水文受湘江來水來砂、洞庭湖和長(zhǎng)江水位頂托等多方面的影響,此外樞紐建成后壩下河段受清水下泄的沖刷影響、沙卵石開采的影響等.按目前發(fā)展態(tài)勢(shì),樞紐下游河段枯水期的水位將會(huì)進(jìn)一步降低.為合理確定枯水期水位下降的幅度,須對(duì)前述各種影響因素進(jìn)行定量或定性的分析.

2.2.1 城陵磯枯水位變化的影響 城陵磯水文站(二站)的水位主要受長(zhǎng)江干流的影響,也反過來影響湘江長(zhǎng)沙以下河段的水位.城陵磯七里山站通航低水位變化情況見表1.

考慮到城陵磯上游的葛洲壩樞紐和三峽樞紐分別于1985年和2003年開始運(yùn)行,因此城陵磯枯水位逐步抬高的原因,與三峽水庫枯水期下泄流量的增加(下泄流量不低于5500m3/s,較壩址處天然情況下最枯流量增加了近1倍,為宜昌站天然情況下95%保證率流量3200m3/s的1.7倍)有一定的關(guān)系.

有文獻(xiàn)[8-10]認(rèn)為城陵磯河段水位抬高,主要原因是城陵磯上游的長(zhǎng)江下荊江河段1966—1968年在中洲子和上車灣進(jìn)行人工截彎取直,以及在1972年沙灘子發(fā)生自然裁彎,使荊江河道縮短約78km所致;另外,葛洲壩建成及下荊江多處截彎取直后,葛洲壩下游河道特別是荊江發(fā)生沖刷,城陵磯下游的城陵磯至螺山河段或城陵磯至武漢河段淤積產(chǎn)生頂托所致.

城陵磯河口距長(zhǎng)沙樞紐壩址長(zhǎng)達(dá)146km,目前其抬高的98%保證率的枯水位對(duì)壩址處的同期枯水位沒有明顯影響.

2.2.2 三峽水庫引起壩下長(zhǎng)江河段沖淤對(duì)長(zhǎng)沙樞紐河段的影響 三峽水庫(及葛洲壩水庫)一般沿長(zhǎng)江河道下泄.城陵磯距三峽大壩沿長(zhǎng)江水路約500km.天津水運(yùn)科學(xué)研究所[11]經(jīng)與漢江丹江口水庫對(duì)下游河道近30年的實(shí)際影響進(jìn)行對(duì)比分析,得出城陵磯至武漢河段直到水庫運(yùn)用20 a后才轉(zhuǎn)淤為沖;至第40年,沖刷使下荊江監(jiān)利站水位降低4.0m(6000m3/s時(shí)),城陵磯水位降低1.5~2.0m.

若如上所述,近20 a內(nèi)城陵磯河段以淤為主,加上枯水流量將增加,則城陵磯枯水位還將有一定的提高;若40 a后城陵磯水位確實(shí)下降1.5~2.0m,將對(duì)長(zhǎng)沙樞紐以下河段,以及資、沅、澧水下游和洞庭湖區(qū)航道造成嚴(yán)重影響,屆時(shí)必須根據(jù)具體情況采取相應(yīng)的工程措施(如建設(shè)洞庭湖口綜合樞紐)才能解決.

三峽工程對(duì)下游河道沖刷的影響在空間和時(shí)間的展開是非常復(fù)雜的,分析結(jié)果還有待三峽樞紐實(shí)際運(yùn)行一段時(shí)間后的驗(yàn)證和修正.因此,三峽樞紐對(duì)長(zhǎng)沙綜合樞紐的不利影響目前難以定量分析,故其不利影響暫未考慮.

2.2.3 湘江來水來沙的影響 湘江長(zhǎng)沙以上流域內(nèi),已建成諸如涔天河、雙牌、東江、歐陽海、青山垅、酒埠江、株樹橋、官莊、水府廟、黃材等10座大型水庫,水庫集水總面積達(dá)25963km2.湘江干流上還建有宋家洲、近尾洲、大源渡和株洲等大型樞紐水庫,這對(duì)長(zhǎng)沙綜合樞紐工程的來水來沙有一定的影響.

株洲、湘潭、長(zhǎng)沙、湘陰等水位(文)站和壩址處的水文觀測(cè)資料分析表明:湘江年徑流總量變化在正常范圍;樞紐河段枯水期流量有一定增加,年平均水位略有降低,枯水期水位有較大降低.

湘潭站和衡陽站的泥沙資料分析表明,湘江干流水利樞紐工程運(yùn)行后懸移質(zhì)含量變化很小,但使河段的推移質(zhì)輸送能力大為減弱,如長(zhǎng)沙至株洲樞紐之間干流推移質(zhì)輸沙量由占懸移質(zhì)輸沙量的20%降低為5.6%[6].隨著干支流上水利樞紐工程的增加,推移質(zhì)在下游河段的淤積量將會(huì)急劇減少.

因此,就湘江上游的來水條件和懸移質(zhì)輸沙而言,對(duì)本樞紐及以下河段應(yīng)該沒有不利的影響,但上游諸多樞紐工程攔阻了大多數(shù)的推移質(zhì),使下游河段被采挖的砂卵石難以得到及時(shí)補(bǔ)充(即推移質(zhì)重新淤積),會(huì)導(dǎo)致枯水水位降低.

2.2.4 河床砂石開采的影響 湘江尤其是株洲以下河段砂卵石質(zhì)地優(yōu)良,蓄量豐富,容易開采,沿江各行業(yè)建筑用砂卵石均來自湘江,目前還通過火車和船舶將湘江砂卵石運(yùn)至重慶至上海沿江的建設(shè)工地.省海事局根據(jù)湖南省水上交通流量調(diào)查結(jié)果,推算出2005—2007年湘江航道礦建材料(絕大部分是砂卵石)運(yùn)量分別達(dá)3896,4746 和5458 萬 t.

湘江河段砂卵石開采目前未得到有效管理.開采商無序開采和濫采亂挖,在邊灘、洲頭等厚度大、水深淺的易開采處大量開采,不需要的棄渣則隨意且成堆丟棄在河道中,造成枯水期水域面積增加,河道中坑洼地較多,導(dǎo)致枯水期水流分散,水位降低.因此,結(jié)合近期株洲以下河段98%歷史保證率水位下降0.55~1.05m,城陵磯同期水位則抬高了約1.7m的實(shí)際情況,可認(rèn)為湘江砂石的無序開采、濫采亂挖是造成本河段枯水位下降的主要原因.

3 遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)通航低水位及其前瞻性

上述分析表明,株洲以下河段由于砂卵石的無序開采和濫采亂挖,導(dǎo)致河床變形劇烈、水位下降.根據(jù)目前國內(nèi)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展態(tài)勢(shì),可以判斷近期對(duì)湘江砂卵石仍有巨大的需求.長(zhǎng)沙綜合樞紐工程可行性研究報(bào)告中預(yù)測(cè)2015年、2020年及2030年湘江航道礦建材料運(yùn)量將分別達(dá)6855,7100和7240萬t,其中絕大部分發(fā)生在株洲以下河段.隨著砂卵石的繼續(xù)大量開采,樞紐以下河段的枯水期水位將進(jìn)一步下降.

長(zhǎng)沙綜合樞紐工程設(shè)計(jì)中根據(jù)國內(nèi)其他水利樞紐下游(如漢江丹江口樞紐)河床的沖刷變形情況、目前砂卵石開采及枯水位下降的實(shí)際情況、預(yù)測(cè)的砂卵石開采量、洞庭湖和城陵磯的水位變化情況,同時(shí)考慮到對(duì)沙石開采市場(chǎng)的監(jiān)管逐步到位,在河道中無序挖沙的行為將會(huì)逐步得到控制等因素,估計(jì)樞紐處下游遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)低水位將下降1.5m,即取遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)低水位為20.40m.

據(jù)湘江下游河段湘陰、鹿角、城陵磯枯水水位情況(見表1),近10 a與1954—1984年長(zhǎng)系列數(shù)據(jù)比較,城陵磯站和鹿角站98%保證率水位分別抬高了1.66和0.77m.據(jù)相關(guān)資料[7]對(duì)各灘險(xiǎn)設(shè)計(jì)低水位的比較,并結(jié)合城陵磯站和鹿角站設(shè)計(jì)低水位的抬高情況分析,目前設(shè)計(jì)低水位維持不變的位置大致在距城陵磯約80km的營田一帶(即湘陰站下游約20km,距樞紐約66km,城陵磯距長(zhǎng)沙樞紐146km),其設(shè)計(jì)低水位約19.3m.假設(shè)今后樞紐下游河段水位進(jìn)一步下降、城陵磯水位和城陵磯以上湘江洪道枯水水面比降維持不變(即不考慮城陵磯水位因三峽水庫運(yùn)行后將會(huì)出現(xiàn)的不利變化),按表1中1998—2008年資料所得枯水水面比降,用三角形相似公式,推算壩址處極限低水位為20.6m.

由上述分析可知:長(zhǎng)沙綜合樞紐下游遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)低水位預(yù)留1.5m的下降深度,即遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)低水位為20.4 m,比前述估算值低0.2m,兩者十分接近.因此,在不考慮城陵磯水位將來可能發(fā)生的不利影響的前提下,長(zhǎng)沙綜合樞紐船閘下游門檻按遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)低水位下降1.5m設(shè)計(jì),可確保將來河床下切至極限狀態(tài)時(shí)枯水期仍能保證2000 t級(jí)船舶通行水深要求,并還略有富余.

4 結(jié)語

(1)水文資料分析表明,湘江株洲至湘陰河段枯水位呈下降趨勢(shì),城陵磯至鹿角河段則呈上升趨勢(shì),說明湘江下游河段枯水期水位持續(xù)走低的主要原因不是長(zhǎng)江和洞庭湖同期水位過低,而是湘江砂石的無序開采、濫采亂挖、隨意棄渣所致.

(2)湘江下游河段現(xiàn)有砂卵石是經(jīng)過相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的水流作用才形成的,上游諸多樞紐工程的攔阻使下游被采挖河段的推移質(zhì)難以得到及時(shí)補(bǔ)充.因此現(xiàn)有砂卵石是有限的寶貴資源,建議相關(guān)部門加強(qiáng)管理,規(guī)范采挖范圍和深度,適當(dāng)限制開采數(shù)量,充分利用各級(jí)配砂卵石,禁止隨意棄渣,使枯水期流量能歸順主河槽或航槽,保證枯水期航深要求.

(3)湘江下游河段近年枯水位下降幅度和下降速率都較大,航運(yùn)工程確定設(shè)計(jì)通航低水位時(shí)須認(rèn)真分析近期的水位和流量資料,建議采用近15 a左右的資料,以確保設(shè)計(jì)通航低水位的可靠性.

(4)分析表明,在不考慮城陵磯水位將來可能發(fā)生不利影響的前提下,長(zhǎng)沙綜合樞紐下游設(shè)計(jì)通航低水位預(yù)留1.5m的下降深度,可確保將來河床下切至極限狀態(tài)時(shí)的航道水深要求,并還略有富余.因此,預(yù)留1.5m的下降深度是合理的.

(5)三峽運(yùn)行多年后,城陵磯河段將由淤轉(zhuǎn)沖,可能會(huì)引起城陵磯枯水水位大幅下降,進(jìn)而對(duì)湘、資、沅、澧四水下游和洞庭湖航道造成嚴(yán)重影響.長(zhǎng)沙綜合樞紐工程設(shè)計(jì)中難以采取經(jīng)濟(jì)合理的措施來適應(yīng)這種情況,屆時(shí)只能通過其他工程措施,統(tǒng)籌解決對(duì)湘、資、沅、澧四水下游和洞庭湖航道的不利影響問題.

[1]GB 50139-2004,內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)[S].(GB 50139-2004,Navigation standard of inland waterway[S].(in Chinese))

[2]JTS 182-1-2009,渠化工程樞紐總體設(shè)計(jì)規(guī)范[S].(JTS 182-1-2009,Design code for hydrojunction general layout of canalization works[S].(in Chinese))

[3]王軍,王義安,于廣年.松花江大頂子山航電樞紐壩下沖刷深度及水位降落研究[J].水道港口,2011,32(3):197-201.(WANG Jun,WANG Yi-an,YU Guang-nian.Research on fall of level and degradation below dam of Dadingzishan navigation-power junction[J].Journal of Waterway and Harbor,2011,32(3):197-201.(in Chinese))

[4]張柏英,李一兵.樞紐下游河床極限沖刷及水位降落研究進(jìn)展[J].水道港口,2009,30(2):101-107.(ZHANG Bo-ying,LI Yi-bing.Research progress on riverbed ultimate erosion and falling of water level at lower reach of hydro-junction[J].Journal of Waterway and Harbor,2009,30(2):101-107.(in Chinese))

[5]陳一梅,徐造林.水利樞紐下游河段設(shè)計(jì)最低通航水位推算方法探討[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2002,32(2):151-155.(CHEN Yi-mei,XU Zao-lin.Study on method of calculating designed lowest navigable stage at downstream stretch of hydro-junction[J].Journal of Southeast University(Natural Science Edition),2002,32(2):151-155.(in Chinese))

[6]湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院.長(zhǎng)沙綜合樞紐工程工程可行性研究[R].長(zhǎng)沙:湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院,2009.(Hunan ProvincialCommunicationsPlanning,Survey & Design Institute.EngineeringfeasibilitystudyofChangsha comprehensive junction project[R].Changsha:Hunan Provincial Communications Planning,Survey & Design Institute,2009.(in Chinese))

[7]湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院.湘江株洲-城陵磯2000噸級(jí)航道建設(shè)工程預(yù)可行性研究[R].長(zhǎng)沙:湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院,2009.(Hunan Provincial Communications Planning,Survey& Design Institute.Engineering pre-feasibility study of 2000 t waterway construction of Xiangjiang River from Zhuzhou to Chenglinji[R].Changsha:Hunan Provincial Communications Planning,Survey& Design Institute,2009.(in Chinese))

[8]段文忠,鄭亞慧,劉建軍.長(zhǎng)江城陵磯-螺山河段水位抬高及原因分析[J].水利學(xué)報(bào),2001(2):29-34.(DUAN Wenzhong,ZHEN Ya-hui,LIU Jian-jun.Causes of water level rising in Chenglingji-Luoshan reach of Changjiang River[J].Journal of Hydraulic Engineering,2001(2):29-34.(in Chinese))

[9]李正最,湯喜春.論三峽工程建成后長(zhǎng)江城漢河段的綜合整治[J].水電站設(shè)計(jì),2002(4):10-16.(LI Zheng-zui,TANG Xi-cun.On comprehensive harnessing Cheng-Han reach of the Yangtze River after completion of Three Gorges Project[J].Design of Hydroelectric Power Station,2002(4):10-16.(in Chinese))

[10]徐貴,黃云仙,黎昔春,等.城陵磯洪水位抬高原因分析[J].水利學(xué)報(bào),2004(8):33-45.(XU Gui,HUANG Yun-xian,LI Xi-chun,et al.Analysis of the causes of water level rising at Chenglingji hydrological station of Changjiang River[J].Journal of Hydraulic Engineering,2004(8):33-45.(in Chinese))

[11]李憲中,陸永軍,劉懷漢.三峽樞紐蓄水后對(duì)荊江重點(diǎn)河段航道影響及對(duì)策初步研究[J].水運(yùn)工程,2004(8):55-59.(LI Xian-zhong,LU Yong-jun,LIU Huai-han.Influences on waterway of Jingjiang River key reach after impoundment of Three-Gorges Junction and research on countermeasures[J].Port& Waterway Engineering,2004(8):55-59.(in Chinese))

猜你喜歡
城陵磯株洲湘江
城陵磯綜合樞紐工程研究進(jìn)展與展望
株洲新時(shí)代輸送機(jī)械有限公司
中國造紙(2022年9期)2022-11-25 02:20:40
株洲新時(shí)代輸送機(jī)械有限公司
中國造紙(2022年8期)2022-11-24 09:43:40
湘江渡
心聲歌刊(2021年1期)2021-07-22 07:52:18
悠然湘江上
2017年汛期三峽水庫城陵磯防洪補(bǔ)償調(diào)度影響分析
紅三十四師浴血奮戰(zhàn)湘江之側(cè)
文史春秋(2019年7期)2019-09-10 08:36:44
岳陽臨港新區(qū)天氣氣候特征分析
株洲三新包裝技術(shù)有限公司
株洲三新包裝技術(shù)有限公司
青铜峡市| 翁牛特旗| 阿城市| 得荣县| 乐平市| 循化| 福州市| 莫力| 延吉市| 六枝特区| 深圳市| 班玛县| 盖州市| 惠来县| 天柱县| 山丹县| 凤翔县| 察雅县| 拉萨市| 屯门区| 绥阳县| 肃北| 都江堰市| 吉木乃县| 视频| 信阳市| 邵武市| 东乌| 凤凰县| 武穴市| 天峻县| 大方县| 都昌县| 南和县| 安福县| 安多县| 手机| 临汾市| 道真| 万山特区| 江口县|