寇 軍

(1.交通運(yùn)輸部長(zhǎng)江口航道管理局，上海 200003；2.長(zhǎng)江南京以下深水航道建設(shè)工程指揮部，南京 210017)

長(zhǎng)江南京以下12.5 m深水航道建設(shè)工程是“十二五”、“十三五”期全國(guó)內(nèi)河航道投資規(guī)模最大，技術(shù)最復(fù)雜的國(guó)家重點(diǎn)水運(yùn)工程，是落實(shí)國(guó)家“一帶一路”倡議、打造長(zhǎng)江綜合立體交通走廊的重大舉措，對(duì)提升長(zhǎng)江干線通航能力、發(fā)展和壯大長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶具有重大經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義[1]。

根據(jù)長(zhǎng)江黃金水道建設(shè)總體推進(jìn)方案，長(zhǎng)江南京以下12.5 m深水航道建設(shè)工程按照“整體規(guī)劃、分期實(shí)施、自下而上、先通后暢”的治理思路分期實(shí)施[2]。一期工程建設(shè)范圍為太倉(cāng)蕩茜閘—南通天生港，已于2015年12月通過(guò)竣工驗(yàn)收；二期工程建設(shè)范圍為南通天生港—南京新生圩港區(qū)，已于2018年4月通過(guò)交工驗(yàn)收。

二期工程河段處于長(zhǎng)江下游潮汐分汊河段，受上游徑流以及下游潮汐共同影響，水動(dòng)力條件較為復(fù)雜，加之工程河段汊道眾多、灘槽交錯(cuò)、水沙交換頻繁、洲灘演變劇烈。在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中，為確保最佳的整治效果，全面、科學(xué)地實(shí)行動(dòng)態(tài)管理是工程建設(shè)的必然需求，也是長(zhǎng)江大型航道整治工程動(dòng)態(tài)管理的一次成功實(shí)踐。本文對(duì)工程管理經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)長(zhǎng)江下游類似航道整治工程建設(shè)具有一定的借鑒和參考意義。

1 動(dòng)態(tài)管理工作機(jī)制和工作內(nèi)容

長(zhǎng)江南京以下河段呈藕節(jié)狀寬窄相間，窄深河段一般受山丘磯頭控制而河槽穩(wěn)定，寬淺河段則江寬流緩而多洲灘，一般有兩個(gè)或多個(gè)汊道，邊界條件和河勢(shì)演變復(fù)雜，對(duì)于長(zhǎng)江南京以下深水12.5 m深水航道二期工程這種長(zhǎng)河段大型深水航道治理項(xiàng)目，即使在前期工作中科研設(shè)計(jì)單位對(duì)二期工程的自然條件、工程方案、施工方案和施工順序等進(jìn)行了較為深入的研究，但是由于工程實(shí)施過(guò)程中邊界條件變化、河床調(diào)整效果、相關(guān)工程影響、生態(tài)保護(hù)、通航需求等因素隨時(shí)可能對(duì)施工工藝、進(jìn)度等提出更高要求。借鑒已有工程[3-4]成功經(jīng)驗(yàn)，長(zhǎng)江南京以下12.5 m深水航道二期工程建設(shè)中，明確了動(dòng)態(tài)管理的組織機(jī)構(gòu)和職責(zé)分工，完善動(dòng)態(tài)管理的依據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)和動(dòng)態(tài)管理流程，形成一套成熟有效的動(dòng)態(tài)管理機(jī)制。

1.1 工作機(jī)制

1.1.1 動(dòng)態(tài)管理職責(zé)分工

長(zhǎng)江南京以下深水航道建設(shè)工程指揮部(建設(shè)單位，以下簡(jiǎn)稱“指揮部”)是動(dòng)態(tài)管理組織者和責(zé)任執(zhí)行者，是動(dòng)態(tài)管理的主體。主要職責(zé)有：組織設(shè)計(jì)單位編制動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方案，并監(jiān)督監(jiān)測(cè)方案的落實(shí)；組織設(shè)計(jì)單位對(duì)監(jiān)測(cè)資料的分析，對(duì)影響工程設(shè)計(jì)方案整治效果時(shí)，要及時(shí)組織專家咨詢，做出決策，需要進(jìn)行重大修改、調(diào)整和設(shè)計(jì)變更的，及時(shí)組織上報(bào)主管部門；積極做好工程外部環(huán)境協(xié)調(diào)，保證工程建設(shè)質(zhì)量和整治效果。

設(shè)計(jì)單位是動(dòng)態(tài)管理的主導(dǎo)者，主要職責(zé)有：科學(xué)合理的編制動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方案，并依據(jù)實(shí)際情況適時(shí)調(diào)整，復(fù)核動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)成果；及時(shí)分析動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)成果，全過(guò)程跟蹤分析工程整治效果變化，及時(shí)提出施工方案、施工順序及設(shè)計(jì)變更的調(diào)整方案。

圖1 動(dòng)態(tài)管理組織結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Organizational chart of dynamic management

施工單位動(dòng)態(tài)管理的發(fā)起者和實(shí)施者，主要職責(zé)為：及時(shí)總結(jié)工程管理情況、施工記錄、整治建筑物動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料；及時(shí)上報(bào)工程節(jié)點(diǎn)事件、工程異常情況和前期異常狀況處理情況說(shuō)明等。

監(jiān)理單位是施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督管理者，為動(dòng)態(tài)管理提供可靠依據(jù)。主要職責(zé)有：復(fù)核和確認(rèn)施工記錄；填寫(xiě)單位工程及各類材料質(zhì)量檢驗(yàn)情況；根據(jù)施工情況提出施工方案改進(jìn)意見(jiàn)(圖1)。

1.1.2 動(dòng)態(tài)管理流程

在工程建設(shè)的實(shí)踐中，總結(jié)了一套工程動(dòng)態(tài)管理的工作流程(圖2)：定期開(kāi)展工程河段地形、水文、整治建筑物等監(jiān)測(cè)工作，若發(fā)現(xiàn)超出預(yù)期的“異常情況”時(shí)，設(shè)計(jì)單位及時(shí)開(kāi)展原因分析和解決方案研究，將成果并上報(bào)建設(shè)單位；由建設(shè)單位做出決策，施工單位按優(yōu)化方案或設(shè)計(jì)變更施工，如情況復(fù)雜或調(diào)整較大，建設(shè)單位可組織專家咨詢，報(bào)上級(jí)主管部門審批。

圖2 航道整治工程動(dòng)態(tài)管理流程Fig.2 Dynamic management flow of channel regulation project

1.1.3 動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)

動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)的功能定位即為建立包括一期和二期工程的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及施工過(guò)程記錄等相關(guān)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，以此為基礎(chǔ)建設(shè)長(zhǎng)江南京以下12.5 m深水航道建設(shè)動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)，建設(shè)包括現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)施工及其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)資料管理、初步分析成果管理、系統(tǒng)內(nèi)外數(shù)據(jù)傳輸共享等功能的航道建設(shè)基礎(chǔ)信息系統(tǒng)，結(jié)合二期工程河勢(shì)動(dòng)態(tài)跟蹤監(jiān)測(cè)分析研究、航道疏浚維護(hù)記錄、整治建筑物施工監(jiān)理和記錄等工作，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)、施工、監(jiān)理和專項(xiàng)研究等方面的信息和成果及時(shí)共享和傳輸。

動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)包含兩個(gè)子系統(tǒng)，分別為基于ArcGIS技術(shù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)和基于Entity Framework技術(shù)的工程成果管理子系統(tǒng)(MIS)。

(1)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)收集深水建設(shè)工程的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)資料，分類整編形成數(shù)據(jù)資料庫(kù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分類導(dǎo)入、維護(hù)及查詢功能，為動(dòng)態(tài)管理的分析和評(píng)估決策提供支持；(2) 工程成果管理子系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)對(duì)工程成果分項(xiàng)目、分標(biāo)段、分類型管理，形成工程資料庫(kù)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的管理、維護(hù)及查詢共享功能。為項(xiàng)目成果共享和管理提供便利，并提供消息溝通和信息發(fā)布功能。

1.2 工作內(nèi)容

二期工程動(dòng)態(tài)管理相關(guān)工作內(nèi)容，主要包括以下幾方面：

(1)動(dòng)態(tài)管理信息管理。長(zhǎng)江南京以下12.5 m深水航道二期工程建設(shè)范圍長(zhǎng)達(dá)227 km，參建單位包括7家設(shè)計(jì)單位、6家施工單位和11家監(jiān)理單位，工程建設(shè)具有“點(diǎn)多、面廣、戰(zhàn)線長(zhǎng)”的特點(diǎn)。指揮部、總體院、施工、監(jiān)理、試驗(yàn)等單位均需要及時(shí)了解工程監(jiān)測(cè)資料并就相關(guān)問(wèn)題展開(kāi)信息交流，動(dòng)態(tài)管理信息管理主要是建立一期和二期工程的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及施工過(guò)程記錄等相關(guān)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)及時(shí)采集、分類整理、有效共享，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)、施工、監(jiān)理和專項(xiàng)研究等方面的信息和成果及時(shí)共享和傳輸。

(2)開(kāi)展動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與分析。長(zhǎng)江南京以下12.5 m深水航道工程建設(shè)中，充分考慮工程河段的特點(diǎn)，有針對(duì)性的確定動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的內(nèi)容、頻次、范圍，并采取有效措施保障動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的順利實(shí)施?；趧?dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)成果開(kāi)展動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)分析，全面掌握工程河段及整治建筑物附近的變化情況。

(3)工程優(yōu)化調(diào)整。根據(jù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)分析成果及原設(shè)計(jì)方案整治效果，對(duì)局部航道平面和整治建筑物平面布置進(jìn)行優(yōu)化，保證工程建設(shè)效果。

(4)施工過(guò)程調(diào)整。根據(jù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)分析成果，及時(shí)調(diào)整整治建筑物施工順序、施工工藝等，保證工程的順利實(shí)施。

2 動(dòng)態(tài)管理案例

基于動(dòng)態(tài)管理的工作內(nèi)容和方法，在二期工程整治建筑物工程施工過(guò)程中根據(jù)水沙條件和地形變化開(kāi)展了多項(xiàng)動(dòng)態(tài)管理工作，有效保證了航道整治效果。本文以福姜沙河段FL4丁壩優(yōu)化和落成洲水道航道平面優(yōu)化為例，分析動(dòng)態(tài)管理的實(shí)踐與效果。

2.1 FL4丁壩優(yōu)化

2.1.1 設(shè)計(jì)方案及整治效果

圖3 福姜沙整治工程實(shí)施后洪季流速變化Fig.3 Variation of flow velocity in flood season after implementation of regulation project at Fujiangsha waterway

二期工程在福姜沙左緣布設(shè)FL1～FL4四座丁壩，以達(dá)到守護(hù)福姜沙左緣邊灘、束窄福姜沙左汊河寬的整治目標(biāo)?？紤]就FL4丁壩而言，其功能除前述丁壩(群)的組合作用外，主要守護(hù)其下游淺灘并與之一起為福中航道提供穩(wěn)定的右側(cè)邊界條件。

經(jīng)前期優(yōu)化研究和比選，初步設(shè)計(jì)階段確定了福姜沙河段整治建筑物推薦方案(圖3)。其中FL4丁壩長(zhǎng)1 200 m，高程為+1.5 m(1985國(guó)家高程基準(zhǔn)，下同)。已有研究成果[5]表明，工程方案實(shí)施后，福姜沙左緣邊灘得到有效守護(hù)，邊灘流速普遍減小0.2 m/s以上，航道南側(cè)邊界較為穩(wěn)定。

2.1.2 動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)分析

根據(jù)施工總體安排，二期工程整治建筑物于2015年6月開(kāi)工，其中福姜沙左緣FL1～FL4丁壩工程安排在2016年8月后實(shí)施。二期工程開(kāi)工以來(lái)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料分析表明，2014年以來(lái)，福姜沙左緣邊灘上中段沖刷，尾部淤積(圖4)。至2016年8月，沙體整體下移約700～800 m，5 m以淺沙體頭部沖刷后退1.2 km，尾部淤長(zhǎng)下延410 m，沙體頭部已與福姜沙左緣邊灘分離而基本成為獨(dú)立沙體(圖5)。

圖4 福姜沙水道地形沖淤圖(2014-07～2016-08)Fig.4 Scouring and silting changes at Fujiangsha waterway (2014-07～2016-08)圖5 福姜沙左緣5 m等深線變化(2014～2016)Fig.5 Variation of 5 m isobath on the left margin of Fujiangsha Island (2014～2016)

針對(duì)FL4丁壩擬建整治建筑物區(qū)最新的地形變化，設(shè)計(jì)單位復(fù)核了新地形下設(shè)計(jì)方案的整治效果[6]。結(jié)果表明，受局部地形調(diào)整影響，擬建FL2～FL4丁壩處流速、單寬潮量均有所增加，水動(dòng)力有所增強(qiáng)，按原設(shè)計(jì)方案，F(xiàn)L4對(duì)內(nèi)側(cè)水域及下游淺灘的守護(hù)作用有所削弱。為了保證工程原定功能要求，保障深水航道穩(wěn)定運(yùn)行，有必要針對(duì)新地形條件開(kāi)展FL4丁壩的平面布置優(yōu)化研究工作。

2.1.3 方案優(yōu)化及效果

為了保證工程原定功能要求，保障深水航道穩(wěn)定運(yùn)行，有必要針對(duì)新地形條件開(kāi)展FL4丁壩的平面布置優(yōu)化研究工作。設(shè)計(jì)單位及時(shí)向指揮部提交動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)分析成果，隨后指揮部下達(dá)開(kāi)展FL4丁壩的平面布置優(yōu)化研究工作的指令。

從減小福中水道過(guò)度沖刷，并為福中航道預(yù)留拓寬空間角度出發(fā)，設(shè)計(jì)單位提出了6個(gè)優(yōu)化方案。2016年10月26日，指揮部組織專題研究報(bào)告專家審查會(huì)，確定了FL4丁壩最終優(yōu)化方案，即FL4轉(zhuǎn)折段南移65 m、加高至+1.5 m方案。在正式下發(fā)施工圖紙后，2016年11月施工單位按推薦方案開(kāi)始FL4丁壩施工。

工程完工后1 a多以來(lái)，福姜沙左緣邊灘總體有所淤積，其中FL4丁壩壩田區(qū)淤積幅度約0.5 m(圖6)，丁壩外側(cè)有所沖刷，地形調(diào)整與設(shè)計(jì)預(yù)期基本相符。根據(jù)2018年11月最新的地形測(cè)量資料，與工程前相比，F(xiàn)L4丁壩下游5 m等深線變化很小，邊灘基本穩(wěn)定(圖7)。上述分析表明，丁壩的優(yōu)化調(diào)整方案實(shí)施后，穩(wěn)定了深水航道右側(cè)邊界條件，適應(yīng)了工程實(shí)施以來(lái)福姜沙左緣邊灘地形變化的條件，福中航道進(jìn)口段無(wú)需維護(hù)，航道治理效果顯著[7-8]。

圖6 福姜沙地形沖淤變化(2017-08～2018-11)Fig.6 Scouring and silting changes at Fujiangsha waterway (2017-08～2018-11)圖7 福姜沙左緣5 m等深線變化(2016～2018)Fig.7 Variation of 5 m isobath on the left margin of Fujiangsha Island (2016～2018)

2.2 落成洲河段航道平面設(shè)計(jì)變更

2.2.1 設(shè)計(jì)方案及存在問(wèn)題

根據(jù)批復(fù)設(shè)計(jì)文件，落成洲航道航道設(shè)計(jì)寬度350 m，受河勢(shì)條件限制，在工程建設(shè)過(guò)程中，落成洲河段采用10.5 m航道與12.5 m深水航道并存的形式，現(xiàn)行10.5 m航道航標(biāo)保持現(xiàn)狀，維護(hù)寬度不變，12.5 m初通航道在#91浮至#95浮之間設(shè)置6座虛擬標(biāo)，航道寬度350 m，通過(guò)加強(qiáng)通航安全管理措施以實(shí)現(xiàn)有效的通航組織。根據(jù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料，2017年洪季，三益橋淺灘淤長(zhǎng)南壓，航道淤積嚴(yán)重。2017年8月后，落成洲段#93浮附近、10.5 m航道內(nèi)、12.5 m航道外多次出現(xiàn)船舶擱淺事故(圖8)。2017年特殊水情是三益橋淺灘異常淤長(zhǎng)、航道礙航的重要原因[9]。

圖8 落成洲航段擱淺船舶航行軌跡圖Fig8 Track diagram of the grounded vessels in the navigation channel at Luochengzhou section

針對(duì)落成洲段原設(shè)計(jì)350 m航寬可滿足5萬(wàn)t級(jí)油船雙向通航的需求，滿足兼顧船型單向通航要求，隨著工程建設(shè)逐步產(chǎn)生效果，5萬(wàn) t級(jí)及以上船舶數(shù)量增加，加之落成洲航段未設(shè)置下行小船推薦航路，下行大、小型船舶在深水航道內(nèi)混行，小型船舶航速相對(duì)較低，占用主航道通航水域，客觀上影響大船的通航效率，使得通航環(huán)境更加復(fù)雜，另外落成洲航段下接長(zhǎng)江下游轉(zhuǎn)折最大的嘶馬彎道，上行船舶需及時(shí)向左轉(zhuǎn)向，洪季大流量下易出現(xiàn)不及時(shí)調(diào)轉(zhuǎn)船頭而偏靠北側(cè)水域的情況，350 m航寬略顯不足。

2.2.2 方案優(yōu)化及效果

圖9 落成洲航道平面變更方案Fig.9 Layout plan change of the navigation channel at Luochengzhou section

為保證航道通暢及航行安全，指揮部組織設(shè)計(jì)院按照動(dòng)態(tài)管理的原則對(duì)原設(shè)計(jì)航道進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。落成洲局部航道設(shè)計(jì)變更方案為：落成洲航段局部航道(#92黑浮～#94黑浮之間)右側(cè)邊線保持不變，采用疏浚措施向左側(cè)拓寬，航道寬度450 m、航道水深12.5 m(航行基準(zhǔn)面)，無(wú)需疏浚區(qū)段航道轉(zhuǎn)彎半徑為3 000 m，疏浚區(qū)段轉(zhuǎn)彎半徑為1 500 m(圖9)。

根據(jù)動(dòng)態(tài)管理原則，指揮部報(bào)部申請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)變更審查，2018年2月2日，交通運(yùn)輸部對(duì)長(zhǎng)江南京以下12.5 m深水航道二期工程落成洲段局部平面設(shè)計(jì)變更進(jìn)行批復(fù)，由指揮部組織實(shí)施。工程實(shí)施后，口岸直水道三益橋段航道條件和通航環(huán)境得到明顯改善，充分體現(xiàn)了航道服務(wù)航行船舶的最終目標(biāo)。

上述動(dòng)態(tài)管理工作的實(shí)施，保證二期工程按照批復(fù)的規(guī)模、內(nèi)容和時(shí)間建設(shè)完成，節(jié)省了工程投資，實(shí)現(xiàn)了南京至南通河段12.5 m深水航道建設(shè)目標(biāo)，取得了良好的治理效果。

3 結(jié)語(yǔ)

(1)長(zhǎng)江南京以下12.5 m深水航道二期工程建設(shè)中，明確了動(dòng)態(tài)管理的組織機(jī)構(gòu)和職責(zé)分工，完善了動(dòng)態(tài)管理的依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化動(dòng)態(tài)管理流程，綜合形成一套成熟有效的動(dòng)態(tài)管理工作機(jī)制；(2)根據(jù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料及相關(guān)分析成果，按制定的動(dòng)態(tài)管理流程開(kāi)展動(dòng)態(tài)管理工作，包括航道和整治建筑物平面布置優(yōu)化、施工方案調(diào)整，有效把握工程河段內(nèi)地形變化，保證了整治建筑物穩(wěn)定和整治效果的實(shí)現(xiàn)；(3)本工程是長(zhǎng)江下游潮汐河段大型航道整治工程中實(shí)施動(dòng)態(tài)管理的成功實(shí)踐，可為類似航道治理工程建設(shè)提供借鑒和參考。