三峡水利枢纽引航道淤积治理方案综合分析

（一）引航道泥沙淤积的特点

三峡工程技术设计阶段选定的通航建筑物引航道布置方案为上游引航道长隔流堤全包方案，下游引航道设防淤隔流堤、船闸泄水通过泄水管直接排至长江主河道。根据坝区泥沙模型试验成果分析［2］，引航道泥沙淤积有如下特点。

1.上游引航道

（1）上游引航道口门内的泥沙淤积主要为异重流淤积和船闸充水引起的往复流淤积，口门外为回流和缓流淤积。

（2）引航道泥沙淤积量随枢纽运用年限的增长而增加，并随不同水文年来水来沙不同而变化。枢纽运用初期32年、中期54年和远期76年内，引航道清淤量均以遇1954年型丰水丰沙年的第31年、第53年和第75年最大，各模型的最大值分别为52.8万m3、250.2万m3和418.1万m3（表4-27）。由于模型试验的水沙条件未计及三峡水库上游干支流新建水库和水土保持工程的拦沙效果，若考虑此两项因素，则上述清淤量出现的年份将相应推迟。

（3）引航道口门内和口门外的清淤量约各占上游引航道总清淤量的一半。

（4）口门内船闸引航道的清淤量占口门内引航道总清淤量的75%以上。

2.下游引航道

（1）下游引航道口门外泥沙淤积主要为缓流和回流淤积，口门内则主要为异重流淤积。由于船闸泄水直接排至引航道外，不会引起口门内往复流淤积；而引航道口门处主河道水位涨落等引起的往复流则相对较弱。

（2）引航道泥沙淤积量随枢纽运用年限的增长而增加，并随不同水文年来水来沙不同而变化。枢纽运用初期32年、中期54年和远期76年内，引航道清淤量均以遇1954年型丰水丰沙年的第31年、第53年和第75年最大，各模型的最大值分别为57.7万m3、280.0万m3和325.9万m3（表4-28）。

表4-27　三峡枢纽上游引航道的年碍航清淤量　单位：万m3

注　1.船闸引航道清淤高程为139m，升船机引航道为140m。
2.口门内清淤总量未包括非航行区清淤量。
3.口门外清淤范围为长2300m，宽220m。
4.31年、53年、75年分别为枢纽运用30年、52年、74年时遇1954年型水文年。

表4-28　三峡枢纽下游引航道的年碍航清淤量　单位：万m3

注　1.船闸引航道清淤高程为56.5m，升船机引航道为58.0m。
2.口门外清淤范围为长2000m，宽200m。

（3）引航道口门内的清淤量约占总清淤量的30%，枢纽运用远期75年的清淤量为100万m3左右。据施工期1999年3月与1998年5月下游引航道测图计算，1998年丰水丰沙年下游引航道口门内底板高程56.5m以上的淤积量为101.54万m3，在此期间口门内未挖泥疏浚，该年的水沙情况与枢纽运用远期第75年、水库淤积基本平衡后遇1954年丰水丰沙年的水沙条件相近，说明上述模型试验结果是可信的。(www.xing528.com)

（4）口门内淤积分布为自口门往上游递减，淤积主要集中在近口门的1km范围内，这一特点亦与1998年实测情况基本一致。

（二）引航道防淤和清淤的措施

在上述引航道防淤清淤措施研究基础上，结合三峡水利枢纽通航建筑物引航道泥沙淤积特点，对引航道防淤清淤措施作如下综合分析。

1.关于引航道淤积碍航的时段

三峡枢纽上游引航道泥沙淤积碍航主要发生在汛期坝前水位为防洪限制水位的时段，在此期间坝前水位一般为145m，可能因泥沙大量淤积而碍航，防淤清淤措施的目标主要是保证汛期航道畅通。对于下游引航道而言，泥沙淤积碍航主要出现在枯水期枢纽下游流量减小和电站日调节引起坝下游水位降低的时段，防淤清淤措施的目标主要是保证枯水期航道畅通。

2.关于引流冲沙的措施

三峡枢纽上游引航道布置为长隔流堤全包方案，于第二期施工期内建成。临时船闸改建的冲沙闸（设计流量为2500m3/s）将于第三期施工期内建成。因此，在引航道清淤措施中，充分发挥冲沙闸引流冲沙作用是首先要研究的清淤方案。

采取引流冲沙措施清除上、下游引航道泥沙淤积物，据葛洲坝枢纽三江航道引流冲沙的实践经验，最佳冲沙流量为6000～9000m3/s，一次冲沙的历时以10～12h为宜。以三峡枢纽下游引航道与葛洲坝枢纽下游引航道引流冲沙时的水流挟沙力保持相等为条件计算，三峡枢纽下游引航道引流冲沙流量需3500～5600m3/s，除充分利用冲沙闸引流外，还要修建冲沙隧洞以增加引流量。根据长江流域综合利用规划，长江上游干支流将兴建一批大型水利枢纽。这些水利枢纽建成后，将与三峡水利枢纽联合调度运用，三峡水库年内下泄流量变化过程将进一步均匀化。三峡水库上游金沙江的溪洛渡和向家坝水库可望于21世纪初期20年内建成运用，故以三峡水库和溪洛渡水库联合运用为例作粗略分析，三峡水库防洪限制水位145m与正常蓄水位175m间的库容为221.5亿m3；溪洛渡水库防洪限制水位540m至正常蓄水位600m间的库容为64.6亿m3，若按两水库均于汛期末30d内由防洪限制水位抬高至正常蓄水位，流量需11000m3/s，而宜昌水文站9月和10月多年平均流量分别为26400m3/s和19400m3/s，且下游引航道引流冲沙的时机又须安排在汛期末，冲沙与水库蓄水、发电的矛盾较大。葛洲坝枢纽三江引航道冲走1m3泥沙的耗水量约200m3，若不是利用汛期弃水，则显然极不经济。从长远来看，采用单纯引流冲沙方案，除了增建冲沙隧洞需一定工程投资外，因冲沙需水量过大，难以保证用水或须付出过高代价。

3.关于引流结合松动冲沙的措施

三峡枢纽上游引航道碍航一般出现在汛期，同时汛期引航道水位较低，故引流冲沙宜在汛期进行，其上段长约1km，145m水位下的航道水深为6m，航道底宽200m，则相应冲沙闸流量为2500m3/s时平均流速约为2m/s，水流挟沙力可达8kg/m3左右。下游引航道碍航一般出现在非汛期，此时水位较低，故引流冲沙宜在汛期末进行，引航道水深10m左右，航道底宽180m，则相应冲沙流量为2500m3/s时平均流速约为1.5m/s，水流挟沙力可达4.0kg/m3左右。

根据上述引流结合松动冲沙室内和现场试验结果，冲沙闸引流量为2500m3/s冲沙的同时，辅以水力冲沙船松动河底淤积物，充分发挥水流的挟沙潜力，提高冲沙效率是可行的。

4.关于引航道机械清淤的措施

根据葛洲坝枢纽三江航道引流冲沙效果和三峡枢纽引航道引流冲沙模型试验结果分析，引航道口门外的冲沙效果较差。因此，上、下游引航道口门外的碍航泥沙淤积物，主要应采取机械清淤措施加以清除。

上游引航道口门内最大年清淤量为100万～180万m3，上段航道底宽为200m，下段底宽达数百米；下游引航道口门内最大年清淤量为100万m3左右，航道底宽180m，淤积物主要集中在近口门的1.3km范围内。根据葛洲坝枢纽引航道挖泥船清淤施工经验，只要合理安排挖泥作业，三峡枢纽上、下游引航道口门内挖泥船清淤施工均不至于影响通航。如果能在汛期前将上游引航道底部预挖至一定高程，使汛期泥沙回淤高程低于碍航高程，则无须在汛期进行挖泥施工，避免出现与通航相互干扰的情况。因此，上、下游引航道口门内采用机械清淤措施是可行的。

5.关于引航道防淤的措施

上述有关几种引航道防淤措施均有一定效果，但需要配置专用设施和水源，汛期内连续运行。枢纽运用初期30年，即使遇1954年型丰水丰沙年，上、下游引航道的碍航清淤量最大值各为50万m3左右（表4-27、表4-28），根据上述分析，采用机械清淤或辅以冲沙闸引流结合松动冲沙可保持航道通畅。因此，枢纽运用初期30年，无须考虑采取引航道防淤工程措施。

综上所述，在不考虑三峡枢纽上游干支流新建水库和水土保持工程拦沙效果的条件下，枢纽运用初期30年内，通航建筑物上、下游引航道泥沙淤积碍航问题，防淤隔流堤口门外航道均须采取机械清淤措施，口门内航道则可采取机械清淤为主，冲沙闸引流（冲沙流量2500m3/s）结合松动冲沙为辅的综合措施加以解决；枢纽运用中远期，仍可采取此项清淤综合措施，并根据当时情况研究是否增设其他防淤设施。