重庆主城区河段两岸有众多港口码头,主要有新港作业区、九龙坡作业区、朝天门中心作业区以及寸滩作业区,对重庆市的发展起着不可替代的作用。重庆主城区河段即为川江著名的弯窄浅险河段,分布众多碍航浅滩。
3.2.3.1 重庆主城区河段的航运条件变化
三峡水库蓄水运用以来,特别是试验性蓄水后,水库回水变动区的航道尺度提高,航运条件大幅度改善。三峡水库175m试验性蓄水后,变动回水区上段(重庆以上河段)蓄水期航道条件有一定的改善,1—5月消落期部分区段航道条件比较紧张,5—10月中旬航道条件与天然航道基本一致;中洪水期最小维护水深得到显著提升,但消落期(1—5月)最小维护水深仍停留在2.7m,并未得到有效提升,分月维护水深见表3.2-7。
表3.2-7 三峡水库变动回水区江津—重庆河段航道各月维护水深
三峡水库自蓄水运用以来,特别是试验性蓄水以来,变动回水区上段(江津—重庆河段)航道条件发生一定的变化。重庆主城区河段位于回水变动区的上段,河段内航运发达,港口码头和船只密布,河段泥沙冲淤变化及其对航运的影响已成为试验性蓄水期众所关注的敏感问题。三峡水库蓄水运用后,变动回水区上段的航道冲淤变化特点如下:
(1)变动回水区河段航道年内冲淤过程主要表现为:汛期与天然情况冲淤规律一致,卵砾石运动明显,汛期会发生一定的卵石淤积;汛后9月中旬至10月中旬,未受蓄水影响,洪水期退水冲刷作用明显,汛期淤积泥沙得到冲刷,10月中旬后,逐渐受三峡水库蓄水影响,水动力条件减弱,卵砾石、细沙逐渐淤积在河段内,蓄水期航道基本稳定;消落期(1—5月)航道自上而下逐渐进入天然状态,水动力条件逐渐加强,泥沙逐渐开始冲刷下移,航道主要表现为冲刷,此时长江上游正值枯水期,主流集中在主槽,泥沙输移主要集中在主航槽。
(2)试验性蓄水以来,河段大规模细沙累积性淤积表现不明显,与来沙量大幅度减少和河道采砂有关,河段主航道河床组成以卵砾石为主。
(3)泥沙淤积主要体现在消落期卵砾石不完全冲刷及消落初期卵砾石在主航道内集中输移引起的微小淤积。由于消落期航道富余水深不大,但虽然泥沙淤积量不大,但对航道条件影响较大。碍航较为明显的区域主要集中在重庆主城区河段的胡家滩、三角碛、猪儿碛。
(4)变动回水区上段从天然河段过渡至库尾段,航道条件较差,消落期常发生事故。从数量上看,试验性蓄水后的第一个消落期(2009年汛前)事故比较多。发生这类事故的原因是多方面的,从客观上说,主要是前期泥沙淤积导致航槽移位或淤高的河床未及时冲刷,而此时流量又较小,因而航深不足;同时试验性蓄水后部分河段的冲淤规律有所变化,出现了一些人们不熟悉的新情况,如推移质的积聚和游移等。
(5)在消落期,重点航道不仅存在累积性淤积,而且航道流态不稳定。根据消落期典型航道流速、流向及河中心比降测量结果表明,当坝前水位为163.91m、上游来流量为3630m3/s时,九龙滩港区流速在2.5m/s以上,最大达到3.37m/s,比降为0.2‰左右,最大达到2‰;三角碛主航道流速为1.7~2.43m/s,比降为-1.2‰~1.3‰。当坝前水位为153.8m、上游来流量为4100m3/s时,九龙滩港区流速在2.67m/s以上,最大达到3.82m/s,比降在0.4‰以上;三角碛主航道流速为0.75~2.44m/s,比降为-1.0‰~0.8‰。可见消落期重庆主城区河段仍有较大流速,对航道泥沙进行冲刷,航道流态较差。
作为敏感和重要的航道,三峡水库试验性蓄水后,重庆主城区河段航道条件发生变化,每年壅水状态和天然状态交替,冲淤变化频繁。当坝前水位175m时,寸滩水位抬高范围为7~17m,重庆主城区航道约有半年时间得到较大的改善。据观测资料显示,重庆主城区河段年内汛期淤积的细颗粒泥沙在消落期基本能够得以冲刷,对航道条件影响较大的仍然以粗颗粒泥沙和卵砾石为主。当坝前水位消落到165m及其以下时,河段自上而下恢复天然情况,此时一般处于每年的2—5月,流量较小,汛期淤积的细沙和卵砾石往往难以全部冲刷掉,这些累积淤积泥沙会对航道产生影响。也就是说,重庆主城区河段的碍航机理是:卵砾石不完全冲刷及消落初期集中输移引起的淤积,因消落中后期流量较小,难以把前期淤积的卵砾石和细沙全部冲刷,枯水河槽内卵砾石局部淤积引起碍航,而且碍航浅滩位置较为固定。
3.2.3.2 碍航事故及成因分析
在三峡水库消落期,重庆主城区河段水位下降,比降、流速加大,引起航道条件变化。2009年4月底、2010年2月底、2011年4月中旬、2012年5月上旬和2013年5月初降到坝前水位160m,重庆主城区河段处于天然状态,河床地形若没有恢复到前期状态,特别是在一些重点河段,就会出现碍航事故。从重庆几个轮船公司收集的资料来看,2009—2013年重庆主城区河段出现了48起船舶搁浅现象和事故,其中2009年、2010年、2011年、2012年和2013年出现的船舶搁浅事故分别为7次、25次、4次、8次和4次。2009年出现事故主要集中在3—5月,2010年主要发生在1—6月,2011年主要发生在3—5月,2012年主要出现在5—6月,2013年则主要出现在1—3月。显然,河段事故主要集中在消落期(1—5月),该时段航道恢复为天然状态,入库流量较小,水位较低,容易发生搁浅事故。从事故数量上看,试验性蓄水后的第一个消落期(2009年汛前)和第二个消落期(2010年汛前)事故比较多。
结合重庆主城区重点河段发生碍航事故的特点,通过调研及资料分析,回水变动区重点河段发生海损事故的原因主要有以下几个:(www.xing528.com)
(1)航运标准和航道要求的变化。随着重庆市航运发展的要求,船舶吨位与航运量都有较大幅度的增加,重庆主城区河段的航运标准与航道要求也将相应提高,当新的航运标准和航道要求没有得到满足时,船舶将可能会出现碍航事故。
(2)航道泥沙淤积。汛期与天然情况冲淤规律一致,卵砾石运动明显,汛期会发生一定的卵石淤积;10月中旬后,水库蓄水造成河道卵砾石、细沙逐渐淤积在河段内,消落期泥沙逐渐开始冲刷下移,若不能把前期淤积泥沙完全冲走,特别是粗颗粒泥沙,将会存在碍航可能。
(3)水流条件变化。三峡水库试验性蓄水后,消落期水库调度:①消落初期,水位降落缓慢,库水位维持较高,对于改善变动回水区航道条件较为有利,从变动回水区上段的三角碛事故情况可以看出,2010年、2011年三角碛事故均为6起,主要发生在1月至4月初,2012—2014年事故有所减少,2012年、2014年仅有2起,除与水库水位较高影响外,航道部门提前疏浚也有一定关系,但总体而言消落初期航道条件有所改善;②消落期末,坝前水位快速消落,日平均降幅0.4m左右,甚至达到0.5m,水位快速消落,回水末端附近水流条件恶化造成碍航,2014年铜锣峡至长寿段2014年5月19日至6月5日(16天)共发生事故15起,其中5月20日一天就发生4起事故。
(4)上游来水情况。从事故数据看出,消落期来水丰则事故少(如2012年),来水枯则事故多(如2010年、2013年和2014年),特别是4月中旬至5月底,如果上游来流偏枯,此时库水位快速消落,变动回水区航道条件有所恶化,事故增多。
(5)库水位快速消落期间水流条件变化。船舶行船主要根据当地水流条件确定船舶航路和航法,船员基本有一定的操作规程或经验,由于坝前水位快速消落,造成滩险附近水流条件较天然河段有较大变化,特别是在水库与天然河段交界区域,水流特性出现明显变化,对行船人员造成较大的误导作用,也造成事故增加。
3.2.3.3 重庆主城区河段碍航调控措施
三峡水库蓄水运用后,库区航运条件发生大幅度改善,但是在变动回水区范围内,特别是在变动回水区中上段(江津—长寿河段)仍然会发生局部碍航问题。为了应对三峡水库试验性蓄水后泥沙淤积对航道条件的影响,除了开展一些航道整治与建设的工程措施外,还可以采用挖沙疏浚的措施,在重庆主城区河段开展了试验性、维护性、应急性疏浚工程,缓解泥沙淤积造成的影响,同时进行水库调度和开展船舶运营管理,减少碍航事故的发生。就目前的航道情况和水库运行技术水平而言,挖沙疏浚仍然是维护航运条件最有效的措施。
三峡水库航道条件的改善,除了充分利用三峡水库蓄水予以改善外,航道部门还针对不同蓄水阶段的航道特点,在135~139m蓄水期、144~156m蓄水期和175m试验性蓄水期三个时期进行了一系列的航道建设,特别是试验性蓄水以来,变动回水区开展了多项航道建设工程,包括铜娄段炸礁工程、木娄段航标设施完善建设工程、变动回水区碍航礁石炸除一期工程。
另外,三峡库区航运效益的提升,也极大地促进了长江上游的航运发展。交通运输部于2005—2009年对重庆—宜宾河段航道进行了整治,使航道等级提升至Ⅲ级,改善了该河段航道条件,主要包括泸渝(泸州纳溪—重庆蒌溪沟)河段航道建设工程和叙泸(宜宾—泸州)河段航道建设工程。
三峡水库175m试验性蓄水后,库区回水上延至江津,交通运输部根据三峡后续工作规划安排,2010—2014年逐年对重点碍航水道实施维护性疏浚,保证了重庆主城区河段航运通畅。通过近几年的积极探索,已经形成了较为完整的应急清淤机制,为保障消落期变动回水区航道畅通提供有力支撑。
发生碍航事故的原因是多方面的,从客观上说,主要是前期泥沙淤积导致航槽移位或淤高的河床未及冲刷,而此时流量又较小,因而航深不足;同时试验性蓄水后部分河段的冲淤规律有所变化,出现了一些人们不熟悉的新情况,如推移质的积聚和游移等。回水变动区的泥沙淤积问题,除采用航道整治、挖泥疏浚等措施处理外,还可以通过水库调度措施来改变回水变动区的水流条件,减少泥沙淤积,特别是推移质泥沙的淤积,加大航道水深。
在消落期,当坝前水位消落在165m及以下时,河段自上而下恢复天然情况,此时一般处于每年的2—5月,流量较小,汛期淤积的细沙和卵砾石往往难以全部冲刷掉,这些累积淤积泥沙会对航道产生影响,特别是当坝前水位快速消落时,回水末端附近的水流条件变化造成碍航的几率大大提高,因此,三峡水库坝前水位降落不宜过快。
在主观上,则是在新的条件下管理、运行方面需要有一个适应和摸索的过程,需要提高船舶运营管理水平。例如,针对航深紧张、部分船舶吃水超标的现象,重庆海事部门要求在整个消落期主城区河段的船舶减载,将吃水深度控制在2.4m(船舶载重不超过1000t),结果事故明显减少。胡家滩河段右槽淤积较多而两岸码头众多、江面船舶密集、船舶尺度巨大,水位消落出浅时,挖泥船布设钢缆对过往船舶影响较大,施工与通航的矛盾特别突出,航道部门提前安排在2010年12月高水位时对此河段进行预先疏浚,这对保障该河段下一个消落期的航行安全十分有利。当然,这种方法要求对河段内的淤积发展趋势有明确的预测,做到有的放矢。
在近期,当淤积量不是很大的情况下,通过不断总结经验,加强和改进管理,提前、及时进行疏浚,加上适当调度库水位,便有可能将本河段冲淤变化对航运的影响大大减少,避免船舶搁浅等事故的发生,近几年发生事故的次数已明显减少。
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