金沙江向家坝库区航道设计水位分析研究

金沙江向家坝库区航道设计水位分析研究

晏建奇

四川省交通勘察设计研究院有限公司四川成都610000

摘要：通过对金沙江向家坝库区航道工程建设的前期工作、原型观测、数学模型计算，论述了向家坝库区航道设计最高通航水位洪水标准的选择，变动回水区库尾段结合最大通航流量控制船舶安全航行，设计水位控制工况确定，探索了大型库区航道设计水位分析计算方法。

关键词：库区航道；非恒定流；常年库区；变动回水区；设计通航水位

引言：金沙江攀枝花～水富段，规划有金沙、银江、乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝6个梯级，各梯级特别是向家坝、溪洛渡、白鹤滩、乌东德四个巨型水电枢纽建成蓄水后，库区水深、河宽条件极其优良，航运发展潜力巨大，因此，研究成库后航运建设的相关技术，并服务于我国水运事业都具有重要意义。

一、概况

向家坝枢纽是金沙江的最下游梯级，位于金沙江四川宜宾县与云南水富县交界处，下距水富县城区1.5km、宜宾市区33km，上距溪洛渡电站157km，蓄水后形成库区156.6km。枢纽于2012年10月上旬下闸蓄水，2013年9月份，水库水位从370m蓄水至正常蓄水位380m。

电站总装机容量600万千瓦，建设有升船机，最大过坝船队为2×500吨级船队，最大过坝单船1000吨级机动货船。

向家坝水库调度原则为：汛期6月中旬～9月上旬按汛期限制水位370m运行，9月中旬开始蓄水，9月底蓄至正常蓄水位380m；10～12月一般维持在正常蓄水位或附近运行；12月下旬～6月上旬为供水期，一般在4、5月份来水较丰时回蓄部分库容，至6月上旬末水库水位降至370m。

溪洛渡枢纽于2005年12月开工建设，2013年5月下闸蓄水，2014年6月30日所有机组全部投产。枢纽最大水位变幅60m，回水里程194km；电站总装机容量1386万千瓦，在右岸预留通航建筑物位置。

溪洛渡水电站正常运行时运用方式如下：

（1）水库水位正常运行范围在540m～600m之间。

（2）汛期7月～8月底，按防洪调度方式运行。

（3）9月上旬开始蓄水，至9月下旬蓄至正常蓄水位600m。溪洛渡为不完全年调节水库，应尽可能保证于9月末水库蓄满。

（4）水库已蓄至正常蓄水位600m时，则按来水流量发电。

由于向家坝水电站工程380m蓄水后，金沙江干流150余公里的河道型水库航道的诸多情况与天然航道截然不同，成库后的航道尺度、设计通航水位和流量如何确定、航行线路如何选择、水流条件有何改变、航道等级如何确定、翻坝转运方案的确定等问题都是亟待研究的重要课题。本文就向家坝库区航道设计通航水位进行分析研究。

二、设计最高通航水位

1、设计最高通航水位的选定

金沙江航道按Ⅲ级航道标准建设，根据相关规定，不受潮汐影响和潮汐影响不明显的河段，III级航道对应的洪水重现期为20年一遇；对出现高于设计最高通航水位历时很短的山区性河流，III级航道洪水重现期可采用10年一遇，金沙江属于典型的山区性河流，可采用10年一遇，但向家坝成库后，常年库区已达100余公里，最大船型已达4800吨，国家发改委综合运输所初步提出金沙江下游溪洛渡、白鹤滩、乌东德翻坝转运系统码头建设标准为靠泊3000吨级船舶建设，为适应今后航道发展要求，保护航道资源，分析计算时采用重现期20年一遇洪水，符合向家坝库区特别是常年库区航道发展的实际情况。

根据溪洛渡和向家坝枢纽2013.11~2018.11同时段坝前、坝下水位与流量资料，统计向家坝入库各级流量下的坝前水位对应出现的情况。

分析坝前水位与来水组合各种控制工况，20年一遇洪水与坝前水位380m组合计算得到的回水曲线是各种组合的上包线，并计入河床30年泥沙淤积引起的水位抬高值作为沿程各点的设计最高通航水位是符合标准的。

2、设计最大通航流量

库区的变动回水区，特别是库尾河段，由于山高谷深峡谷河道，河道拓宽拓深难度很大，上游枢纽下泄非恒定流，在一定流量下航道水流条件很差，船舶安全通航受到限制，所以在变动回水区库尾河段增加最大通航流量或水流条件指标控制通航具有重大现实意义。

近年来，随着库区航道形成，船舶向大型化不断发展，根据变动回水区库尾段大河湾码头和瓦屋码头现有实际运营船舶资料可知，有4000t级，3240t级，2550t级，1130t级货船。鉴于库区重点滩险基本位于库尾6km河段，且整治该段航道的目的主要是服务于该滩段沿岸的码头作业区。故在计算库尾滩段上滩水力指标时主要以其主力船型2550t货船自航上滩水力指标为判定依据。

考虑对滩险常规治理后、根据二维数学模型计算，分析水流条件，当上游溪洛渡电站下泄流量大于7000m³/s时，现有船舶无法上滩，且给船舶转向调头、锚泊作业等操作带来安全隐患，故分析给出变动回水区库尾段最大通航流量为7000m³/s。

三、设计最低通航水位

1、设计流量的选定

根据2013年5月4日至2018年10月31日溪洛渡出库流量和向家坝入库流量的统计成果，确定溪洛渡坝下多年历时保证率98%的流量1200m3/s为该段航道的设计最小通航流量。

2、设计最低通航水位的选定

考虑坝前水位与来水组合的各种控制工况，多年历时保证率98%的入库流量1200m3/s与相应的坝前消落水位370m组合计算得出的回水曲线应是各种组合的下包线，作为沿程各点的设计最低通航水位符合标准要求。

四、结束语

通过对金沙江向家坝库区航道工程建设的前期工作、原型观测、数学模型计算，论述了向家坝库区航道设计最高通航水位洪水标准的选择，变动回水区库尾段结合最大通航流量控制船舶安全航行，设计水位控制工况确定，探索了大型库区航道设计水位分析计算方法。

参考文献

[1]《内河通航标准》（GB50139-2014）

[2]《港口与航道水文规范》（JTS145-1-2015）

[3]《金沙江溪洛渡至水富航道建设工程工程可行性研究报告》四川省交通勘察设计研究院有限公司