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摘要摘要：導流明渠是三峽工期工程施工期的重要航運通道，中枯水期通航條件較好，可滿足運量要求，根據施工通航歷時長、運量大、技術難題多等特征，如何增加明渠通航時間、提高運量，是人們關心的重大新問題、經探究，當整治上、下游口門連接段航道后，選擇合適航線，采取絞灘換推等辦法，可將通航流量提高到30000～35000m3/s，但同時應加強原型觀測，注重通航水流條件的變化，以便采取辦法保證順利航行。

摘要：三峽工程導流明渠施工期通航

1基本情況

1.l明渠型式及尺度

導流明渠位于長江右岸中堡島右側，既是二期施工期唯一的泄水河道，也是該時期中枯水季的重要航運通道，設計最大通航流量為20000m3/s。導流明渠渠身中間順直、進口為彎道、平面呈微彎的半月形。明渠左側為軸線長度1191.47m的混凝土縱向圍堰；右側靠山坡，上彎道右邊線園弧半徑R1=777.6m、園心角θ1=3.6”，廠彎道右邊線園弧半徑R2=787.5m、園心角民θ2=56°，右邊線全長4038.98m。明渠航道軸線長3427.79m；最小底寬為350m，進口段無高低渠之分。渠底高程為59～58m；接近堰段時為有高左低的復式斷面，右側高渠底寬100m，渠底高程58m，左側低渠底寬不小于250m,渠底高程從上到下分別為58m、50m、45m和53m等四級。

1.2明渠通航標準

導流明渠的設計通航標準，一直受有關各方關注，經論證審定的標準是摘要：3×l0001十2640Hp或2×1500t＋2640Hp的大型船隊在流量小于20000m3/s時通航．要求明渠航道內此時流速、流態和水面比降等滿足上行船隊平均對岸航速大于1.Om/s；中小型船隊在流量小于10000m3/s時通航，要求此時航道范圍內的最大流速小于2.5m/s，且沒有礙航泡漩和波浪等不利流態。

2明渠水流特征

非汛期導流明渠受葛洲壩水利樞紐回水影響，水流平緩，航行條件較好。汛期受混凝土縱向圍堰上堤頭功能，主流從左岸挑向右岸，在明渠上彎道下段形成右斜的高速區，在壩軸線及以上200m左右流速最大；三期碾壓混凝土以下部位由于復式斷面的調節功能，右岸流速減小。出口段受低渠底高程的抬高和卜彎道影響，在下彎點以卜的右側又形成一個高流速區，其最大流速和比降值出現在壩軸線以下1300～1600m處。因此明渠水流有三個特征摘要：①高流速區履蓋范圍較廣。當20000m3/s流量時，試驗表明4m/s以上的高流速從壩軸線以上800m處一直延伸到壩軸線以下500m；在壩軸線以上100m的橫斷面，明渠中部高流速區分

布寬達250m；②受明渠邊界條件非凡是低渠底高程變化的影響，明渠沿程縱比降分布不均，且正負比降交替出現。在20000m3/s流量時，試驗測得壩軸線以上840～960m處縱比降為0.2%，而壩軸線以上720～840m

范圍內縱比降則為-0.233%；③明渠的流速流態較為復雜。明渠進口因受縱向圍堰挑流功能形成斜流，渠身段由于邊界條件非凡是渠底高程的變化，引起水流能星的轉換而產生礙航波浪，出口段受彎道水流慣性的影響形成強勁的掃彎水，并伴有泡漩產生等。而且隨著流量的增大，流速和比降值明顯增大，礙航波及泡漩強度急增，使上行船舶航行阻力增加，下行船舶控制困難。

3大江截流前后明渠沖淤和通航條件分析

導流明渠系凸向右岸的微彎型河道，具有彎道水流的特征，設計采用了左低右高的復式斷面，其目的是調整斷面流速分布，使明渠主流位于低渠，讓高渠流速較小，以利船隊上行。

一定的水流條件可以形成一定的河床，而河床的沖淤變化，又使水流條件隨之改變，據大江截流前后實測資料，導流明渠自1997年5月破堰進水過流后，渠內產生了淤積，截流期間又隨過流量的增加而沖刷，水流條件也隨之變化。

3.1截流前的明渠水流狀態

導流明渠進水后原大江仍處于過流狀態，是主要的泄水通道，導流明渠的分流比小，流速低．經過一個汛期，渠內產生了大量淤積，1997年10月2日～26日實測地形表明，總淤積量達292萬m3(表1)。從河床地形看淤積物主要集中在混凝土縱向圍堰一側和壩軸線以下(l7-24斷面)一定范圍內，雖然沒有礙航淤積。然而抬高了低渠河底高程，降低了復式斷面對流速流態分布的調整功能，使進人明渠后的主流右移，造成高渠區流速增大。1997年10月27日～28日，明渠過流量855Om3/s時實測了表面流速(表2)，從中可以看出，明渠上游連接段主流位于航道中心線以左200m四周，設計航道內為緩流區；然而到壩軸線以上1200m處，主流逐漸右移至高渠區，至壩軸線以下300m處高渠區流速最大，達2.9m/s，隨后主流略向左移，沿明渠軸線下泄。

長江科學院曾在模型試驗中實測了明渠10000m/s流量時的流速分布。將原型流量8550m3/s和模型10000m3/s流量時的流速對比可以看出摘要：由于原型明渠內產生泥沙淤積，實測流速比模型試驗值大。明渠進口至壩軸線以上350m處流速沿斷面分面型式和試驗相同，然而流速值比試驗結果大0.2～0.7m/s，為1.13～3.6m/s(表2)，壩軸線以上300m至下彎道上部，高低渠的流速變化不一樣，高渠的流速為2.01～2.9m/s，比試驗值增大0.7～1.0m/s；低渠為1.9～2.27m/s，和試驗值相近。明渠下彎道以下區域，實側流速值為1.8～2.75m/s比試驗值高0.4～0.6m/s。

3.2截流后的明渠水流狀態

1997年11月8日大江截流后，19～20日又實測了明渠水下地形，成果表明摘要：隨著截流進占，明渠過流量逐漸增加，河道產生沖刷，截流后長江水流全部由明渠下泄，沖刷進一步發展，和截流相比沖刷了128萬m3，剩余淤積量為164萬m3(表1)。淤積仍集中在混凝土縱向圍堰右側。

從1997年11月22～23日實測流量6150m3/s表面流速看，主流位置及斷面流速分布和截流前相比有一些變化，但不大。壩軸線以上350m至下彎道上段，實測高渠部分流速為0.87～1.50m/s，低渠為0.86～1.57m/s。

綜上所述，明渠不同過流量及河床沖淤變化，可使明渠的通航水流條件發生變化，應加強原型水下地形和表面流速流態觀測及分析探究，把握其變化規律，以保證實渠順利通航。

4提高明渠通航條件和能力的辦法

4.1選擇合適的航線

導流明渠布置確定以后，鑒于其流速流態分布的上述特征，選擇合適航線是非常重要的。經探究，上行船隊的航線應避開壩軸線以下1300～1600m的急流區和明渠進口靠混凝土縱向圍堰一側的斜流區，上行船舶應沿下口左側駛入明渠，在適當位置跨渠過渡到右岸后駛出。跨渠較合理航線有兩個方案，一是船隊到壩軸線以上高流速區后跨渠的左航線方案，二是船隊在壩軸線四周跨渠的中航線方案。船隊一直沿明渠右側上駛的右航線方案則不太經濟。

4.2整治明渠上、下游航道連接段

三峽工程初步設計階段明渠的進出口航線是沿兩岸彎道的切線方向布置。由于明渠上游連接段墩灘一帶礁石林立，岸線相對突出，和主航線連接不夠順暢，使下行船隊在大流量時航行困難，上行船隊無法利用近岸緩流，明渠下游連接段則因鉤魚嘴礁石區的存在，汛期下行船隊航向和水流方向偏角較大，同時因礁石的阻水功能形成礙航波浪，不利于船舶航行，應予整治。葛洲壩大江1號船閘上下游引航道連接段經整治后改善了通航條件，提高了通航能力，因此，根據葛洲壩的經驗，對明渠上下游連接段進行了整治。

首先修改了明渠上、下游連接的平面布置，使之便于航行。上游連接段的航道中心線，在壩軸線以上1001.5m處以半徑1000m、園心角28.3°向有岸偏轉，使航線和流線基本一致，下游連接段則在壩軸線以下1117m處將原設計的航道中心線向右偏轉5.1°，再向下游延伸。為此，炸除了連接段航道內的礙航礁石，開挖了淺水航槽，整頓了岸線，從而使上、下連接段航線較為順暢，并貼近岸邊的緩流區，有利航行平安，滿足了通航要求。

4.3設絞或換推助航

根據設計，當流量超過20000m3/s時明渠停航，所有船舶由臨時船閘通過．限于其運力，每年汛期當流量大于20000m3/s時臨時船閘將出現壓船待閘。時間長達3個月，為此，航運部門經探究提出在明渠設絞或換推(助推)方案提高明渠的通航流量。

試驗表明摘要：在明渠內設一臺額定絞力25t、進纜速度20m/min的絞灘船可將明渠的通航流量提高到30000m3/s。現場試驗又表明摘要：3×1000t千2600Hp船隊減少一駁，自航上駛的流量可提高到22500m3/s；假如再采用5400Hp推輪換推船隊自航上駛的流量可達30000m3/s。

經探究指出，假如對上述大型船隊采用絞灘和換推（助推）相結合的助航辦法，明渠通航量提高到30000～35000m3/s可延長通航時間約90天。

5結論

探究表明摘要：導流明渠上、下游連接河段整治后，選擇合適的航線，中枯水期的通航條件較好；汛期當采取絞灘、換推或二者相結合的助航辦法后，其通航流量提高到30000～35000m3/s。

明渠過流量的大小及河床沖淤變化可引起表面流速流態變化，從而影響船舶的順利航行，因此，應注重加強原型通航條件非凡是20000～35000m3/s流量期的觀測探究，保證實渠在較高流量時能順利通航。