澜沧江-湄公河国际航道滩险特性及整治思路研究

2016-02-20 12:05张明进王永成李雨晨
水道港口 2016年1期
关键词:琅勃拉邦界碑澜沧江

张明进,杨 阳,王永成,李雨晨

(1.交通运输部天津水运工程科学研究所工程泥沙交通行业重点实验室,天津 300456;2.河海大学港口海岸与近海工程学院,南京 210024)

澜沧江-湄公河国际航道滩险特性及整治思路研究

张明进1,杨 阳1,王永成1,李雨晨2

(1.交通运输部天津水运工程科学研究所工程泥沙交通行业重点实验室,天津 300456;2.河海大学港口海岸与近海工程学院,南京 210024)

根据澜沧江-湄公河国际航运中长期规划和近期工程建设的需要,在对中缅243号界碑至老挝琅勃拉邦631 km河段现场踏勘和资料收集分析的基础上,对河段滩险根据河床条件及成因进行了分类,总结了航道滩险碍航特点。针对上游水库调节作用下新的来水条件以及滩险碍航特点,提出了先期进行中水整治、实现双线IV级航道尺度,后期进行枯水整治、实现单线IV级航道尺度的总体治理思路;对国际界河航道整治中可能存在的领土主权争议问题,提出了相应的对策措施。

国际航道;滩险;碍航特性;整治对策;澜沧江-湄公河

澜沧江-湄公河有“东方多瑙河”之称,是我国西南地区通往东南亚周边国家的重要水运国际大通道,同时也是我国通向中南半岛乃至整个东南亚的战略中轴线[1]。其航运发展潜力巨大、运输成本低廉,对促进沿岸各国深化合作,推动大湄公河次区域经济发展,巩固长久共赢的睦邻友好关系具有深远意义[2]。

2000年4月《中、老、缅、泰澜沧江-湄公河商船通航协定》确定中国思茅港至老挝琅勃拉邦港共890 km为区间。2001年6月国际航运正式通航。由于历史原因,澜沧江-湄公河航运开发较晚[3];由于缺少合理规划和建设,现有通航能力不足、通航条件相对落后,严重制约了区内国际水运交通作为先导带动沿岸经济带发展升级的构想。2013年先后召开的第16届中国-东盟领导人峰会以及第12次中国-东盟交通部长会议,中方提出“澜沧江-湄公河国际航运统筹规划、互利共赢、适当超前”和利用“中国-东盟海上合作基金对澜沧江-湄公河国际航道二期整治”;这一倡议为澜沧江-湄公河航道进一步提升提供了重要契机。

根据《澜沧江-湄公河国际航运发展规划》(2014-2025),第一阶段将实施中缅243号界碑至琅勃拉邦631 km河段的航运建设工程,其中航道按可通航500 t级船舶整治。由于该河段地形、水文资料缺乏,可供借鉴的研究成果少,对航段内滩险分布以及碍航特性认识尚不充分,为即将启动的工程设计、施工及相关研究工作造成了困难。为此,对该河段进行了现场踏勘,并结合现有资料分析对目前河段146处滩险进行了成因归类,其中特别对50处主要滩险的碍航特性进行了细致分析,提出了本阶段航道整治思路。

1 河段概况及水文泥沙特性

1.1 河段概况

湄公河(中国境内段称澜沧江)源起中国青海唐古拉山,流经中国、缅甸、老挝、泰国、柬埔寨、越南,于越南胡志明市注入南海,全长4 880 km,是世界第六大河流[4]。以孔埠瀑布为界,以上称上湄公河,以下称下湄公河;孔埠瀑布作为地质裂点阻断了上下湄公河通航。中、老、缅、泰四国确定的商船自由通航河段位于上湄公河(见图1),890 km的通航区间中,思茅港南得坝港区至中缅243号界碑259 km为中国内河,中缅243号界碑至中老缅244号界碑31 km为中缅界河,中老缅244号界碑至老挝会晒段300 km为老缅、老泰界河,老挝会晒至琅勃拉邦300 km为老挝内河。

河段两岸植被繁茂,水量充沛,枯水季节有融雪和地下水补给。河流流经高山峡谷和丘陵地带,石质河床占85%以上,全河段平均比降为0.38‰。一方面,由于河槽单一,河床稳定,溪沟不发育,河段水流条件总体较好,十分有利于航运开发。但另一方面,由于特殊的地质地貌条件,局部河段基岩礁石滩、砂卵石浅滩广布,造成坡陡、流急、浪大,部分水道自然航行条件较为恶劣,需要实施必要的整治工程。

图1 澜沧江-湄公河国际航运河段示意图Fig.1 Sketch of the international navigation section on the Lancang-Mekong River

1.2 河段水文泥沙特性

选取澜沧江-湄公河四国商船通航河段自上而下分布的中国景洪、泰国清盛和老挝琅勃拉邦3个主要水文站为控制站分析河段来水来沙情况。

图2给出了景洪水文站1985年流量和含沙量的过程图。由图2可以看出,当地洪水主要集中于6月份至10月份,而枯水季节则分布在2月份至4月份。由于澜沧江上游小湾电站和糯扎渡电站分别于2009年和2012年正式发电,在多年调节水库调蓄下,枯水渐丰。下游清盛水文站和琅勃拉邦水文站流量过程同样受到上游枢纽调节的影响[5],主要表现为年内流量变化幅度减小,较历史同期枯水天数减少,这对于航运开发是有利的。

图2 景洪水文站1985年流量和含沙量过程Fig.2 Discharge and sediment concentration hydrograph for the year 1985 at Jinghong Hydrological Station

尽管湄公河两岸植被覆盖较好,但由于汛期多暴雨,冲蚀能力较强,大量泥沙被冲入河中,河水混浊,再加上其上游的澜沧江在汛期带来大量悬移质颗粒及河床上由急流输移的推移质卵石,河道总体输沙量较大。汛期上游携带的泥沙随水位的降落,普遍落淤在下游较宽浅、流速相应较小的河段,形成大量沙卵石洲滩而造成碍航浅段;推移质卵石易受河中突出地形如礁石和支流河口冲积扇的阻拦而形成特殊的河床结构,造成局部坡陡流急,构成急滩碍航,给上下行船舶带来极大威胁。

以位于河段上游的景洪水文站为例,其年平均悬移质输沙率为2 000~3 000 kg/s,最大为4 610 kg/s,最小也有1 440 kg/s;年悬移质输沙量一般介于7×107至1×108t之间,最大可达1.45×108t。河水含沙量的季节性特别明显(如图2),汛期6~10月输沙量占全年输沙总量的90%以上,而非汛期输沙量极小,河水因含沙量较小也相对变得较为清澈;含沙量过程与流量过程呈正相关关系,年内输沙率与流量呈正比,年际间则表现为丰水年是多沙年,枯水年是少沙年。另据有关资料,湄公河年输沙总量中,卵石推移质含量不超过悬移质输沙量的12%~14%。

表1列出了3个控制水文站的水文泥沙特征值(高程为中国1985国家高程基准)。

1.3 航道基本情况

表2列出了四国商船通航河段现有航道的特征参数及基本情况。全段除下游老挝会晒至琅勃拉邦300 km未经整治以外,其余各段均先后实施了整治工程(部分整治工程正在进行中)。

2002年~2004年,由中国政府出资,四国共同对湄公河中缅243号界碑至老挝会晒航道进行了初步整治,有效改善了331 km河道的通航条件,基本达到VI级航道标准(航道尺度1.2 m×30 m×180 m),可常年通航150 t级船舶,中、洪水通航200~300 t级船舶,航段内布设了临时助航标志。

2003年~2007年,中国组织实施了澜沧江景洪港至中缅243号界碑71 km航道整治工程。该段航道等级现为V级,航道尺度为2.0 m×40 m×300 m,可常年通行300 t级船舶。

2011年~2014年,澜沧江思茅港小橄榄坝(南得坝以下104 km)至景洪港五级航道二期建设工程正式开工建设,思茅港小橄榄坝至景洪港约84 km航道达到V级航道标准,可通航300 t级船舶。

湄公河中缅边界243号界碑至中老缅边界244号界碑长31 km的航道现常年通航150 t,季节性通航200~300 t船舶。2013年底,该航段V级航道项目开工建设,预计2015年可完工。

2 澜沧江-湄公河滩险特性及分析

表1 澜沧江-湄公河四国商船通航河段水文、泥沙特征值Tab.1 Characteristic values of hydrology of the international navigation section on the Lancang-Mekong River

表2 澜沧江-湄公河航道现状Tab.2 Present channel conditions on the Lancang-Mekong River

澜沧江-湄公河穿行于崇山峻岭中,除个别宽浅河段外,两岸皆为抗蚀条件良好的石质边界,河床底质大都为石质。从历史演变及历次测图中可以发现,河段总体平面形态基本没有变化,各种类型滩险的边界形态及以浅、急、险为特性的滩情基本不变,其浅滩及深槽位置和特点没有大的改变,各滩险是基本稳定的。

四国商船通航河段航道若初步按照中长期拟通航500 t级船舶的IV级标准规划建设,通过本文考察统计,现有条件下中缅243号界碑至老挝琅勃拉邦631 km航道需要整治的碍航滩险多达146处,本文重点查勘了其中50处(表3)。

2.1 滩险成因与归类

根据河床演变特性可将段内这些碍航滩险主要分为三类:基岩类急、险滩,溪口型急、险滩以及淤积性浅滩(个别具有游荡特性)。

图3 挡石栏基岩急滩Fig.3 Bedrock rapids in Dangshilan reach

图4 寡妇石基岩险滩Fig.4 Bedrock hazardous shoal in Guafushi reach

图5 楠勇河溪口险滩Fig.5 Creek-mouth hazardous shoal in Nanyonghe reach

图6 大庚航溪口急滩Fig.6 Creek-mouth rapids in Dagenghang reach

图7 孟喜淤积性浅滩Fig.7 Depositional gravel shallow in Mengxi reach

基岩类急、险滩占据全部数量的70%,其一般成因是水流的造床作用使河床深切,达到一定程度后,由于河床质的基岩化,使得河床难以进一步被冲刷,而沿程河床硬度的不均匀造成河床底部突起或下凹,水深分布极不均匀。有的岩石在水下成为暗礁,有的则成为分布于河道中间或两侧的孤礁或礁石群,阻水、挑流或束窄水流,使局部水流流速增大,流态紊乱,从而形成各种碍航滩险(见图3和图4)。

其次,自由通航区河段自中国景洪至老挝琅勃拉邦港共有18条主要支流入汇,沿程分布较为均匀;支流入汇为溪口型急、险滩的形成创造了条件。由于主流顶托,部分支流河口洪水期从沟内冲出卵石及块石,堆积于溪口,形成卵石块石冲积扇,侵占河床,形成碍航急、险滩(见图5和图6)。

此外,部分河段还有少量淤积性浅滩和个别带游荡性的淤积性浅滩。在水流和泥沙作用下,洪水期槽冲滩淤,中枯水期滩冲槽淤,在长期水流作用下,河床质粗化程度很高,卵石与沙结合紧密,抗冲性强,所以枯水期虽然滩险比降大,流速大,但水流难以冲刷航槽,只能对洪水期淤积在滩上的泥沙进行冲刷,形成卵石覆盖的浅滩(见图7)。

2.2 滩险碍航特性分析

澜沧江-湄公河地势自上而下依次经历山地—丘陵—山地[6],独特的地形条件造就了不同区段滩险碍航特性的不同。

本文考察的航段,中缅边境243号界碑至唐奥滩河段226 km河段基本处于山区峡谷,谷底被水流切割较深,两岸岩石、礁石群及礁岛裸露。滩险和平水段的水流特征随年流量周期变化而变化。枯水时,滩险集中落差增大,水流湍急;平水段落差较小,水流平缓,水面呈明显阶梯形沿程降落;随着水位的上涨,枯水滩势减弱直至消除,而中水滩相继出现,滩险数量减少,滩势减弱,碍航情况得到改善;洪水期因礁石群、礁岛及突咀阻水形成洪水滩险,坡陡流急,流态紊乱,滩势凶险。唐奥以下至会晒105 km河段基本处于丘陵区,主要是基岩礁石滩险和沙卵石淤积性浅滩碍航,其次是流急,碍航期主要为枯水期。会晒至琅勃拉邦300 km河段则重新呈现山区峡谷特征,其滩险碍航特性与唐奥滩以上河段情况类似。表3详细列出了中缅243号界碑至老挝琅勃拉邦631 km航道50处重点碍航滩险的主要特征情况。

可以看到个别滩险处枯水期航道出现断航现象[7];滩险碍航期一般为四个月左右,全段最佳航期为中水,枯水期滩险较多,航道尺度明显减小,加之落差集中,坡陡流急,船舶须减载航行。洪水期水流紊乱,泡漩大,并伴有漂木,航行较险,同时河道平均流速增大,上航平均阻力增大。

3 整治思路与对策探讨

基于以上分析,对于澜沧江—湄公河国际航道整治思路及对策认识如下:

小湾、糯扎渡水库具有多年调节功能,加大了枯水季节下泄流量,减小了洪水流量,故可先期整治中水以上碍航滩险,使中水以上流量的航道达到双线IV级航道尺度。枯水时,上湄公河航道内明暗礁密布,流态更加复杂;宽浅河段洲滩常变,导致航道水深不足;受地形、地貌等影响较大河段,或河段狭窄,或弯曲半径较小。可后期整治枯水碍航滩险,巩固绿化洲滩,稳定河势,使枯水航道达到单线IV级航道尺度。因此,澜沧江-湄公河国际航道宏观整治思路可归纳为:先中水,后枯水;清滩险,固绿洲。

针对不同类型的滩险,具体的措施建议有:对因基岩突嘴、崩岩、礁岛、孤石、溪口冲积物等占据航道阻水成滩造成航道尺度不够的滩险,可采取陆上和水下机械钻孔爆破的方式,炸礁切嘴,使航道尺度达到满足航行安全的标准;对因基岩、溪口、崩岩形成的陡比降急流滩险,可采取机械钻孔爆破和裸爆相结合的方式,炸除产生不良流态和碍航的基岩突嘴、礁石、冲积滩、崩岩体等,以修整岸线,浚深、拓宽航槽,扩大过水断面,调整比降,改善流态,造成有利于船舶上航“搭跳”的错口滩和保证下航安全的目的;对淤积性浅滩,可采取疏浚与炸礁相结合的措施,浚深拓宽航槽。特定航段若流速、比降过大,还应设置绞滩设施。

此外考虑到整治区段界河较多,实施过程中可能涉及岸线及礁石领土争议问题,本文认为应以“一方岸线切滩,即在该方岸线等量筑坝弥补;河中水上炸礁疏浚,等量分置岸上,水下炸礁疏浚,就近填充深潭,以设计水位区分水上水下”作为国际航道界河整治过程中的基本处置原则。

4 结论

通过对中缅243号界碑至老挝琅勃拉邦631 km河段航道水文泥沙特性、滩险分布及碍航特性分析研究。主要结论有:

(1)按照中长期IV级航道标准规划,段内共计146个滩险需要进行整治工程。根据成因、分布规律归

类,这些滩险可分为基岩类滩险、溪口滩类滩险以及淤积性滩险。

表3 澜沧江-湄公河中缅243号碑至老挝琅勃拉邦河段重点碍航滩险表Tab.3 Main navigation-obstructing shoals from the No.243 boundary marker to Luang Prabang on the Lancang-Mekong River

(2)由于上游小湾、糯扎渡水库的调蓄,使下游航道水流条件改变,澜沧江-湄公河国际航道应先期进行中水整治,后期进行枯水整治。

(3)对不同成因及碍航特性的滩险,可分别采用炸礁、疏浚等技术措施进行整治;同时对于流速、比降过大的特定航段,设置绞滩设施以及相应的航标设施。

(4)对于界河整治可遵循“一方岸线切滩,在该方岸线等量筑坝弥补,河中水上炸礁疏浚,等量分置岸上,水下炸礁疏浚,就近填充深潭,以设计水位区分水上水下”的基本处置原则。

本文结论可为澜沧江-湄公河国际航道的整治工程研究和设计提供参考依据。

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Study on characteristics of hazardous shoals in the Lancang-Mekong International Waterway and targeted regulation principles

ZHANG Ming⁃jin1,YANG Yang1,WANG Yong⁃cheng1,LI Yu⁃chen2
(1.Tianjin Research Institute for Water Transport Engineering,Key Laboratory of Engineering Sediment,Ministry of Transport,Tianjin 300456,China 2.College of Harbor,Coastal and Offshore Engineering,Hohai University, Nanjing 210024,China)

According to the medium and long term development planning of the Lancang-Mekong international navigation,the 631 km waterway from the No.243 boundary marker to Luang Prabang was investigated by means of wild survey and data analysis.As a result,a classification of the shoals based on their formation and the bed conditions was carried out,and meanwhile the characteristics of the hazardous shoals were further concluded.Based on the new water-sediment conditions after the operation of the upstream reservoir as well as the present status of obstructive characteristics of the shoals,the principles of the targeted regulation measures for the entire waterway as well as the boundary rivers were proposed.

international waterway;hazardous shoals;obstructive characteristics;regulation principles;Lancang-Mekong River

U 617

A

1005-8443(2016)01-0055-06

2015-05-06;

2015-09-11

交通运输部建设科技项目(201232822460)

张明进(1979-),男,辽宁北票人,博士,副研究员,主要从事航道工程研究工作。

Biography:ZHANG Ming-jin(1979-),male,associate professor.

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