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險灘

(由於存在複雜的地形條件、及其相應不良的水流流態、繼而威脅船舶航行安全的地方)

鎖定
險灘是指由於存在複雜的地形條件,及其相應不良的水流流態,繼而威脅船舶航行安全的地方。險灘處理的技術不斷成熟,船舶運輸也更加安全高效。 [1] 
中文名
險灘
形成原因
地形條件,水流流態 [2] 
水流流態分類
泡漩水,滑梁水和掃彎水 [2] 
威    脅
影響船舶航行
治理方法
炸除突咀、清理河牀、平順岸線

險灘險灘的河牀形態和水流特性

險灘之所以險峻礙航,威脅船舶航行安全,主要是由於存在複雜的地形條件,及其相應不良的水流流態,常見的如泡漩水,滑梁水和掃彎水等。 [2] 

險灘險灘的複雜地形

歸納各地情況,大體上有以下類型。
彎急槽窄
彎曲半徑不足船舶長度的3倍,航道寬度也不富裕,甚至只能勉強達到單線航寬標準。這種急彎窄槽在山區定是險灘無疑,即使是在平原也屬險段,非裁直拓寬不可,如廣東東平水道的大刀灣、西江出海航道的橫坑等。在山區河流這種急彎槽窄航道往往還伴有掃彎水,其危險性更大,如廣西紅水河的十五灘,蓬萊灘左漢的天平針等。 [2] 
岸嘴突兀
一種是河道輪廓不一定是急彎,但兩側岸嘴交替伸出,或為石嘴,磯頭,或為硬粘土,航道本來不寬,岸嘴又加大其曲折程度,這種河道地形對於行輪,無論在山區,在平原都是妨礙航行安全的。另一種是在山區的枯水彎槽,凹岸一側有岸嘴外伸,致使航線彎曲,又有泡漩水形成,船舶過此極易釀成海事。 [2] 
礁石林立
這種河道地形在山區是常見的。有的是礁石散佈在航道或兩側,船舶左右都要提防險觸礁石,如以往川江著名險灘峻嶺(另稱“鬼門關”),有的是航道內有暗礁,船舶時時擔心劃破船底,如重慶以上未經整治時的蓮石三灘,西津電站下游整治前的雞幾灘等。 [2] 
砥柱中流
這也是山區河道常有的。有的是主流區內存在孤立而高大的礁石,中洪水期水流急亂,泡漩翻滾,如奉節白帝城下的澆弱堆有的是中洪水季主流路上有江心石樑斜卧,或由岸邊伸出淹沒後,形成滑梁水或泡漩亂流。船舶對這些地方往往視為畏途。 [2] 

險灘險灘的水流特性

泡漩水險灘
(1)泡漩水礙航特點。船舶(隊)行經泡水區受泡水散力作用被推向一邊,偏離航線,造成歪船、扎駁、斷纜或覆傾沉沒,強烈泡漩水相伴產生,危害更大。
(2)泡漩水形成機理。山區河流河道上因地形平面、立面或兩者都有的突變,形成強烈的底部上升水流,湧出水面為泡水;急函下潛水流和緩流間摩擦作用形成下凹形漩流為漩水。泡漩水是水流動能轉換成位能出現的水流變化現象。
(3)泡漩水形成基本條件主要有三:①急湍水流為形成泡水必要的動力條件。②地形變化突兀,在急劇水流作用下形成急速上升水流,顯示強烈的三維特性。③適當的水深。
(4)泡漩水的表現形式主要有3種:①連珠式泡水,俗稱”連珠泡”;②間歇式泡水,是常見的泡水;③陣髮式泡水,俗稱“冷泡”,與間歇性相似。
(5)形成泡漩水的特殊地形。特殊地形大體概括為:①一側突咀;②兩個或多個突咀;③局部急彎;④河心孤礁(明礁、暗礁);⑤峽口下游反坡。 [2] 
滑梁水險灘
水流漫過河岸斜向河牀的石樑或基礎台地,水流向水位低的一側溢過的水流為滑梁水。當樑上或台上水深不足設計水深時,船舶航行不慎,有被橫向水流推至樑上發生觸礁危險。如果兩岸有滑梁水,而航寬較狹窄時,危險更大。滑梁水區還有可能造成不能設標,或航標流失而發生海事。 [2] 
掃彎水險灘
由於河槽彎曲,強烈的彎道環流使凹岸一側衝刷成深槽,而深槽的吸流作用,又加劇面層主流衝向凹岸,形成貼岸而下的斜流,稱掃彎水。掃彎水主要對下行船舶危害較大,河槽彎曲,航深彎曲半徑小河面又不夠寬,下行船舶航行時,如偏向凸岸,易在凸岸邊擦淺,過偏於凹岸,易產生掃彎事故。因凸岸邊灘挑流,一方面使主流收縮直衝凹岸,另方面在凸咀邊灘下游形成較大回流區,使上、下航行船舶發生“打張”和“打俄”事故。對於上淺、下險的掃彎險灘,由於上段淺,船舶為減小吃水避免擦淺不能加大馬力行駛,影響船舶操縱性能,船舶更易被斜向水流衝向凹彎河段而發生觸礁事故。 [2] 
水流在彎曲河段上運動,受離心力作用,凹岸水面升高,凸岸水面低。水流壓力作用,形成貼岸斜流。離心力與水流反量成正比,和研究該點河道彎曲半徑成反比,和流速的平方成正比。彎曲半徑越小,水流量越向凹岸集中,凹岸水位越高,斜流就越大。因此當航槽彎曲半徑小,航寬不滿足船舶航跡帶寬度要求時,船舶掃彎觸礁。 [2] 

險灘險灘的整治

各類灘險整治方法按礙航特點分,石質險灘可以分成礁石險灘和不良流態的泡漩水險灘、滑梁水險灘和掃彎水險灘。 [2] 

險灘礁石險灘整治

礁石險灘主要由於地質構造原因,在岸邊或江牀中存在各種形態的明暗礁石,使航槽狹窄、彎曲,船舶航行其間,極易角觸礁事故。礙航情況比較明瞭,整治方法主要炸礁清障。在規劃設計整治的航寬度內,清除礁石,擴大通航尺度。如果礁石險灘因礁石分佈形成兩漢,則規劃航線,以一槽通航為主,並順應河勢要求。沒有特殊要求不必兩槽通航。 [2] 

險灘泡漩水險灘整治

根據泡漩水形成機理,泡漩水險灘整治方法,主要是炸除突咀、清理河牀、平整岸線,或佈置整治建築物調整水流流向和流速分佈,消除形成水流能量轉換的各種因素。根據川江、烏江、西江、紅水河等巧個泡漩水險灘分析,整治方法主要有以下3種。
改變河牀邊界條件以改善礙航水流流態
具體措施有:炸除突咀、清理河牀、平順岸線。例如烏江的七里灘整治,河道比較順直,形成泡漩水原因是兩岸有交錯突咀,炸除突咀,切除挑流石盤,泡水減小,達到通航標準要求。 [2] 
改變成泡水流動力條件以減泡移泡
具體措施有:(1)凹岸建丁順壩,調整成泡水流方向。這種措施在航道寬度較大的河段實施有效。例如川江的折桅子灘,在突咀上游凹岸建丁順壩後,急巫水流挑離凸咀,泡水消減並下移於航道外。而建丁順段航道內流速增加有限,仍符合船舶安全航行要求。(2)擴散底流。在凸咀上游深槽建潛擴散成泡的底流,減小成泡壩和潛丁壩,水流衝擊力,達到減泡移泡目的。例如川江的鈎魚咀險灘和雨丘石險灘,因航道較窄,在凸咀上游建丁壩後,建壩段航槽流速增大,形成礙航新灘,建潛壩後,底流擴散,泡水強度減小,泡水移於航槽外,達到安全航行目的。 [2] 
改變成泡邊界條件同時,改變成泡水流動力條件
(1)擴散剪刀水,調整流速分佈。一些峽口河段,峽內兩岸突咀,且河牀縱向變化大,出口段有較大的反向縱坡。因突咀剪刀水壓縮,面流下潛,較大的底流遇到反坡則急巫上升形成泡漩水。因此切除上游突咀及反坡附近岸邊石樑,改變上邊界條件,面流增大,則底流減小,因而泡強減小,達到整治目的,南津關泡水險灘就是採取這種整治措施獲得成功的。(2)洲頭建壩,攔截橫流、拓寬主流。有一些卵石或沙卵石洲,付槽淺窄,不能通航,在中、枯水期水流從付槽一側繞過洲頭進人主航槽,橫流極大,而且橫流衝向對岸有礁石的航槽邊沿,形成礙航泡漩水。對於這種水流特點,建洲頭壩,攔截橫流,即調整邊界條件(洲頭上延),同時改變水流方向達到改善航行水流條件的目的。川江的瓦窯灘等採取這種整治措施獲得成功。 [2] 

險灘滑梁水險灘整治

如工程量不大,可儘量清炸除石樑、石盤以消除滑梁水;如因工程量過大消除滑梁水有困難,可採取築壩或炸礁,改變滑梁水發生時間和空間,使船舶避開滑梁水。 [2] 

險灘整治原則

除了遵循各類險灘整治基本原則外,應詳細進行灘性分析,以及各灘整治後可能發生的相互影響,抓住主要矛盾,因地制宜綜合治理。對單一河段複雜險灘:①按通航標準,上、下兼顧,全面規劃;②急險並存,治急消險或治險為主,改變急險狀態;③按灘性分析,因地制宜綜合治理。對於分漢河段複雜險灘,整治原則除和單一河段相似外,還要注意:①當流量充分,可開槽分流;②根據不同水期分漢通航;③主槽整治困難時,條件允許,可另闢新副槽通航。 [1] 
參考資料
  • 1.    許光祥,劉辛愉,劉天雲. 斷頭孤礁險灘整治方法研究[J]. 水運工程,2015,(06):147-151.
  • 2.    盧漢才. 石質險灘整治技術研究[A]. 交通部西部交通科技建設項目管理中心、交通部天津水運工程科學研究所.山區河流航道整治技術學術交流會論文集[C].交通部西部交通科技建設項目管理中心、交通部天津水運工程科學研究所:,2005:10.