荆江河段航道整治工程护滩设计思路分析
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摘 要：护滩带是近年来在长江航道整治工程中大量运用的整治建筑物，在“长江中游荆江河段航道整治工程昌门溪至熊家洲段工程”中亦较多的采用了这种工程措施。针对该工程护滩带的设计思路，本文从护滩带的类型、功能、平面设计方法、工程运用等方面进行了分析说明。
关键词：荆江河段 航道整治 护滩带 设计思路
护滩带是一种保护滩体，防止滩体被冲刷，束水归槽，稳定航道的整治建筑物，当守护部位地形较低，位于水深较深处时又称为护底带。与丁坝、锁坝、鱼嘴等发挥束水攻沙作用的“进攻型”整治建筑物相比，护滩带一般以守护滩体为主，当其轴线抛石厚度较大时，亦可发挥限制和引导水流的作用，类似于潜坝的功能。采取护滩措施，不仅工程较简单，耗资较少，而且对河势及防洪影响较小，可以收到事半功倍的效果。
随着三峡工程开始蓄水运用，水库拦截大量泥沙，受清水下泄的影响，水库下游河床将发生长距离、长时段的冲刷和河势调整。对于长江中游荆江河段，由于大多属于沙质河床，其冲积型河流航槽的稳定性必须建立在洲滩高大完整的基础上，三峡蓄水后的来沙减少，意味着滩体淤积体来源减少，一旦洲滩受冲切割，滩体难以恢复，河道将向宽浅方向发展，航道条件将趋于恶化。若整治工程选择航道条件恶化碍航时进行，此时滩槽形势处于对航道条件不利的态势，要达到恢复和改善航道条件的目的，一般需要采取“进攻型”的整治措施来调整航槽，如丁坝、锁坝、鱼嘴等整治建筑物，不但耗资大和工程实施难度大，而且对河势及防洪的影响较大。对于那些易冲的洲滩，利用浅滩演变的有利时机，及时在滩体相对较完整、航道条件较好时采取保沙固滩，归顺水流的措施，可稳定有利的滩槽格局，保持航道条件的稳定。
基于以上认识，“荆江河段航道整治工程昌门溪至熊家洲段工程”（以下简称大荆江工程）在多个水道采用了护滩带这种工程措施，本文以大荆江工程初步设计阶段的工作为基础，对护滩带工程的设计思路进行分析。
护滩带类型及功能
大荆江工程中设计的34道护滩带，根据各水道的特点和工程作用的不同，在平面设计上可分为以下几类：
1、间断守护型
对于滩体变形以侧蚀为主的边滩守护，可布置数道条状或条状头部带勾头段的护滩带，形成护滩带群，这种类型为条状间断守护型，如图1所示。其功能在于守护边滩同时调整水流流向，控制主流的横向摆动，稳定航槽以保持稳定良好的航道条件。
2、集中守护和间断守护混合型
对于受纵向水流迎流顶冲和较强烈的斜向漫滩水流共同作用的心滩，可采用头部集中守护和中后段间断守护相结合的方式，这种类型为集中守护和间断守护混合型。其功能在于控制滩体形态，保持滩体束水归槽的作用，形成较好的航道条件。
3、整体守护型
对于受纵向水流迎流顶冲和漫滩水流过于强烈的心滩，当采用集中守护和间断守护不足以保证滩体的高大完整时，为免整个滩体遭破坏，需要加大守护范围和守护力度，对整个滩体进行连续性不间断的守护，这种类型为整体守护型。如图3所示。其功能在于全面守护整个滩体，减小滩体的整体糙率，维持滩体的整体形态。
护滩带平面设计方法
1、软体排护滩原理
用软体排护滩，主要是利用土工织物的保沙性、柔韧性来实现对沙质河床保护的目的。从功能上划分，软体排守护区域可分为两大部分：一是基本区（或称为预期稳定区），该区域河床不得因冲刷而发生变形；二是变形区（或称为预留变形区），该区域的作用主要是防止变形区以外的河床变形波及到基本区。变形区功能的实现，一是要求在护滩带外侧河床冲刷过程中，变形区域排体能够适应河床变形，防止床沙从变形区域内流失；二是防止基本守护区域内床沙流失到变形区或变形区以外。护滩原理如图4所示。
2、护滩带宽度的确定
根据上述软体排护滩原理，护滩带分为预期稳定区和预留变形区两大部分。目前条状护滩带的预期稳定区宽度一般设为30m宽，在功能上有特殊要求的按照平面要求的宽度确定。预留变形区宽度按照不同河床质的冲刷坑最大深度进行计算，荆江河段卵石河床的水道中设计的护滩带，一般上游变形区宽度为30m，下游为60m，头部为90m；沙质河床的水道中设计的护滩带，一般上游变形区宽度为60m，下游及头部变形区宽度为90m。
3、护滩带的平面布置
对于间断守护型的条状护滩带群，考虑到此类型的护滩带群实施后，在各护滩带周边可能会发生冲刷下沉，而护滩带守护范围内的地形将维持原有高程或者淤积抬高，使得原来较平坦的滩面呈现处局部凸起的形态，此时护滩带将起到类似坝体的作用，因此可参照丁坝群的布置原则对护滩带的间距进行设计，以形成合理的护滩带群。
对于心滩头部的集中守护型护滩带，由于此部位通常会受水流的集中冲刷，且冲刷力度比滩体两侧要大，因此守护范围较大，且外缘一般呈圆弧形以减小局部水流冲刷，如鱼嘴形或扇形；对于心滩中下段的间断守护型护滩带，通常布置数条横纵相交的条状护滩带，其中沿滩脊纵向的护滩带较长，为护滩带群的骨架；与之垂直布置的横向护滩带较短，其布置原则亦可参照丁坝群。
对于心滩的整体守护型护滩带，则需根据滩体的形态进行整体布置，一般头部布置为鱼嘴形或扇形。
工程运用
大荆江工程在枝江-江口河段、太平口水道、藕池口水道、莱家铺水道、窑监水道和铁铺-熊家洲河段中均有护滩带工程，其中枝江-江口河段4道、太平口水道4道、藕池口水道7道、莱家铺水道5道、窑监水道6道、铁铺-熊家洲河段8道，共计34道护滩带，具体如下：
大荆江工程中枝江水道张家桃园边滩下段的2道护滩带、江口水道吴家渡边滩尾部的1道护滩带、太平口水道腊林洲中部低滩的3道护滩带、藕池口水道陀阳树边滩的4道护滩带、莱家铺水道桃花洲边滩的3道护滩带和莱家铺边滩的2道护滩、铁铺水道广兴洲边滩的4道护滩带和熊家洲水道右边滩的4道护滩带等，均属于条状间断守护型护滩带，主要对各水道的边滩进行守护。
大荆江工程中藕池口水道倒口窑心滩的3道护滩带属于集中守护和间断守护混合型护滩带，主要是对倒口窑心滩进行守护。
对于心滩的守护，为引导纵向水流兼顾守护滩尾，保持滩体形态，需加大守护范围至滩体的下部，布置一条沿滩脊纵向下延至心滩尾的护滩带。大荆江工程中江口水道柳条洲尾的1道护滩带、太平口水道三八滩中下段的1道护滩带属于此类。
结语
本文对大荆江工程中应用的护滩带工程进行了总结，针对这些护滩带的设计思路，从护滩带的类型、功能、平面设计方法、工程运用等方面进行了分析说明。护滩带是近年来才逐渐采用的整治建筑物，其功能和作用较为明确，但一些参数的确定仍显得粗略，还需进一步研究以便规范设计。
（作者单位：长江航道规划设计研究院）