火电厂2300兆瓦机组新建工程取水工程通航条件论证研究报告

重重庆庆石柱火石柱火电电厂厂 2300 兆瓦机兆瓦机组组新建工程取水工程新建工程取水工程通通航航条条件件论论证证研研究究报报告告目目录录1 1 概概 述述 .1 11.11.1工程概况工程概况.11.21.2任务依据任务依据.11.31.3论证地点及范围论证地点及范围.21.3.1 论证地点 .21.3.2 论证范围 .21.41.4论证的主要内容和手段论证的主要内容和手段.22 2 工程址区的自然条件工程址区的自然条件 .3 32.12.1 气象条件气象条件 .32.22.2 水文泥沙水文泥沙 .62.32.3 工程地质工程地质 .83 3 航运现状及发展规划航运现状及发展规划 .11113.13.1本河段航道现状及发展规划本河段航道现状及发展规划.113.23.2 本河段港口现状及发展规划本河段港口现状及发展规划 .153.33.3本河段航运现状及发展规划本河段航运现状及发展规划.163.3.1 航运现状 .163.3.2航运发展规划 .184 4 工程河段河床演变分析工程河段河床演变分析 .20204.1工程建设前河床演变情况.204.1.1 河道概况 .204.1.2 河床演变情况 .204.2工程建设后河床演变分析.224.2.14.2.1 工程布置方案工程布置方案 .224.2.24.2.2工程建设后水位变化分析工程建设后水位变化分析 .265 5三峡成库后工程河段通航条件分析三峡成库后工程河段通航条件分析 .27275.1 水库按 156M方案运行时航道条件的变化情况.275.2 水库按 175M方案运行时航道条件的变化情况.285.3 三峡建库后工程河段航线变化情况.286 6 工程对通航条件的影响工程对通航条件的影响 .30306.1 航道概况 .306.2 航道水势 .306.3设计通航船队.306.4 通航水文标准.316.5 船舶航路 .326.6 工程建设后对水流条件的影响.326.7 工程对航道尺度的影响.346.8 工程对船舶航行的影响.356.9 工程对港区船舶作业的影响.357 7 结论和建议结论和建议 .36367.1 报告的主要研究结论.367.2 问题与建议 .36结语结语 .3737主要参考文献主要参考文献 .38381 概 述1.1工程概况工程概况重庆石柱发电厂（2300MW）新建工程规划容量为 2300MW 燃煤机组，厂址位于长江右岸的石柱土家族自治县西沱镇境内，工可报告中提供有庆中庵和方家湾两个厂址供比选，电厂取水水源为长江三峡库区，取水点位于长江右岸的江家槽河段。庆中庵厂址的趸船取水方案为推荐方案，本报告着重对该方案进行通航条件论证。根据重庆石柱发电厂（2300MW）新建工程可行性研究总报告，重庆石柱发电厂（2300MW）新建工程取水泵船总长 33m，拟占用岸线 100。1.2任任务务依据依据为使电厂的取水口位置选取合理，工程布置方案和取水工程的结构设计方案能较好的满足该河段国家规定的通航技术要求，受重庆大唐国际石柱发电有限责任公司委托，我院承担了重庆石柱火电厂 2300 兆瓦机组新建工程取水工程的通航条件论证研究工作。本次研究工作的主要依据文件和资料如下：(1) 交通部交基发 1994906号文件 1994 年(2) 内河通航标准（GB50139-2004） 2004 年(3) 内河航道维护技术规范（JTJ 28794）1994 年(4) 重庆石柱发电厂（2300MW）新建工程可行性研究总报告，西南电力设计院，2006 年 3 月(5) 重庆石柱火电厂 2300 兆瓦机组新建工程取水工程通航条件论证合同书，重庆大唐国际石柱发电有限责任公司，长江重庆航运工程勘察设计院，2006 年 4 月。1.3论证论证地点及范地点及范围围1.3.1 论证地点重庆石柱火电厂 2300 兆瓦机组新建工程取水工程所在地，即石柱土家族自治县西沱镇位于重庆市的东部偏南，距离重庆市 187km,东与湖北恩施接壤，北接重庆忠县，南有重庆彭水县，西距涪陵约 87km，取水口距离石柱县城约 92km，由长江水道至涪陵距离约 135km。1.3.2 论证范围本报告论证范围为航道里程 385.1 公里附近的 100m 范围（坐标x=65209.150, y=19774.786; x=65257.480,y=19862.331）。1.4论证论证的主要内容和手段的主要内容和手段本次通航条件论证主要根据重庆石柱火电厂 2300 兆瓦机组新建工程取水工程布置方案进行不同水位期的航道条件分析，从而论证重庆石柱火电厂 2300 兆瓦机组新建工程取水工程对长江航道的影响，并根据影响情况提出相应的解决方案。西南电力设计院在重庆石柱发电厂（2300MW）新建工程可行性研究总报告提出了庆中庵和方家湾两处比选方案，其中庆中庵厂址的趸船取水方案为推荐方案，本报告将采用原型数值计算方法对该推荐方案取水位置的航道水流条件、航道尺度、船舶航线调整等方面进行综合论证。本报告分别选择 2004 年 4 月、10 月和 2005 年 4 月、11 月的库区断面观测资料，分析工程前后相应的水位、流速、比降、河床冲淤等变化值进行通航条件的论证分析。2 工程址区的自然条件2.1 气象条件气象条件石柱县地处四川盆周山地，属中亚热带湿润季风气候区，终年气候适宜，雨量充沛，光、热、水同季，日照不足，垂直气候差异大。其气候特点：春季回暖早，升温快，但不稳定，有寒潮；夏季长，无酷热，多伏旱，暴雨强度大；秋季短，有低温，雨量大，阴雨多；冬季迟，无严寒，雨水少，有霜雪，日照缺，有冰、雪、霜、冻等。 根据石柱县气象站设计风速计算成果和大风调查资料，厂址离地 10m 高 30 年一遇 10min 平均最大风速为 26.0m/s，50 年一遇 10min 平均最大风速为 29.5m/s。 根据石柱县气象站 20002004 年夏季（6、7、8 月）逐日平均湿球温度进行累积频率计算，求得频率 10的湿球温度为 25.9，相应日期的气象要素成果见表 1。石柱县气象站频率 10的日平均气象要素表 1 项 目年.月.日气 压（hpa）干球温度（）相对温度（）风 速（m/s）2000.7.19961.129.0772.32000.8.7969.728.6800.32000.8.13967.629.0800.72000.8.14966.829.2791.02001.7.30965.828.6811.32002.6.21959.829.2771.0 石柱县气象站多年气象特征值成果如下：石柱县气象站多年气象特征值表 2 平均气压（hpa）975.2 最高气压（hpa）1000.81993.12.16 最低气压（hpa）951.01991.5.24 平均气温（）18.1 最高气温（）42.62001.8.7 最低气温（）2.91961.6.17 平均相对湿度（）80 最小相对湿度（）101965.3.15 年平均降水量（mm）1200.1 年最大降水量（mm）1602.21993 年最小降水量（mm）886.61988 一日最大降水量（mm）171.81982.7.17 一小时最大降水量（mm）75.61997.8.8 10 分钟最大降水量（mm）21.21996.8.11 20 分钟最大降水量（mm）35.61996.8.11 最长连续降水日数（d）151989.10.2611.9 最长连续降水量（mm）125.1 最大一次连续量（mm）357.31982.7.1618 年平均蒸发量（mm）1020.8 年最大蒸发量（mm）1155.21990 年最小蒸发量（mm）796.01976 平均风速（m/s）0.9 最大风速（m/s） 201966，1973 年最多日照时数（h）1547.11978 年最少日照时数（h）786.91982 年平均日照时数（h）1322.8 年最多日照百分率（）351978 年最少日照百分率（）191982 年平均日照百分率（）30 最多积雪日数（d）21977.1.2930 最少积雪日数（d）0 最长一次大风持续时间（h）3.51997.9.1 16：2816：492.2 水文泥沙水文泥沙在天然情况下，工程河段洪水期水位暴涨暴落，洪峰历时短而升降大，枯水期水位相对平稳，历时较长。该河段的床面形态和水流条件也相对较为复杂，长江上游径流主要来自金沙江、岷江、沱江、嘉陵江和乌江等河流，而悬移质泥沙主要来源于金沙江和嘉陵江。19912005 年与 1990 年前相比，长江上游水量变化不大，但输沙量减少明显。19912005 年寸滩站年均径流量和悬移质输沙量分别为 3374 亿 m3和 3.14 亿 t，与 1990 年前相比，径流量减少约4%，但输沙量减少约 34%。其中尤以嘉陵江减沙最为明显，19912005 年北碚站年均径流量和输沙量分别为 557 亿 m3和 0.357 亿 t，与 1990 年前的均值相比，径流量也减少了 19%，输沙量减少幅度达到 79%。从 1991 年至 2004 年，长江泥沙一直趋于减少，2005 年输沙量较 2004 年有所增加，但较多年平均仍是呈现减少，长江挟带泥沙呈现“大水大沙，小水小沙”的特点。三峡工程的兴建后改变了工程河段天然情况下水文条件，蓄水后每年的最低水位出现在水位消落期的 5 月份，低水位较天然情况有所抬高，根据三峡工程施工进展情况，可将库区蓄水阶段划分为四段。（） 天然及一、二期导流期：2002 年以前，水库不蓄水；（） 三期导流期：20032006 年，坝前水位按汛期（69 月）135m，枯期（10次年 5 月）139m 运行，水库对该河段水位无调蓄；（） 初期蓄水期：20072009 年，坝前水位按 156-135-140m 方案调度，工程河段将处于常年库区；（） 正常蓄水期：2009 年以后，坝前按 175-145-155 方案调度，工程河段处于常年库区。根据三峡入库控制站清溪场站、出库控制站黄陵庙站水文观测资料统计分析，2003 年 6 月2005 年 12 月，三峡入库（清溪场站）悬移质泥沙 6.28亿 t，出库（黄陵庙站）悬移质泥沙 2.51 亿 t。不考虑三峡库区区间来沙，水库淤积泥沙 3.77 亿 t，水库排沙比为 40%。其中：2003 年 612 月，三峡入库站清溪场站悬移质输沙量为 2.08 亿 t，黄陵庙站为 0.84 亿 t，因此 2003 年 612 月库区淤积泥沙约 1.24 亿 t，水库排沙比40%。2004 年 112 月，三峡入库站清溪场站悬移质输沙量为 1.66 亿 t，黄陵庙站为 0.637 亿 t，因此 2004 年 112 月库区淤积泥沙约 1.02 亿 t，水库排沙比38%。2005 年 112 月，三峡入库站清溪场站悬移质输沙量为 2.54 亿 t，黄陵庙站为 1.03 亿 t，因此 2005 年 112 月库区淤积泥沙约 1.51 亿 t，水库排沙比41%。表 3 常年库区淤积量时期清溪场入库沙量（亿 t）黄陵庙出库沙量（亿 t）库区淤积量（亿 t）排沙比2003（6-12）2.080.841.2440%20041.660.6371.0238%20052.541.031.5141%水库泥沙淤积以宽阔段为主，其泥沙淤积占总淤积量的 95%，窄深段淤积相对较少或略有冲刷。库区淤积泥沙主要集中在主槽内，其淤积量占总淤积量的 79%。从泥沙淤积量沿程分布来看，越往坝前，泥沙淤积强度越大。其中近坝段（大坝至庙河）2003 年 3 月2005 年 10 月淤积泥沙约 6500 万 m3，但绝大部分淤积于天然状况下的住航槽内，多在 90m 高程以下。从库区河床纵剖面变化来看，2003 年 3 月2005 年 10 月深泓淤积较大的多集中在近坝段、香溪宽谷段、臭盐碛河段、滥泥湾河段、土脑子河段等区域，库区深泓纵剖面总体呈淤积态势，最大淤积厚度为 53.4m（坝上5.6km，S34 断面）；其它河段深泓变化不大，绝大部分在 5m 以内，三峡库区纵剖面仍然呈锯齿状分布。下图为蓄水前后水库典型断面变化图。 -50050100150200-1000-500050010001500起点距（m）高程（m）2003.032003.102004.102005.042005.10图 1 库区典型断面冲淤变化图2.3 工程地工程地质质工程所在区域为丘陵地貌，总体地势南高北低，忠县向斜位于厂址北西侧，向斜轴线距厂址约 5.5 km，方斗山背斜位于厂址东南侧，背斜轴线距厂址最短距离约 4.0 km，楠木垭大垭口断层从灰场东南侧 4.2 km 通过。主坝地段岩层产状：倾向 27025，未见断层，滑坡等不良地质现象，场地整体稳定。右坝肩地段巨厚层砂岩中可见二组裂隙：裂隙产状倾向 901055575，隙面闭合微张，隙面较平直，充填铁质薄膜，部分裂隙间含厚 0.22.0cm 灰白色粘土透镜体，裂隙间距约 0.56.0m，可见长度 2.010.0m，该组裂隙场地内较发育。倾向 1852357085，隙面较平整、闭合微张，隙面附铁质薄膜，裂隙间距约 1.01.5m，该组裂隙场地内稍发育。场范内地层为侏罗系中统上沙溪庙组（J2s）,岩性为泥岩，砂质泥岩与厚层至巨厚层细、中粒砂岩为主。场地内坡地上残坡积土层厚度多小于 1.0 米，且多数地段基岩裸露，谷地内冲洪积土层厚度一般在 10 米左右。第四系土层强度较低，均匀性较差，需作处理后方可作为坝基持力层。（1）庆中庵厂址庆中庵厂址位于忠县向斜与方斗山背斜之间。厂址场地范围内岩体中裂隙较发育，未发现不良地质现象，自然边坡稳定，厂址场地稳定。工程地质条件良好，适宜建厂。厂区地层结构较为简单，土层厚度一般小于 8.5 米，其下为基岩。为对抗震有利地段，建筑场地类型多为类，局部为类。厂址区地下水主要为第四系土层中的上层滞水和基岩裂隙水。各土层的主要物理力学指标统计结果分析表明：1层粉质粘土、粘土：可作为一般性建构筑物的天然地基持力层。2层粉质粘土：不能作为建构筑物的天然地基持力层，当作为下卧层时需进行强度和变形验算。3层粉土、粉细砂：不能直接作为建构筑物的天然地基持力层。当作为下卧层时应进行强度及稳定性验算。由于场地地震基本烈度为 6 度，饱和粉土、饱和粉细砂层可不考虑液化的影响。层泥岩、砂岩中风化泥岩是良好的天然地基持力层和桩基持力层，但泥岩暴露地表后具有迅速风化，降低强度的特性，因此位于泥岩地段的基坑开挖应考虑相应的防风化措施。中风化砂岩是良好的天然地基持力层和桩基持力层。（2）方家湾厂址方家湾厂址位于忠县向斜与方斗山背斜之间。近场区楠木垭大垭口断层从厂址东南侧通过，该断裂距厂址最小距离约 6.4km，断裂构造对厂址稳定无影响。场地内未发现滑坡等不良地质现象，自然边坡稳定，厂址场地整体稳定。工程地质条件良好，适宜建厂。厂区地层结构较简单，土层厚度一般小于 6.5 米，多数地段基岩埋藏较浅。为对抗震有利地段，建筑场地类型多为类，局部为类。厂址区地下水主要为第四系土层中的上层滞水和基岩裂隙水。各土层的主要物理力学指标统计结果分析表明：1层粉质粘土、粘土：可作为一般性建构筑物的天然地基持力层。2层软塑粉质粘土及3层稍密粉细砂层不能直接作为建构筑物的天然地基持力层，当作为下卧层时应进行强度及稳定性验算。层泥岩、砂岩中风化泥岩是良好的天然地基持力层和桩基持力层，但泥岩暴露地表后具有迅速风化，降低强度的特性，因此位于泥岩地段的基坑开挖应考虑相应的防风化措施。中风化砂岩是良好的天然地基持力层和桩基持力层。电厂取水口附近为基岩质岸坡，未出现大面积的滑坡或失稳现象，其中位于马尿溪的西沱变形体已在三峡库区第一期地灾治理中得到整治，厂址河段河势、主槽和岸滩基本稳定。根据中国地震动参数区划图（GB18306-2001）及建筑抗震设计规范（GB50011-2001）划分拟建工程勘察区抗震设防烈度为 6 度。3 航运现状及发展规划3.1本河段航道本河段航道现现状及状及发发展展规规划划（1）航道等级及维护标准2003 年蓄水后，由大坝至丰都为常年库区，长约 435km，常年库区枯水期水位抬高 899m，洪水期抬高 468m，水流大为减缓。由于水位的抬高，工程河段内的枯水河宽都有很大增加，超过 1000m 以上，航道宽度亦相应增大。随着水位抬高，比降减缓，流速亦相应减小。枯水期各类碍航问题得到消除，基本无不良流态出现，水流甚为平缓，极利于船舶航行。洪水期水流亦有较大减缓，但遇洪峰陡涨水过程，随流量的增大，流速也有所增大，强度较天然情况有所减弱。交通部根据蓄水后库区水流条件的改善情况，及时对忠县以下航段进行了航路改革，实行上、下行船舶定线制，有利船舶安全航行。运输企业为充分挖掘库区航运潜力，及时调整了运输组织方案，扩大了常年库区运输船队规模。目前大型船队达到 1942kW+(68)（10001500）t 的规模，载量6000t10000t 已上行至丰都下游约 15km 的锚地处；中型船队的规模1942kW+(46)1000t，载量 3000t4000t 可上行至涪陵港。另外，机动驳现正逐步成为库区货运的主力军，并以滚装船与集装箱船为主。根据蓄水后三峡水库库区航道维护情况，长江航道局积极采取多种措施，逐步提高航道维护尺度，改善航行条件，如丰都宜昌河段， 2006 年 2 月起将航道维护尺度从2.9m 提高至 3.2m，4 月起又提高至 3.5m，从 5 月 22 起再次提高至 4.0m 试运行。按三峡工程初步设计的要求，三峡工程建成后重庆九龙坡港以下将通万吨级船队，相应航道等级为级。根据内河通航标准GB50139-2004的计算方法，航道水深 H 为船舶吃水 T 与富裕水深 H 之和，即：H=T+H。上述通航代表船队中按 1500t 驳船组成的大型船队考虑，吃水为 3.0m。级航道富裕水深为 0.40.5m，考虑到成库后低水位出现时间主要在消落期，受壅水影响较小，山区河流的特性比较明显，富裕水深取 0.5m，相应航道水深为3.5m。 内河通航标准要求内河航道的线数除整治特别困难的局部河段可采用单线航道外，均应采用双线航道，当双线航道不能满足要求时，应采用三线或三线以上航道。根据库区船型发展的趋势，载量较大的自航式单船运输因其机动、灵活、效益较好，在库区与大型船队并存营运的趋势比较明显，因此应满足大型船队与这类单船对会的基本要求。双线航宽计算选择 T+91000t 船队和 3000t 级自航船舶的平面尺度进行计算：直线段双线航宽：B2=BFdBFud1d2CBFdBsdLdsinBFuBsuLusinBsd32.4m；Ld264m；Bsu16.2m；Lu86m；d1+d2+C（0. 50.6）（BFd+ BFu），取 0.55 倍数；航行漂角 曾在三峡工程泥沙和航运关键技术之“坝上下游航道尺度标准”研究过程中进行了较为详细的论证，建议取为 8。将以上参数代入计算公式求得 B2=150.8m，取整得双线航道宽度为 150m。按内河通航标准，内河航道最小弯曲半径顶推船队宜取 3 倍船队长度，按船队长度 264m 计算最小弯曲半径为 792m。另外，在流速较大时宜采用 5倍船队长度。考虑三峡建库后，流速虽有所减缓，但在消落期库尾航道山区河流的特性仍然明显，从保证船队满载安全下驶起见，航道弯曲半径宜适当加大，三峡工程通航标准确定为 1000m，大体相当于船队长度的 3.8 倍。目前此段航道已按级航道的标准建设，正在实施的 156m 清库炸礁工程的最小航道尺度维护在 3.5m150m1000m（航深航宽弯曲半径），常年可通行千吨级船队。长江航道库区西沱段航道从 2003 年 10 月 1 日起，实行“长江三峡库区船舶航行定线制”规定，船舶靠右行左右分航法。（2）水流特征三峡水库是一个河道型水库，库区沿程水面存在一定的比降。据实测资料分析，8 月 22 日宜昌站流量为 44200m3/s，相应清溪场站流量为 43400m3/s 时，两站水位均为涨水时段，清溪场、忠县、万县、奉节、培石、巴东等站水位与三峡坝前水位差值分别为 20.03、10.21、7.23、4.63、1.79、0.83m，说明了三峡水库蓄水后，洪水期仍然具有较明显的河道特征（图 2）。当坝前水位 135m 时， 510 月汛期，当坝前水位维持在 135.4135.5m运行时，随着流量增大库区沿程水位升高，同时沿程水面比降逐渐增大，反之则减少。130140150160050100150200250300350400450500距坝址里程（km）水位（85基面以上m）44200m3/s29600m3/s清溪场南沱白沙沱高镇洋渡忠县石宝寨万县双江故陵奉节黛溪培石巫山坝址图 2 2005 年三峡库区宜昌不同流量下沿程水面线图当坝前水位维持在 139m 运行时，属于枯水期，上游来水一般均较小，相应库区沿程比降平缓，库区沿程水位变化主要受水库调节影响，与 135m 水位变化有所差别。因此，据根 2005 年资料，考虑三种不同入（清溪场站）、出（宜昌站）库流量下，且清溪场坝址区间来水量又较小的情况，对枯季库区沿程水面线进行分析。（1）入库与出库流量基本一致，即清溪场、宜昌站流量分别为 4510m3/s 和4580m3/s（3 月 2 日）；（2）入库比出库流量小 10%左右，即清溪场、宜昌站流量分别为 4620m3/s和 5080m3/s（3 月 7 日）；（3）入库比出库流量大 10%左右，即清溪场、宜昌站流量分别为 5370m3/s和 4890m3/s（1 月 26 日）。当入、出库流量为 4500m3/s 左右时，坝前 100km 范围内水面为平水段，随着距坝前距离增加，沿程水位增加幅度增大，至清溪场站时水位高出坝前1.652m；当入库流量大于出库 10%左右时，坝前水面线水平段距坝前越来越远，至清溪场水位高出坝前水位达 1.972m，相应库区坝前水面比降减小，而库区洋渡清溪场段水面比降略有增大；当入库流量比出库小 10%左右时，坝前段水面平水距离缩短，相应近坝段水面比降增大，至清溪场水位比坝前水位仅高出 1.529m（图 3）；由此可知，沿程水位变化不仅与来水量有关，而且还与水库调度运行关系密切。图 3 2005 年三峡库区非汛期宜昌不同流量下沿程水面线图3.2本河段港口本河段港口现现状及状及发发展展规规划划石柱港区腹地为本县及周边地区，主要依托城市石柱县西沱镇，为重庆市中心镇。公路主要通过梁平黔江联线高速公路和省道 202 线连接石柱县城，并辐射四周腹地。 石柱港区位于长江南岸，港区主要由西沱作业区组成，现有码头泊位135136137138139140050100150200250300350400450500距坝址里程（km）水位（85基面以上m）4580m3/s4890m3/s5080m3/s清溪场南沱白沙沱高镇洋渡忠县石宝寨万县双江故陵奉节黛溪培石巫山坝址10 个，最大停靠能力 3000 吨级，年综合通过能力 69 万人次、65 万吨。 港区吞吐货物以煤炭、水泥、化肥、粮食等为主，2004 年完成旅客吞吐量 3931万人，货物吞吐量 4021 万吨，其中煤炭占货运量的 258。根据吞吐量预测，石柱港区 2010 年客货吞吐量分别为 48 万人次， ；2 万吨；2020 年客货吞吐量分别为 49 万人次，93 万吨。主要客货运作业区规划：西沱作业区包括西沱旅游码头、石槽溪码头、西沱油库码头、西沱港务站码头。规划改扩建西沱旅游码头 3000 吨级旅游泊位1 个；石槽溪码头现有散货泊位 1 个、30 万吨，规划改扩建散货泊位 1 个、67万吨；西沱油库码头现有化危品泊位 1 个、10 万吨，维持原规模不变；西沱港务站码头现有件杂泊位 1 个、15 万吨，客运泊位 3 个，49 万人次。规划改扩建件杂泊位 1 个、30 万吨，客运泊位维持原规模不变。江家槽作业区规划新建3000 吨级大件码头泊位 1 个、20 万吨，件杂泊位 1 个、30 万吨，化危品泊位 1个、10 万吨。3.3本河段航运本河段航运现现状及状及发发展展规规划划3.3.1 航运现状随着经济的稳定增长，货运形势明显好转。目前在重庆至涪陵河段营运的水运企业有上百家，除了主要航运骨干企业重庆长江轮船公司、重庆民生轮船公司、四川省长江水运股份有限公司、重庆市轮船总公司、涪陵轮船公司等外，还有大量的集体、个体运输船舶。目前航行的船型船队功率最大达 3310kw，最小只有几十千瓦；驳船载量大的 3000t，小的只有几十吨。重庆至涪陵河段客船都是单船航行，驳船的拖带方式主要是顶推。本河段现行代表船队有四种：一种是 1942 千瓦拖轮顶推两艘 1000t 驳和一艘 500t 驳，呈二列梭型，主要用于上水；第二种是 1942kw 拖轮顶推一艘 1000t 驳和一艘800t 驳，呈二列梭型；第三种是 1942kw 拖轮顶推两艘 1000t 驳和一艘 500t 驳呈三列品字型，主要用于下水；第四种是当水位涨到天然设计水位 4m 以上，下水队型为 1942kw 拖轮顶推三艘 1000t 驳呈品字型。由于高速公路发展迅速，使得水路客运量逐渐下降。而随着库区航道条件的改善，货运量则呈现上升趋势。据有关统计资料，2003年重庆市水路客运 2057 万人,较上年下降 15.2%,旅客周转量 257785万人哦年公里；干支货运量 2214 万吨，较上年增长 10%以上，货物周转量 1350204 万吨公里，增长 10%。通过调查，库区河段腹地煤碳及其制品主要运往长江中下游地区，每年约 230 万吨左右。云南的煤主要通过公路集中到水富港下运，贵州的煤通过重庆港或涪陵港集中下运，重庆的煤通过重庆各港集中下运。这些煤炭除从涪陵港出港的外，其余均需通过重庆至涪陵段长江主干线。钢铁：贵州水钢、四川攀钢、重钢的钢铁主要集中到重庆港后运往长江中下游。金属矿：主要为攀钢运往宝钢、武钢。矿建材料：主要系攀西地区运往下游，也有中下游型沙运往重庆上游。木材主要由产地云贵川通过金沙江、赤水河运往下游。据统计，2004 年三峡枢纽年过坝货运量及组成如表 4：表 4 三峡枢纽 2004 年过坝货运量统计表序号货物种类上水(万吨)下水(万吨)小计(万吨)1煤炭0178517852石油727793木材30.23.24集装箱711101815水泥138.421.46矿建材料137211587矿石208442528粮棉214259钢材575611310水果0.11.9211化肥485610412其他37632970513合计1006.12422.53428.63.3.2航运发展规划据有关资料预测，库区主要货类是煤、钢铁、非金属矿石、化肥、矿建材料、化工产品、木材、水泥等。大宗货物和大件货物主要依靠水路运输。根据长江航务管理局组织进行的运量预测研究，2010 年、2020 年和 2030 年三峡枢纽年过坝货运量及组成如表 5。表 5 三峡枢纽过坝货运量预测表(万吨)2010 年2020 年2030 年序号货物种类上水下水小计上水下水小计上水下水小计1煤炭1640164017801780185018502石油2401025028015295310203303矿石3052505554503107605453709154矿建4515520070180250902203105钢材1104515518065245220853056化肥4022026060280340803204007水泥3014017040220260602803408其它1270160028702205266548703645420578509合计2040406061003285551588004950735012300三峡水库按 175m 方案蓄水后，库区航道通过水库蓄水调度和航道治理工程，为大型船队的通航创造了条件。依据三峡工程初步设计和长江干线航道发展规划的要求，确定在三峡水库按 175m 蓄水运行后，三峡库区重庆九龙坡港以下通航代表船队由 10003000t 驳船组成的 5 种万吨级船队，如表 6。表 6 通航代表船队构成表序号船队组成船队尺度（长宽吃水，m）11942kW91000t26432.42.821942kW91500t248.532.43.031942 kW62000t19632.43.141942 kW43000t19632.43.351942kW43000t（油）21931.23.3自 2003 年三峡水库按 135(139)m 蓄水运用以来，库区丰都以下通航条件显著改善。长江航运集团为充分发挥库区航运潜力，及时调整运输组织方式，扩大了常年库区的运输船队规模。目前大型运输船队(1942kw(68)(10001500t)，载量 6000t11000t 已上行至丰都下游 15km 的姜幺毛锚地；中型运输船队(1942kw(46)1000t)，载量 3000t4000t 可上行至涪陵港。另外，库区还出现了载量较大的机动驳，主要以 3000t 级干散货船为代表，主机功率 800880kW，船舶长度 8692m，宽度 16.2m，吃水 3.33.5m。可见蓄水后船舶大型化趋势十分明显。4 工程河段河床演变分析4.1工程建设前河床演变情况4.1.1 河道概况三峡库区河段从奉节起进入三峡地区，两岸崇山峻岭，流路曲折。三峡成库前，江面狭窄，枯水河宽约 150200m，水流湍急，流态紊乱，多泡漩乱流，呈典型的山区峡谷河段特征。成库后，坝前水位抬高，常年库区航道水深较天然状况大幅度增加，河面除部分峡谷河段外均有很大程度放宽，水流流速和比降大为减缓，航道条件得到了较好的改善，通过 135m 蓄水后到目前的运行情况来看，也出现了一些不利情况，如库区的峡谷河段，易形成局部大风，成库后江面变宽，风浪强度较成库前大大增加；雾区增多，雾情加重，极易发生船舶碰撞、触礁等事故。本工程河段航道弯曲，上段右岸母猪凼至老虎岩大沱与凸嘴相接，岸线不规则，左岸阳董岩至山羊角岸线亦不规则，其间有吴家湾凸嘴。上段航道右侧沱内水深较大，左侧碛坝台阶地水深稍浅。下段山羊角至石鼓峡一带左岸岸线较平顺，岸壁较陡，右岸月亮近至杨家坝岸线不规则，分布有石槽溪和观音阁等凸嘴。2003 年蓄水后，不论枯、洪水期，工程的水位均抬高较多，水流进一步减缓，航行条件大为改善，蓄水淹没水面宽阔，最宽处有 1000m 左右，最小航深 4m 以上，弯曲半径大于 1000m。4.1.2 河床演变情况本工程河段位于常年库区，蓄水后枯水期水位均抬高较多，枯水河宽增至 1000m 左右,航道宽度亦相应增大，大都达到 200m 以上，最小航深 4m 以上，弯曲半径也大于 1000m,航行条件大为改善。从三峡工程数学模型计算成果来看，水库 175145155 分期蓄水方案约在 80 年可达初步冲淤平衡状态，而水库排沙比随着运行年限的增加而加大，根据三峡水库淤积沿程变化，淤积厚度由坝前向上游递减，在取水口处淤积20 年后厚度约为 35m，淤积 50 年后厚度约为 51m，淤积 100 年后厚度约为55m。水库淤积基本平衡后，库区冲淤变化规律主要与坝前入库水沙变化过程及河道形态有关，呈现出如下冲淤变化特点：（1）就整个库区而言，年内有涨淤落冲的规律；（2）汛期随着流量的增加，库区一般发生淤积，洪峰后，随着流量回落，一般产生冲刷；（3）汛末开始蓄水，若来水来沙较大时，库区将产生淤积；（4）年际变化视来水来沙条件不同而异，小水年以淤积为主，大水年来沙不多时以冲刷为主。总体上讲，蓄水后枯水期三峡大坝至巫山河段比降趋近于零，巫山至丰都河段亦较天然情况有较大减缓，丰都至涪陵河段比降，洪水期与天然情况较接近，枯水期亦减缓较多。随着水位抬高，比降减缓，流速亦相应减小。常年库区内基本无不良流态出现，水流平缓，极利于船舶航行。蓄水后，工程河段的总体河床演变趋势是向单一顺直方向发展，根据目前已有的三峡科研成果来看，工程所在河段无碍航滩险，水库经多年运行后，虽然工程河段有一定的淤积，但不会发生因累计性淤积而碍航的问题。4.2工工程程建建设设后后河河床床演演变变分分析析4.2.1 工程布置方案工程布置方案重庆石柱发电厂（2300MW）新建工程位于石柱土家族自治县西沱镇附近，工可报告提出方家湾厂址和庆中庵厂址作为比选方案。其中方家湾厂址位于西沱镇西南约 2.7km 的方家湾村，距长江岸边约 1.1km 左右，厂址东南侧有条西沱镇的乡村公路通过。厂址内以单斜宽缓坡地为主，局部分布有丘陵山包和宽缓沟谷，地形总趋势为东高西低，标高在 190m253m 之间。方家湾厂址拟定的厂内净水站高程为黄海高程210.00m，主厂房高程为黄海高程210.00m；方家湾厂址的补给水管道所经过的自然地面最高点高程约为250.00m，该最高点距取水点约 1.70km。方家湾厂址取水口位于长江右岸的江家槽，取水点下游距西沱镇运煤码头约 0.9km，该处有一较为直立的陡岩，较适宜停泊移动式取水泵船，在陡岩的上游，其坡度较缓，适合修建固定式取水泵房。庆中庵厂址位于位于西沱镇东南的庆中庵村，距长江岸边距离在1.8km 左右。厂址东北侧有西沱镇乡村公路通过，西侧有石柱土家族自治县县城至西沱镇的一条三级公路通过。厂址内丘陵山包与沟谷纵横交错，属剥蚀低山顶部丘陵台地地貌，地形总趋势为东高西低，平均海拔高度变化不大，标高在 287m330m 之间。庆中庵厂址的厂内净水站高程为黄海高程310.00m，三峡水库防洪限制水位为143.30m、P1的洪水位为173.87m。取水点也在庆中庵厂址的西北侧的江家槽，庆中庵厂址的取水几何高差为166.70m136.13m。江家槽取水点位于西沱镇码头上游约 925m 处，设置 1 条取水泵船，泵船距岸边 2738m，泵船通过岸上的地牛与水底锚链定位，通过万向摇臂接头调节船位，泵船与岸边的交通以交通船摆渡。取水泵船为成套装置，主甲板以下由首舱、泵舱、空舱、尾舱组成，主甲板以上由控制室、高低压配电室、值班休息室等组成，泵船上装设四台取水泵，按三运一备方式运行，取水泵布置于泵船内，水泵吸水管外围设活动式的拦污栅罩，并设有冲洗栅罩的措施。泵船采用 DN600 联络钢管、摇臂接头与岸边的补给水管相连。由于本工程取水在三峡水库内，最大水位变幅 35m 左右，取水量约 2000m3/h，均在目前已投入运行的泵船适应范围内。图 4 江家槽取水点位置图本工程两个厂址均推荐采用带冷却塔的循环供水系统，补给水的取水流量约为 0.5m3/s。采用移动式泵船方式取水。根据本工程初可报告和可研现场踏勘结果，取水点设在长江三峡水库的江家槽河段。江家槽位于西沱镇码头上游约 925m 处，该处有一较为直立的陡岩，较适宜停泊移动式取水泵船。取水泵船适应的最大水位变幅可以分成两种水域，一种是水库，由于水库中水的流速比较小，取水泵船适应的水位变幅可以达到 45m-50m；另一种是江河，由于有水流的影响，取水泵船适应的水位变幅比水库要小，目前实船已经达到 35m。根据目前的技术水平和运行经验，在水位变幅小于 50.0m，水位涨落速度小于 2.0m/h 的水库或河流内，泵船取水是安全可行的。目前国内已经投入使用的取水泵船的最大取水量是 17000m3/h，该船用在南昌附近赣江水域，该船摇臂管直径 1600mm。取水泵船适应河道水流速度的能力很强。取水泵船不需要航行，水流速度大，增加锚泊设备的能力即可，这对泵船来说是很容易的。泵船采用万向摇臂接头后，取水泵船可以自如调节船位，适应水位变化，不需要停泵，这是泵船采用万向摇臂接头以后最大特点。下表是国内部分取水泵船情况。表 7 国内主要取水泵船一览表产 品用 户数量备 注取水泵船武汉宗关水厂2摇臂管直径 1250mm、1400mm 各 1条取水泵船武汉白沙洲水厂1摇臂管直径 1400mm取水泵船黄冈自来水公司2摇臂管直径 700mm取水泵船云南宣威电厂1摇臂管直径 1000mm取水泵船武昌热电厂1摇臂管直径 1250mm取水泵船武汉新沟热电厂1摇臂管直径 800mm取水泵船云南曲靖电厂2摇臂管直径 700mm、600mm 各 1 条取水泵船四川泸州电厂1摇臂管长 46m，水位变幅 28m取水泵船重庆万盛电厂1该船尚在建设中；水的最大设计流速为 5.76m/s水上水厂船长江三峡总公司1在船上将浑水变成清水后送出，三峡大坝施工用船，水上水厂船武穴市田镇水泥厂1在船上将浑水变成清水由于本工程取水在三峡水库内，且水位最大变幅达 32.44m，取水量约2000m3/h，均在目前已投入运行的泵船适应范围内。根据工程经验，本工程采用泵船取水方案是可行的。由于三峡水库的水位涨落速度、洪水季节库内流速等相关资料本阶段暂不落实，待下阶段落实后再研究泵船的锚泊等设施。由于泵船随河水面涨落而上下移动取水，它所取的水始终是水源体的表层水，因而取水含沙量最少，从根本上克服了取水和输水系统受河床质和泥沙可能造成的故障。本取水方案的优点是由于吸水室浅，所用清污设备简单、可靠、造价低；在江河水位变幅较大时，比固定式取水设施的投资要少很多。缺点是在洪水期运行时，随着江水涨落需要收放缆绳调整船位，定期对钢结构作防腐处理等运行管理、维护工作量较固定式取水大。本工程取水泵船为成套装置，主甲板以下由首舱、泵舱、空舱、尾舱组成，主甲板以上由控制室、高低压配电室、值班休息室等组成。其中取水泵布置于泵船内，泵船采用 DN600 联络钢管、摇臂接头与岸边的补给水管相连。泵船通过岸上的地牛与水库底的锚链共同将船固系于水面上，泵船随水位上下浮动，当水位涨幅较大时，可通过收放锚绳调节船位。泵船与岸边的交通以交通船摆渡。本工程考虑设 1 条泵船，泵船布置在岸边，距岸边 2738m,每条泵船上安装 4 台取水泵做补给水泵，补给水泵参数为（庆中庵厂址：Q=459880m3/h，H=2.051.95Mpa，配电机 N=710Kw，V6Kv；方家湾厂址：Q=471941m3/h，H=1.080.98Mpa，配电机 N=400Kw V6Kv）。另外还设2 台真空泵和 1 台消防泵。水泵吸水管外围设活动式的拦污栅罩，并设有冲洗栅罩的措施。4.2.2工程建工程建设设后水位后水位变变化分析化分析 水库泥沙淤积以宽阔段为主，其泥沙淤积占总淤积量的 95%，窄深段淤积相对较少或略有冲刷。库区淤积泥沙主要集中在主槽内，其淤积量占总淤积量的 79%。从泥沙淤积量沿程分布来看，越往坝前，泥沙淤积强度越大。其中近坝段（大坝至庙河）2003 年 3 月2005 年 10 月淤积泥沙约 6500 万 m3，但绝大部分淤积于天然状况下的住航槽内，多在 90m 高程以下。从库区河床纵剖面变化来看，2003 年 3 月2005 年 10 月深泓淤积较大的多集中在近坝段、香溪宽谷段、臭盐碛河段、滥泥湾河段、土脑子河段等区域，库区深泓纵剖面总体呈淤积态势，最大淤积厚度为 53.4m（坝上5.6km，S34 断面）；其它河段深泓变化不大，绝大部分在 5m 以内，三峡库区纵剖面仍然呈锯齿状分布。图 5 为蓄水前后库区西沱河段典型断面冲淤变化图。40608010012014016018020005001000150020002500起点距（m）高程（m）2003.032003.102004.102005.042005.10图 5 库区西沱河段典型断面冲淤变化图本工程河段位于三峡水库的常年库区内，水流特性以水库特征为主，蓄水后枯水期三峡大坝至巫山河段比降趋近于零，巫山至丰都河段亦较天然情况有较大减缓，随着水位抬高，比降减缓，流速亦相应减小，枯水期一般河段仅约 0.2m/s 左右；洪水期断面平均流速 2.8m/s 左右。由于本次论证的主要内容为江家槽趸船取水方案，根据西南电力设计院提供的结构设计方案表明：引水管采取地下埋设方式配合趸船取水对本河段的水位影响不大，对本河段的通航水位条件没有大的影响。5 5 三峡成库后工程河段通航条件分析三峡成库后工程河段通航条件分析5.1 水水库库按按 156m 方方案案运运行行时时航航道道条条件件的的变变化化情情况况在三峡水库成库初期，当水库按 156m 方案运行时，西沱河段处于常年库区。汛期 69 月，坝前水位一般控制在防洪限制水位 135m 运行，此时西沱河段（石宝寨水尺）的水位较建库前的天然水位升高 24m 左右，汛后 10 月水库开始蓄水，到 10 月底水库达到正常蓄水位 156m，此时长寿河段的水位较天然情况的水位抬高 45m 左右。从已有的科研成果来看，在 156m 蓄水期工程河段流速较成库前减少，各级流量情况下，工程所在河段主槽流速减缓，水流趋直，弯道环流作用减弱，流速趋于均匀化，水面纵坡比降均将减小，对船舶作业较为有利。从泥沙淤积分布与淤积剖面来看，大部分泥沙均淤在深槽内，试验也未发现由于泥沙淤积而引起主航道的碍行现象，由于水位抬升较多，即使是枯水年，水深也能满足航行、停靠和进出港作业的要求，不会对通航造成不利影响。综上所述，三峡水库按 156m 方案运行以后增加了工程河段枯期的航道尺度，抬高了工程河段的枯水期水位，降低了水流流速，工程河段的通航条件将进一步改善。5.2 水水库库按按 175m 方方案案运运行行时时航航道道条条件件的的变变化化情情况况当三峡水库按正常蓄水 175-145-155m 方案运行以后，工程河段处于水库常年库区，汛期（69 月）按防洪要求，坝前水位控制在 145m 运行，汛后 10月水库蓄水至 175m，枯水期水库消落段低水位为 155m。已有的试验成果表明：枯水期由于工程河段水位抬高超过 60m，河道内水流平缓，流速较小，表面流速仅为 0.51.0m/s 左右，较成库前天然状况流速减小 2.03.0m/s，航道宽度达到 1000m 以上，航道、港区通航水流条件比蓄水初期（156m）时更加良好，对船舶航行及进出港作业十分有利。汛期三峡水库降低水位至 145m 运行，此时水位较建库前抬高 35m 左右，流速较成库前减少，各级流量情况下，工程所在河段主槽流速减缓，水流趋直，弯道环流作用减弱，流速趋于均匀化，水面纵坡比降均将减小，对船舶作业较为有利。在 175m 蓄水期，随着水库运用年限的增加和水位的逐步抬高，本河段主槽不断淤高，从泥沙淤积分布与淤积剖面来看，大部分泥沙均淤在深槽内，试验也未发现由于泥沙淤积而引起主航道的碍行现象，即使是枯水年，水深也能满足航行、停靠和进出港作业的要求。5.3 三三峡峡建建库库后后工工程程河河段段航航线线变变化化情情况况三峡建库后无论是汛期还是非汛期，工程河段的水面比降和断面流速均有不同程度的减小，尤其在枯水期，工程河段航道水流条件将得到了根本性改善。目前，本工程河段施行船舶定线制航法，船舶航行各自靠右，与库区河段水流平缓的航行条件相适应，由于比降、流速变小，上行、下行船舶不需要走天然条件下的缓流区，但航行时均应尽量远离航道中心线，避免发生碰撞事故。6 工程对通航条件的影响6.1 航航道道概概况况本工程河段航道弯曲，上段右岸母猪凼至老虎岩大沱与凸嘴相接，岸线不规则，左岸阳董岩至山羊角岸线亦不规则，其间有吴家湾凸嘴。上段航道右侧沱内水深较大，左侧碛坝台阶地水深稍浅。下段山羊角至石鼓峡一带左岸岸线较平顺，岸壁较陡，右岸月亮近至杨家坝岸线不规则，分布有石槽溪和观音阁等凸嘴。2003 年蓄水后，不论枯、洪水期，工程的水位均抬高较多，水流进一步减缓，航行条件大为改善，蓄水淹没水面宽阔，最宽处有 1000m 左右，最小航深 4m 以上，弯曲半径大于 1000m。6.2 航航道道水水势势本工程河段位于三峡水库的常年库区内，水流特性以水库特征为主，蓄水后枯水期三峡大坝至巫山河段比降趋近于零，巫山至丰都河段亦较天然情况有较大减缓，随着水位抬高，比降减缓，流速亦相应减小，枯水期一般河段仅约 0.2m/s 左右；洪水期断面平均流速 2.8m/s 左右。6.3设设计计通通航航船船队队三峡水库按 175m 方案蓄水后，库区航道通过水库蓄水调度和航道治理工程，为大型船队的通航创造了条件。依据三峡工程初步设计和长江干线航道发展规划的要求，确定在三峡水库按 175m 蓄水运行后，三峡库区重庆九龙坡港以下通航代表船队由 10003000t 驳船组成的 5 种万吨级船队，如表 8。表 8 通航代表船队构成表序号船队组成船队尺度（长宽吃水，m）11942kW91000t26432.42.821942kW91500t248.532.43.031942 kW62000t19632.43.141942 kW43000t19632.43.351942kW43000t（油）21931.23.3自 2003 年三峡水库按 135(139)m 蓄水运用以来，库区丰都以下通航条件显著改善。长江航运集团为充分发挥库区航运潜力，及时调整运输组织方式，扩大了常年库区的运输船队规模。目前大型运输船队(1942kw(68)(10001500t)，载量 6000t11000t 已上行至丰都下游 15km 的姜幺毛锚地；中型运输船队(1942kw(46)1000t)，载量 3000t4000t 可上行至涪陵港。另外，库区还出现了载量较大的机动驳，主要以 3000t 级干散货船为代表，主机功率 800880kW，船舶长度 8692m，宽度 16.2m，吃水 3.33.5m。可见蓄水后船舶大型化趋势十分明显。6.4 通通航航水水文文标标准准万吨级船队上水按半载 6000t 考虑。通过实船试验结果，上水船队允许的最大比降与最大流速的组合标准如表 9。表 9 设计代表船队上水通航水文标准序号最大局部比降(0)相应最大流速(m/s)11.02.522.02.333.02.16.5 船船舶舶航航路路工程河段为长江三峡库区船舶定线制航段，船舶遵循各自靠本船右舷一侧通航分道航行的原则，以航道中心线为界线，上行船舶沿左岸一侧通航，下行船舶沿右岸一侧通航。6.6 工工程程建建设设后后对对水水流流条条件件的的影影响响 为了较好的反映江家槽取水趸船对航道水流条件的影响，本报告选取了 5个计算断面进行水力计算，其中 3断面的对应位置为江家槽取水趸船作业区。从下列不同流量下的水力计算成果可以较好的分析取水位置对航道水流条件的影响情况。本次水力计算采用的主要公式为水流连续方程和水流运动方程，其公式如下：BhVQ jfgVgVhhHh2122211222LhKQf22351BhnK gVhj212流速平面分布按下式计算：21321iiiiJhnV iiiiVhbq miiqQ1根据上述公式，本报告主要对实测的三级流量进行水力计算，其各断面计算结果如下列表格所示：Q2470m3/s 时各断面主航道的流速比降计算表表 10流速（m/s）比降（）断面号距 1断面距离（m）工程前工程后变化值工程前工程后变化值101.021.020210001.011.0100.380.380320001.001.020.020.320.320430001.001.0000.270.270540000.980.9800.250.250Q6600m3/s 时各断面主航道的流速比降计算表表 11流速（m/s）比降（）断面号距 1断面距离（m）工程前工程后变化值工程前工程后变化值100.200.200210000.180.1800.200.200320000.160.180.020.230.230430000.160.1601.221.220540000.160.1601.201.200Q12100m3/s 时各断面主航道的流速比降计算表表 12流速（m/s）比降（）断面号距 1断面距离（m）工程前工程后变化值工程前工程后变化值100.520.520210000.500.5000.380.380320000.450.480.030.360.360430000.450.4500.330.330540000.430.4300.310.310从上列表格可以看出，不管在汛期还是非汛期，从趸船站过水断面对过流影响角度看，修建取水头后均不会对各断面的平均流速和平均比降产生影响。6.7 工工程程对对航航道道尺尺度度的的影影响响重庆石柱火电厂 2300 兆瓦机组新建工程取水工程通过趸船取水，设 1条泵船，泵船布置在岸边，占据河宽约 2738m。而在 135m 蓄水期工程河