乌江航运建设关键技术研究.docx

乌江航运建设关键技术研究报告简本1项目工作基本情况1.1项目研究背景乌江是长江上游右岸最大支流，源于贵州省乌蒙山东麓，横贯贵州全境和渝东南，流 经重庆市的酉阳、彭水、武隆、涪陵，河流全长1070km （干流全长710km）,总落差2124m, 流域面积87920km2,多年平均流量1690m3/s,多年平均径流量534亿n?乌江重庆境内 河段长约188km,总落差105.49m,平均比降0.56%,属于典型的山区河流乌江是资源性开发河流，也是长江上游重要的通航河流，是重庆市和贵州省通往长江 中下游的重要水运交通要道，是全国内河水运主通道之一，长期以来承担着流域内大宗货 物的对外运输乌江素有乌江流域经济发展和人民生活的“生命线”之称根据1998年10月交通部、水利部和国家经贸委《关于内河航道技术等级的批复》中 将“乌江漩塘至河口 547km河段定级为IV级航道标准”，并要求“在进行枢纽建设时，通 航建筑物的型式、规模、尺寸等应本着经济可行的原则，结合国家有关技术规定通过论证 后确定"根据目前乌江干流规划建设十一个梯级（如图1所示）开发建设进度，乌江航道2010 前后将与先后建成的彭水、银盘和白马三个梯级枢纽相衔接，并在2015年与贵州乌江渡 电站以下的七个梯级相衔接。

届时，乌江乌江渡电站以下596km的渠化河道将全面达到 IV级航道标准，可常年通行500吨级船舶，乌江将成为连接渝、黔、湘、鄂四省市边区十 六县（市）的水上交通干线和国家航运主通道，它将在西部大开发中发挥极其重要的作用 目前乌江拟建和在建水利水电工程多以发电为主，主要考虑水电效益，而对水运重视不够 到目前为止，乌江上在建的水利枢纽工程中，仅有彭水枢纽同步建设了通航建筑物，但受 前期研究工作的制约，彭水枢纽通航建筑物采用的升船机〜中间渠道〜船闸的通航建筑物 方案，通航船闸有效尺寸为62X 12X2.5m （长X宽X门槛水深），采用的技术标准较低， 势必影响乌江航运的发展而2005年开工建设的银盘水利枢纽位于乌江彭水枢纽下游， 距涪陵乌江河口里程约93km （如图2所示）设计额定水头26.5m,最大水头36.5m,最 小水头&8m,规划的通航船闸属高水头通航建筑物，预可研报告中确定的船闸基本尺度 为75X12X2.5m （长X宽X门槛水深）而且拟选的坝址处为弯曲型河道，通航建筑物的 布置较困难，加之乌江流域一年中雨量分配不均匀，在洪、枯水位期，若水库调度运行不 当，势必将对枢纽上、下游船舶航行产生不利的影响。

若交通部门不尽早介入开展相关研 究，使银盘枢纽建设仍然出现彭水枢纽类似情况，必将严重影响和制约乌江航运的发展图1乌江梯级开发示意图正是在上述大背景下，由重庆市港航管理局、重庆交通大学提出了 “乌江航运建设关 键技术研究”，在交通部水运司和科教司的大力支持下，2005年交通部西部交通建设项目 管理中心及时批准了该项目的立项，并由重庆市港航管理局作为项目总牵头单位负责组织1.2项目研究的总体目标通过对银盘水利枢纽通航建筑物建设的关键技术问题的研究，探索山区峡谷型、弯曲 型河流枢纽工程中通航建筑物布设的一般规律，以重大工程为依托促进科技进步，用科学 技术为工程建设服务，也为类似山区通航河流的类似工程提供技术参考；同时，通过依托 银盘枢纽工程开展乌江航运建设关键技术研究，确定乌江下游河段银盘通航建筑物的建设 等级标准和合理型式及有效尺度，优化通航建筑物平面布置、枢纽上下游引航道型式及通 航条件；优化电站运行方案，减少对良好通航条件的影响其最终目的是合理开发水资源, 充分发挥发电与航运的综合效益，促进西部地区经济建设此外，通过本项目研究，探索 山区河流通航建筑物布设的规律性，对其它类似工程具有重要的借鉴和参考价值，从而实 现西部水利资源的综合开发利用和可持续发展。

2主要研究内容和取得的成果及突破的关键技术本项目下设“乌江水利枢纽工程通航建筑物整体布置研究”和“银盘枢纽工程通航建 筑物建设关键技术”两个专题分别开展研究工作各专题主要研究工作内容如下：2.1专题一 “乌江水利枢纽工程通航建筑物整体布置研究”本专题在收集、整理和分析资料的基础上，分析总结山区河流电航枢纽工程通航建筑 物布置经验依据乌江河流特点和乌江航运建设规划，结合银盘枢纽工程建设，采用枢纽 整体水工模型和船模试验相结合的方法，开展银盘通航建筑物整体布置研究；同时，结合 乌江河流的水文特性、乌江河流形态、船舶习惯航行方式等，研究乌江水利枢纽工程中通 航建筑物上下游引航道型式、有效尺度及通航条件和水库调度运行对通航条件的影响I、 主要研究内容⑴山区峡谷型、弯曲型河道条件下，水利枢纽通航建筑物布置与其它建筑物的相互关 系及其合理布局的技术条件；⑵银盘枢纽工程通航建筑物上、下游引航道型式及通航条件研究；⑶银盘枢纽调度对对通航条件的影响及其对策研究II、 取得的研究成果及突破的关键技术本专题取得的研究成果及突破的关键技术主要体现在以下几方面：① 首次提出了乌江峡谷弯曲型河道通航建筑物的布置原则；② 通过概化模型试验，揭示了峡谷弯曲型河道电站尾水对下游引航道口门区通航条件 的影响程度，提出适宜的尾水渠与下游河道的交汇角度；③ 通过物理模型、船模（如图3）、概化模型试验，研究了峡谷弯曲型河道下游引航 道口门区尺度、隔流墙平面布置及结构型式对通航水流条件的影响，提出一般布置方式；④ 通过对乌江银盘枢纽工程的整体布置研究和通航建筑物上下游引航道布设的多方 案优化比选研究，提出了盘电航枢纽工程通航建筑物上下游引航道布设及通航技术条件， 研究成果部分得到应用，为确保今后银盘枢纽通航建筑物的正常运行提供了技术支持；⑤ 优化了依托工程银盘水电站通航建筑物的布置方案，研究提出了调度方式对通航水 流条件的影响和对策;⑥ 研究提出了乌江银盘河段的合理最高通航流量，可共设计单位和决策部门参考。

图3银盘枢纽引航道船模试验研究2.2专题二“银盘枢纽工程通航建筑物建设关键技术研究”本专题根据乌江航运的发展规划，以经济运量预测研究成果为依据，结合银盘枢纽工 程通航建筑物的实际特点，提出银盘枢纽工程通航建筑物的合理建设标准、建设规模与扩 大远景通过能力的对策；并借鉴“西部超高水头枢纽通航建筑物关键技术研究”的部分研究 成果，深入开展船闸输水系统模型试验研究，确保银盘枢纽通航建筑物有足够的通过能力I、 主要研究内容① 乌江银盘枢纽工程河段水运交通量预测；② 乌江银盘枢纽工程通航建筑物的合理建设规模及其扩大远景通过能力的对策措施；③ 乌江银盘枢纽工程高水头（△H=36.5m）船闸输水系统选型及其水力学模型试验研 究此外还开展了银盘枢纽工程导流明渠方案优化和绞滩助拖通航方案研究II、 取得的研究成果及突破的关键技术本专题研究取得的成果及突破的关键技术主要体现在以下几方面：① 提出了得到各方认可和采纳的合理水运量成果，该成果为乌江下游河段通航建筑物 的建设标准及尺度选取提供了必备的技术支撑② 提出了被业主采用的、合理的银盘通航建筑物建设规模及合理尺度研究成果，并积 极配合市交委等主管部门与有关方协商研究，取得一致意见并采纳了该项成果，为保证银 盘船闸具有较大的通过能力打下良好的基础；③ 首次提出了带两级省水池的船闸方案（如图4所示），可将银盘船闸最大工作水头 由36.5m降至18.25m左右，且船舶每过一次闸的省水率约为48.6%。

④ 对带两级省水池的船闸的整体水力学特性进行了深入的研究，取得了较为满意的成 果⑤ 将省水池用于削减船闸工作水头，为解决银盘船闸和类似超高水头船闸的输水系统 设计提供了发展思路，也为合理利用水资源，建设节水型船闸开辟一条新路同时，也是 贯彻实施交通部建设资源节约型新型交通战略的具体体现■ I图4省水船闸模型试验图3项目研究工作过程概况项目立项后，在交通部水运司和交通部西部交通建设科技项目管理中心的领导下，以 及重庆市相关部门的大力支持下，采取了由在水运行业具有丰富的管理、科研和建设经验 的重庆市港航管理局、重庆交通大学、重庆西南水运工程科学研究所、南京水利水运科学 研究和重庆大唐武隆水电开发有限公司等单位相结合、共同攻关的研究途径，充分发挥各 自优势，共同完成好项目的研究工作，确保了项目目标的实现项目研究在对山区峡谷型弯曲河道通航建筑物建设的调查、分析和总结，并结合重庆 银盘水电站通航建筑物的建设，充分利用和借鉴国内外先进的技术和经验，以全新的技术 思维观念，采用总结归纳、分析对比、借鉴改进、理论研究、模型试验、工程设计与验证 等研究方法，重点围绕关键技术和研究内容开展项目研究工作在多种研究方案的基础上, 结合依托工程，根据适用、经济、可行和远近结合的原则进行优选，利用整体物理模型试 验、小尺度船摸试验和概化模型试验等先进技术与手段，加之专家讨论等进行优化分析， 提出技术可行、经济合理、实用性强、通过能力大的推荐研究方案，为依托工程建设提供 科学的决策依据，以充分发挥银盘枢纽工程发电和航运的综合效益，从而满足乌江航运增 长和西部水资源综合开发的需要，并可为今后类似工程建设提供参考或借鉴。

4依托工程及其与科研结合情况4.1依托工程概况本项目依托工程是乌江银盘枢纽工程（如图5）,它是重庆境内乌江河段规划建设的 三个枢纽中的第2个梯级，项目集发电、航运、防洪、水土保持和水质保护等多种任务于 一体；电站还具有承担彭水枢纽反调节作用电站装机容量600MW,年发电量26.92亿 kW.h,工程静态总投资599563万元（2005年一季度价格水平），是重庆市仅次于彭水枢 纽的大型水电站建成后，还可渠化彭水〜银盘境内53km航道图5乌江牟艮盘水电站枢纽布置示意图银盘枢纽工程位于乌江下游，距涪陵乌江河口里程约93km设计额定水头26.5m, 最大水头36.5m,最小水头8.8m,规划的通航船闸属高水头通航建筑物拟选的坝址处为 “S”型复合弯道，右岸有杨家坨突嘴、左岸有庙明滩下游突岸，深槽位于江心，上下弯顶 半径分别为700m、620m坝轴线处中枯水江面宽约200m,最高通航流量时江面宽约300m, 坝顶高程227 m对应河谷宽度约为500m大坝采用混凝土重力坝，坝顶高程227.5m,最大坝高78.5m,坝顶总长617.20m为 满足泄洪要求，共布置10个泄洪孔，表孔分三区布置：左、中区位于河床中部（各4孔）, 兼作三期截流后的导流设施，右区表孔（2孔）位于纵向围堰右侧。

表孔堰顶高程为195m, 孔宽15.5m,闸墩宽4.5m,采用面流和底流消能为便于调度，表孔采用弧形工作门水电站厂房布置于左岸，电站为河床式电站，安装4台150MW水轮发电机尾水渠 宽143.30m,右侧为厂坝导墙，左侧为尾水边坡银盘水电站通航建筑物型式为单线单级船闸（如图6）,最高运行水头36.46m,属高 水头船闸船闸布置在右岸，左侧为泄水闸，右侧与右非溢流坝段相接，船闸中心线与坝 轴线正交上游最高通航水位215.00m,最低通航水位211.50m；下游最高通航水位193.42m, 最低通航水位183.71m设计通航最大流量5500m3/s,最小流量345n?/s乌江图6乌江银盘电站平面布置图4.2依托工程与科研结合情况本项目研究虽然从立项起就滞后于依托工程，且依托工程建设和设计都不是交通部门 的单位，但项目研究组通过主动邀请依托工程建设单位参与本项目研究，并积极与依托工 程设计单位进行联系与交流等，使本项目研究成果及时在依托工程中得到了良好应用，一 些研究成果的应用还促使了设计单位对已经确定的建设方案进行了重大技。