作者：郑晓敏
鸭绿江上游河段为典型的卵砾石河流。具有水流表面比降大、流速急、河心软砾石礁石密布，河势十分复杂等特点，水流流态极为恶劣。本文选取鸭绿江上游典型碍航浅滩河段九堆子河段进行河段通航疏浚研究，以保证该河段能够顺利通航。
l 河段自然条件
九堆子险滩位于鹅公岩水位站上游仅0.5km处，上距李家沱水位站2.6km，航道弯曲，礁石众多。其上游有老关碛、鼓鼓碛、蕉芭滩、舀鱼背连续礁石凸向河心，束窄河宽，向下有鸡心碛、九堆子暗翅伸出，下段九堆子分河道为南北两槽，且左右两岸分别有滩脑壳和白鹤梁挤压水流。其平面形态如图1所示。
枯水期偏右岸而下的主流至舀鱼背，受右岸挤压后移向河心，过鸡心碛后一直偏左岸而下，经九堆子北槽泄向白鹤梁后逐渐移向河心。河段内礁石众多、平面形态极为复杂，在舀鱼背及九堆子处水流窄浅、流急。在九堆子碛尾，由于九堆子分割，有效航宽仅l00m，航槽内平均流速为1. 48 m/s，最大流速为2.23 m/s，水面平均比降为0. 43%；九堆子碛首有背脑水、碛翅有斜流，水面横比降达1. 89%，碛尾有旺水，九堆子下段有水流回旋，滩脑壳下段有反击出水，整个断面流态紊乱、航道条件极为恶劣。
2整治方案
2.1整治原则
针对整治河段的滩险特性，提出如下整治原则：
a．因势利导，充分利用河道有利条件，综合考虑河势、河床特征及水沙运动规律，确定投资省、效果好的航道整治方案。
b．筑坝和炸礁相结合，合理布置疏浚挖槽和整治建筑物，在鸭绿江汛期，充分发挥整治建筑物的水流引导作用，归顺水流；在枯水期，则可通过整治建筑物束水攻沙，束窄水流，增大流速，减少泥沙落淤。
c．综合考虑整治工程对上下游河段的影响，避免滩险整治后，其上、下游河段又出现新的碍航滩险。
2.2整治方案
九堆子河段整治方案布置如图2所示。
a．蕉芭滩、三角碛处航深不足，需进行疏浚，其中，蕉芭滩处疏浚范围由鼓鼓碛至滩子口，平面形态呈狭长状，疏浚面积93000m2，三角碛处疏浚范围由三角碛碛头至滩脑壳，平面形态不规整，疏浚面积达123000m2，
b．在鸡心碛处右岸修筑丁顺坝，其中顺坝部分L1长200m，勾头部分L2长260m，夹角约153°，顺坝部分轴线与水流夹角约32°，属上挑丁坝。在三角碛右岸处修筑勾头丁坝，其中顺坝部分L1长525m，勾头部分L2长130m，夹角约138°，顺坝部分轴线与水流夹角约22°，属上挑丁坝。
2.3结构设计
a．疏浚挖槽设计水深3. 7m（挖槽后蕉芭滩、三角碛处河床底高程分别为160. 75m及160. 62m），挖槽边坡均为1：3。
b．坝体为抛石结构，面层1m采用C20混凝土盖面。坝顶宽均为l0m，坝头高程为设计水位以上3.0m（蕉芭滩、三角碛高程分别为167. 45m及167. 32m），坝顶纵坡为1：140，两侧边坡为1：1.5，坝头坡为1：1.5，坝尾坡为1：1.5。
3二维数模建立
3.1模型建立
综合考虑模型计算精度、计算结果认可度以及计算条件的适用性，本文采用Aquaveo. SMS（地表水系统模拟软件）进行模拟计算。选用2010年实测地形数据，建立九堆子河段的平面水流二维数学模型。计算模块采用有限单元法( FESWMS)，全河段采用等边三角网格，为保证精度，网格间距设为l0m，全河段共有125664个节点和76808个网格。
3.2模型计算条件
用平面水流二维数学模型分别验证整治方案前后，整治流量下九堆子河段航道条件的变化以及航道尺度的变化。计算条件如表1所列。
3.3模型验证
根据多次实测资料对各流量级下模型计算精度进行验证，从模拟计算结果来看，水位值误差在0. 1m以内的保证率为93. 2%，流速值误差在10%以内的保证率为79. 8%，可见本文建立的九堆子河段二维数学模型计算精度较高，适用于该河段水流条件的模拟计算。
4整治效果分析
4.1 整治水位下航道条件的变化
将整治流量级下，工程整治区域方案前后的流场绘于图3。
由上图可知，整治前，九堆子右岸处水流向边滩散乱流动，其流向线与主流流向夹角达到42°，在九堆子附近多处出现回流、乱流区；整治后，九堆子右岸处水流受丁顺坝引导向主流汇聚，边滩水流大幅减少，呈缓流状态，其流向线也发生较大偏转，基本与主流方向平行，整治前存在的回流、乱流现象有所改善。
在九堆子丁坝处，大量水流回归至左侧航槽，使航槽内流速略有增加，至丁坝坝头处，水流汇流增加的流速逐渐被航槽疏浚、水深增加放缓的流速抵消。整个河段内水流结构更为平顺，流态大为改善。
4.2通航尺度变化
将整治流量级下九堆子工程整治区域河段上游与河段下游断面水深分布情况绘于图4。
由下图可知，整治水位下，九堆子河段整治后航槽水深明显增加，其中九堆子上游航槽平均水深由整治前的13. 85m升至15. 74m，航深由13. 42m升至14. 76m，升高幅度分别为13. 7%和9.7%。九堆子下游航槽平均水深由整治前的14. 39m升至15. 47m，航深由13. 31m升至15. 40m，升高幅度分别为7.4%和15. 8%，通航条件改善明显。
4.3水动力条件变化
根据表l整治水位下平面水流二维数模计算成果，在九堆子河段均匀取5个断面，比较整治方案前后各断面船舶的自行上滩通航水力指标，即JV2的变化。
其中，J为水面比降，V为河段流速。
5结论
本文根据鸭绿江上游九堆子河段的地形条件以及该河段的通航标准，分析了其通航能力的不足。在此前提下，根据大比降卯砾石浅滩河流的整治标准，因地制宜，采用了筑坝、疏浚相结合的手段，对该河段进行了整治方案的研究设计，最后，借助地表水模拟软件，对整治方案的整治效果进行了数值模拟。从效果来看，整治后该河段水深增加、航宽拓宽，很好地解决了航道困难的问题，本文结论可为同类河段的整治设计提供参考。
6【摘 要】
鸭绿江上游九堆子河段，河势十分复杂，水流流态极为恶劣，是典型的碍航浅滩之一。依据其实际的平面形态、水流条件和整治原则设定了整治方案，并借助地表水模拟软件SMS，对其整治方案效果进行了详细模拟，从整治效果来看，方案很好地改善了胡家滩河段的航道条件，有效地增大了航深与航宽 本文研究成果可为同类河段的整治提供依据
