水下巧功夫 馴服支流“野馬”
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平陸運河舊洲江支流匯入口(右)。記者周軍、庾琳/攝
5月18日,記者沿著平陸運河一路探訪,不由得被舊州江支流口的景象所吸引。眼前,渾濁的激流奔涌而下,沖下三級“台階”,一次次俯沖跌落,濺起細碎浪花,形成三道垂直的小瀑布﹔水流落入池中后,恰似一匹被馴服的野馬,順著斜坡鋪展成兩道寬闊的水幕……
這,只是平陸運河馴服“野性”支流的巧功夫之一。全長134.2公裡的運河,沿線支流眾多,其中較大的就有26條。它們脾性各異,像一匹匹野馬:有的落差大、流速快,有的水量充沛、沖擊力強,還有的入匯角度刁鑽,專在干流彎道處“攪局”。
如果不加馴服,湍急復雜的橫流會側向沖擊船舶——好比在高速公路上開車遇到的橫風,輕則使方向跑偏,重則導致傾覆。同時,大量泥沙在支流和干流交匯處淤積,還容易造成船舶擱淺。
如何馴服一眾“野馬”,讓支流匯流與運河干流順暢相融?
“我們研發了三類創新裝置,分別應對陡坡支流型、支強干弱型、彎曲干流型三種難題,真正做到一把鑰匙開一把鎖。”平陸運河集團總工程師、國家重點研發計劃“跨流域運河環境低影響建設技術”項目負責人韋德鑒介紹,這些創新裝置是由科研團隊聯合重慶交通大學等機構,通過物理模型和數學模型反復試驗,最終確定的最優方案。
“舊州江支流口的老河床地質條件較差,支流與干流河底落差大,水勢極為復雜。”平陸運河集團廣西平陸運河建設有限公司工程管理部副部長蘇衛迪介紹,“我們在此設置攔沙檻、三級消力池和沉砂池,讓水流能量逐級耗散,推移質泥沙得以沉降。”
經過這番消能,水流不僅變得平緩,也愈發清澈。
26條支流,共有23個支流口工程,並非套用一個模板。由於各支流口的入匯角、匯流比、河底落差和地質條件各不相同,科研團隊為每一個匯入口單獨建立物理模型或數學模型,在不同水文條件下反復試驗,直至找出最優結構方案。
記者跟隨工程技術人員來到沙坪河支流口,岸邊風和日麗,河面波瀾不驚。
“這水下大有乾坤,藏著我們馴服急流、攔截泥沙的奧秘。”蘇衛迪指著水下說道。
沙坪河支流入匯角大、落差明顯,且河段上規劃有鐵路橋,限制了常規消能措施的布置空間。科研團隊創新研制“消力池+斜向台階+底部鏤空隔流堤+沉砂池”組合裝置,實現了消能、逐級分流與減淤的同步控制,在有限空間內,既保障了航道安全,又減少了泥沙淤積。
水流沖進消力池,如同經過一道道減速帶,流速驟降,攜沙能力大大減弱,泥沙便在沉砂池中乖乖沉降。
因為沙坪河的入河角度實在太“刁”,所以河中還設計有獨特的“屏風”——一道長達209米的底部鏤空隔流堤。從水面上看,它只是一道普通堤壩。
“這道‘屏風’其實是鏤空的,底下開了口。它在保持兩側水流平衡的同時,能有效降低水流速對航道船舶的影響。”蘇衛迪解釋,如果完全封堵,水壓沖擊力反而會更大﹔留出空口,內外水能交換,結構才更穩固。
再看欽江—陸屋鎮支流口,這裡是全線水量最大的支流口,匯集了靈山縣靈東水庫和整個流域來水,落差高達16.3米。該支流季節性水量變化大,汛期一到,水勢如山洪傾瀉,且河床地質為沙層,穩定性較差。
針對這些特點,團隊設計出更強力的方案:先對河床進行加固,增設攔沙檻,攔截河床底部的推移質泥沙,然后建設“三級消力池+兩級台階+沉砂池”的組合裝置。這套裝置就像一組水下台階——每一級台階其實都是一個深水池,水流從18米高的地方逐級跌落……最終匯入一個1.2米深的池體,再與運河1.7米高的河底銜接,水動力就這樣被逐級耗散。
“目前,這項具有自主知識產權的‘通航與泥沙協同防控技術’,已在平陸運河沿線各支流匯入口完成工程示范。數據顯示,泥沙攔截率控制在90%以上,航道最大橫流削減至0.3米/秒以內——這一速度對船舶已構不成威脅,符合國家內河通航標准要求。”韋德鑒說。
這些從實踐中錘煉出的技術結晶,已凝聚成《運河支流匯入口河段通航安全保障技術規范》,將平陸運河的建設智慧,變成了可復制、可推廣的“中國標准”,給全世界的大型人工運河治理,提供了一份“中國方案”。
待到運河通航之日,船舶從這些支流口平穩駛過,也許沒人會想到水下藏著多級台階,還有那道“鏤空屏風”。然而,正是這些看不見的水下巧功夫,馴服了急流的野性,讓泥沙不再亂跑——中國建設者們的招數,就是這麼管用。(記者 庾 琳 梁 菡 通訊員 韋耀尹)
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