西南水運出海通道中線起步工程(簡稱中通道工程),是國家水運建設重點項目“一縱四橫”中的一條,屬西江及主要支流主通道的一部分。西江主通道上游規劃有左(右江)、中(紅水河)、右(都柳江)三線,中線由南盤江、北盤江、紅水河、黔江四個河段組成,分屬于貴州和廣西兩省區,是珠江水系主干流,跨越滇、黔、桂三省(區),下連廣東及港澳地區,其中南盤江坡腳~兩江口132km河道,北盤江壩草~兩江口97km河道和紅水河兩江口~曹渡河口107km河道共計336km河段為貴州段;紅水河曹渡河口以下至石龍三江口共計550km河段為廣西段。
1996年2月,交通部規劃司確立中線為“起步工程”,布置開展前期工作。中線起步工程是結合當時即將建成的巖灘電站升船機的通過能力,以少量投資整治航道、建設碼頭,短期內使整治河段內能通行250t船舶,并逐步實現全線通航,以適應區域經濟發展的需要。
勘測方法
中通道工程勘測時間緊、任務重、點多線長、環境惡劣,為了保質、保量、如期完成勘測任務,為設計提供詳實、準確的第一手資料,主要采取如下措施:
1.制定外業勘測方案
勘測隊伍進駐后,首先向船員和當地百姓了解待測量灘險(段)的演變過程、礙航原因、成灘水位、海損事故等情況,并現場踏勘地形、地貌,在調查研究的基礎上確定測量工作的重點和難點,制定切實可行的勘測方案和計劃。
2.增加硬軟件投入
本工程先后配備了GPS全球衛星定位系統、電子記錄手薄(掌上電腦)、全站儀、電子測深儀、流速儀、自計水位儀、計算機等測量儀器和設備,引進了南方CASS地形成圖軟件、海洋測繪軟件、AUTOCAD等應用技術。
3.更新測量理念
為了做好測繪工作,我們采取走出去、請進來的辦法,與兄弟單位合作,主要學習新的技術理論和現代管理理念。通過工作實踐,豐富了勘測知識,也有效地縮短了測量工期。由于本工程要求連測,量大、點多、線長,因此,選用GPS作為主要測量手段。
平面控制,采用北京54坐標系,引測國家D等控制點,以GPS E級在D級點間加密,以三角形、大地四邊形為基本圖形,邊、網連接方式布設,在全長336km的測區每間隔5~6km布設GPS點一對,作為測區的首級控制網,精度滿足國家“GPS規范”要求;灘段的基本平面控制則在首級控制網下,建立一級復合導線網,利用全站儀進行加密控制,沿河兩岸設置,其點位中誤差應滿足Mp≤5cm的規范要求,平均邊長500m左右,導線全長相對閉合差為1/20000。
水下地形勘測則因地制宜,水流平緩、流態較好的過渡段及灘段,基本采用動態GPS定位,速度快,精度高;而對于水流紊亂、流急浪大、水面比降陡、水面有跌坎的灘段,則沿用傳統的前方交匯法或極坐標法測定。
勘測質量的保證
測量數據是否真實可靠,直接關系到工程方案和投資規模是否正確合理。為了保證源頭工作的質量,實行項目技術責任制,各項勘察任務均建立職能式質量保證體系進行項目管理。建立以所長為總負責,下設控制、地形地質、水深、水文測驗等專項測量職能部門,質量落實到個人;建立技術檔案、電子信息管理制度:建立了以河系為單元的技術檔案、電子信息管理制度。對勘測資料按不同階段和類別進行分類、編號、建檔;規范圖表、資料的存檔辦法,設專人負責管理,嚴格歸檔制度;外業勘測工作結束后,成立驗收小組,專職對測量成果進行專項檢查、評定、驗收,對重點整治的灘險(段)或有疑問的資料現場復查。
采用的新技術及技術難點
本工程采用了以AUTOCAD平臺的CASS地形成圖軟件、海洋測繪軟件等自動化成圖軟件,一個人可完成以前3~5人完成的內業工作內容,縮短了內業工作時間,實現全部采用計算機進行測量數據處理、測繪工作以及輔助設計,節省了大量人力、物力,工作效益和質量顯著提高。
由于“兩江一河”屬山區河流,灘險種類繁多,成因復雜,因此,勘測過程中搶抓水位,采用跳躍式勘測,重點困難灘段先測,再顧及一般部位;整個測區共布設5個臨時水尺站,專人負責,使用自動水位觀測儀同步觀測水位;邀請設計人員現場全過程介入,使設計方案得到優化,確保了設計方案的經濟合理性和技術可靠性。
“中通道”工程中北盤江屬天然河流,而南盤江受上游天生橋水庫的影響,屬非恒定流,紅水河則是南、北盤江匯流形成,加之其它支流的匯入,來水、來沙、水流條件等關系復雜。因此,非天然狀態下河流的水位觀測為此次工程的重中之重。
為了解決灘段設計水位的推求問題,通過觀測的水位資料分析,從下泄流量的水位過程線找出波峰、波谷與時間的關系,實踐證明這種方法是可行的,也是對水位觀測的一次有效的探索。主要采取以下措施:
1.臨時水尺站的設置
“兩江一河”各條江河水文特性存在較大差異,北盤江為天然河流,各灘段水位與百層水文站線性相關;南盤江受天生橋二級電站下泄流量的調節影響,日水位變幅高達0.8~2.0m,且坡腳水文站位于整治河段上游,灘段水位漲落與基站難以建立密切關系;紅水河的水文變化雖然基本保持天然河流的韻律,但亦明顯受南盤江影響,且蔗香水文站距下游整治灘險河段亦較遠。為此,為掌握南盤江流量變化規律,便于各灘險設計水位的推求,在南盤江的坡腳、八渡、百樂、巴恩和紅水河的羊里設置了5個臨時水位站,使用自動水位觀測儀,從2001年11月~2002年5月對水位進行連續觀測,全程記錄期間水位過程線,并測量各站水位流量關系曲線。
2.灘段固定水尺的觀測
在整治灘險的灘頭、灘尾選擇岸壁堅固、水流平順、風浪小的地方設置固定水尺,重要灘險或重點整治河段加密設置。在各灘施測期間,北盤江和紅水河的灘段水尺觀讀與水文站同步,每天觀測2次水位(8時和18時),重要整治河段中午12時增加一次;南盤江灘段水位觀讀與臨時水位站的對應波峰波谷相關的方法近似,水尺的觀讀與臨時水尺站24小時不間斷同步觀測,即每2小時觀測一次,凌晨2~4點水位暴漲暴落,水位變幅達0.8~2.0米,觀測加密為1小時/ 次,記錄全天水位過程線。
3.灘段瞬時水位觀測
瞬時水位觀測的目的是校核灘段水尺設計水位相關分析成果和比降測量成果的合理性。在灘段的首、尾、灘頭、灘中、灘尾或水面落差急劇變化地段設置臨時水尺,同時觀測水位,定出臨時水尺位置,計算縱、橫比降,列表于流向圖上。由于南盤江河段較長,水位變動迅速,在灘上基本水尺間進行比降分段,設置若干瞬時比降點,埋設標志,用水準儀按四等水準測定瞬時比降點標高,同時觀測瞬時水面線水位,以推算各比降區間內的斷面瞬時水位。
由于措施得當,解決了勘測工作中關鍵性難題,基本水尺水位控制觀測分析工作十分成功,為設計提供了詳實而準確的第一手資料,也為設計水位推求打下了堅實的基礎。
經濟效益和社會效益
西南水運出海通道中線起步工程(貴州段)于2000年12月25日開工,2004年5月31日全部竣工,建設工期4年。整治河段336km,整治各類灘險104處,建設港區3處,優良率達85%。項目概算總投資13495.19萬元,經竣工審計的最終投資為11340.87萬元,節省投資 2154.32萬元。本項目通過加強管理、科研攻關以及質量監督等各種有效措施,較大幅度地節省了工程投資。
工程的完工,極大促進了“兩江一河”航運的發展,為大西南腹地增加一條出海通道,對帶動腹地內經濟發展和促進沿江兩岸少數民族脫貧致富都具有十分重要的意義,對完善區域交通運輸結構和加快貴州的扶貧攻堅步伐有著積極的促進作用,完全達到了工程的初始目標和效果。
實踐表明,中通道工程勘測數據充分、準確無誤,縮短了勘測周期,為設計的優化打下了良好的基礎,使本工程能順利地實施,也為其它類似山區河流的航道整治提供了寶貴的經驗。貴州省發改委、交通部珠江航務管理局、貴州省交通廳等單位對工程給予了充分肯定和贊揚,并建議該工程申報省部級優質工程和優秀勘測設計。
來源:中國水運雜志
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