長洲樞紐三線四線船閘上游航線選擇研究

覃業(yè)傳，劉俊濤

（1.廣西西江開發(fā)投資集團(tuán)有限公司，南寧 530022；2.交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所工程泥沙交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300456）

長洲樞紐三線四線船閘上游航線選擇研究

覃業(yè)傳1，劉俊濤2

（1.廣西西江開發(fā)投資集團(tuán)有限公司，南寧 530022；2.交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所工程泥沙交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300456）

為配合長洲樞紐三線四線船閘工程設(shè)計(jì)，判斷中江布置方案可行性和合理性，采用定床物理模型試驗(yàn)和遙控自航船模試驗(yàn)相結(jié)合的研究手段，對長洲樞紐三線四線船閘中江布置方案的上游航線的航路進(jìn)行研究。通過對工程河段水流特性、汊道分流比變化的分析，找出上游航線布置存在的主要問題，結(jié)合模型試驗(yàn)研究3條設(shè)計(jì)航線的通航水流條件和船模航行條件，對比分析3條航路的優(yōu)劣，在此基礎(chǔ)上，提出優(yōu)選航路以及上游鐵路橋和公路橋通航孔增設(shè)位置方案。

三線四線船閘；航線；長洲樞紐

Biography：QIN Ye-chuan（1962-），male，senior engineer.

長洲水利樞紐位于西江干線，下距梧州12 km，為西江干線最后一座樞紐。長洲水利樞紐座落在西江干流潯江河段的長洲島上，上距長洲島島頭約860 m，上距泗化洲島頭約1 500 m。長洲水利樞紐擋水建筑物總長3 000 m，壩頂高程34.6 m。壩軸線橫跨兩島三江，從左至右布置有：右岸接頭重力壩及土石壩、內(nèi)江電站（6臺機(jī)組）、內(nèi)江泄水閘（12孔）、長洲島土壩、中江泄水閘（15孔）、泗化洲島土壩、魚道、外江電站（9臺機(jī)組）、外江泄水閘（16孔）、一線船閘（2 000 t級）、兩孔沖沙閘、二線船閘（1 000 t級）。一線船閘、二線船閘［1］閘室有效尺度分別為200 m×34 m×4.5 m（長度×寬度×坎上水深，下同）和185 m×23 m×3.5 m。兩線船閘設(shè)計(jì)單向年通過能力為4 012×104t。擬建三線、四線船閘均按3 000 t級船閘等級設(shè)計(jì)，閘室有效尺度為330 m×34 m×5.8 m，每級船閘單線設(shè)計(jì)通過能力為3 100×104t，位于中江左岸長洲島右緣［2］。

1 河段概況

長洲水利樞紐所處河段共有3座島，3座島呈品字形分布，上游為思恩洲島，下游長洲島和泗化洲島分列左右兩側(cè)［3］。思恩洲島位于樞紐上游2 000 m處，位于河道左側(cè)，將河道分為左右兩汊，右汊為主河道，寬約1 000 m，左汊寬約300 m，左右汊寬度比約為1：3。長洲島位于河道左側(cè)，將河道分為兩汊，左汊為支汊，稱為內(nèi)江，內(nèi)江河寬平均在400 m左右；右汊為主汊，為通航主汊道，河寬800 m左右。泗化洲島位于長洲島右側(cè)，將長洲島右汊分為兩汊，左汊為中江，右汊為外江，外江稍寬大。長洲水利樞紐電廠控制設(shè)施均建在該島。

樞紐上游河段由上至下呈扇形分布，凸嘴處最窄，河寬僅為950 m；樞紐段最寬，達(dá)到2 540 m，其中河寬1 370 m。樞紐上游河床橫斷面呈左高右低。上游河床高程多在2.0～6.0 m之間，上游凸嘴處（鐵路橋橋軸位置）河床最低，最低點(diǎn)高程為-14.2 m。

2 涉水工程

長洲水利樞紐上游建有2座橋梁，上游為潯江鐵路橋，距離長洲水利樞紐壩軸線約4 000 m，大橋右端位于右岸凸嘴處，鐵路橋軸線位置河寬約950 m。受凸嘴挑流影響，在凸嘴處形成一長約1 000 m的深槽，深槽走向與凸嘴下游右岸走向平行。最深處高程為-14.2 m，較槽邊床面低約16 m。該鐵路橋設(shè)置了2個(gè)相鄰的通航孔（18?！?9＃、19?！?0＃，通航孔橋墩編號自左而右編號，下同），孔寬約為95 m，臨近右岸。

潯江鐵路橋下游1 000 m建有潯江公路橋，潯江公路橋距離1 000 m處，橋梁橫跨思恩洲，軸線位置河寬約為1 350 m，較潯江鐵路橋?qū)捈s400 m。公路橋下距樞紐約3 000 m，距1#、2#船閘上游引航道堤頭約為2 400 m，距泗化洲島頭約1 300 m，距長洲島頭約2 100 m。潯江公路橋設(shè)置了2個(gè)相鄰的通航孔（33?！?4＃、34?！?5＃），孔寬約為135 m，臨近右岸。潯江公路橋與鐵路橋呈5°夾角，公路橋與鐵路橋通航孔連線與鐵路橋軸線法線方向呈14°夾角，與公路橋軸線法線呈9°夾角。

3 河段水流特性分析

3.1 水流特性

思恩洲島呈半月形，思恩洲左緣與左岸平行，右緣上半部與右岸平行，右緣下半部與泗化洲島左緣平行，該河段水流運(yùn)動(dòng)方向與思恩洲島的形狀關(guān)系密切，實(shí)測流量資料顯示，Q內(nèi)江：Q中江：Q外江≈3：3：4。統(tǒng)計(jì)資料顯示［4］，在各級流量條件下思恩洲左汊流量均小于內(nèi)江的流量，所以在長洲島島頭和思恩洲島尾之間勢必會有一斜向內(nèi)江的斜流，斜流流量隨上游流量的增大而增大，流速也會隨之增大。

（1）右岸凸嘴處。主流頂沖凸嘴，該處流速較大，實(shí)測地形中深槽的走向是佐證之一。

（2）思恩洲島頭。該處存在分流，由于島的兩側(cè)邊界與左右岸基本平行，因此水流流向變化不大。

（3）思恩洲島尾。受思恩洲島的掩護(hù)，在島尾段會形成一緩流區(qū)。由于思恩洲島呈“月牙”狀，邊緣比較平滑，與兩岸及泗化洲島的邊界基本平行，思恩洲島尾兩股水流交匯形成流向不穩(wěn)定的流速區(qū)。

（4）泗化洲島頭。中江和外江水流在泗化洲島頭附近分流，由于泗化洲島呈矮胖形，所以島頭附近水流會有較為明顯的轉(zhuǎn)向。

（5）長洲島島頭較泗化洲島頭靠后，與思恩洲島尾相對，斜向內(nèi)江的水流在島頭附近形成橫向水流；受上游思恩洲島的影響，斜向內(nèi)江水流有效過水?dāng)嗝鎸挾冗h(yuǎn)小于思恩洲島與長洲島之間的距離，因此長洲島頭會存在明顯的橫流。

3.2 汊道分流量變化情況

樞紐上游有思恩洲島、泗化洲島和長洲島，3座島將河道分為6個(gè)汊道，由左至右由上至下分別為思恩洲左汊、思恩洲右汊、長洲島島頭支汊、內(nèi)江、中江和外江。隨著上游流量的變化以及樞紐調(diào)度方式的不同，各個(gè)汊道流量也隨之變化。

圖1所示，當(dāng)流量小于10 000 m3/s時(shí)，中江分流為0，此時(shí)外江和內(nèi)江過流比例均較高。當(dāng)流量大于10 000 m3/s時(shí)，中江開始過流，三江過流比例與建壩前基本相仿，各個(gè)汊道流量均呈線性增長，其中思恩洲右汊增長速度最快，思恩洲左汊增長速度最慢。三江斜率基本相同，可見，隨著流量的變化三江分流比基本穩(wěn)定。思恩洲左汊與長洲島頭支汊的分流流量基本相同，這2個(gè)汊道流量之和即為內(nèi)江流量。試驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著流量的增大，當(dāng)流量大于10 000 m3/s時(shí)，各個(gè)汊道分流量也增大，但分流比變化不大。

圖1 汊道流量與總流量相關(guān)關(guān)系圖Fig.1 Relationship between river branch discharge and total discharge

3.3 分流比變化

主流通過鐵路橋后，被思恩洲分為左右兩汊，左汊較窄，為支汊，分流比約為17%；右汊較寬，為通航主汊道，分流約為83%，主流貼近右岸，通航孔附近流速最大。主流在經(jīng)過公路橋因泗化洲島又分為兩汊，一汊進(jìn)入外江，一汊流向中江；外江水流在樞紐敞泄時(shí)主流貼近泗化洲島右岸，外江分流比約為39%；中江水流在思恩洲尾又分為兩汊，一汊進(jìn)入中江，中江分流比約為29%；一汊由思恩洲和長洲島之間缺口經(jīng)過，與思恩洲左汊水流匯合后注入內(nèi)江，并在長洲島頭形成與島緣基本平行的斜向內(nèi)江的斜流，該汊道斷面分流比約為15%，內(nèi)江的分流比約為32%。各個(gè)汊道分流比見表1所示。

試驗(yàn)研究結(jié)果顯示，當(dāng)流量Q≤7 000 m3/s時(shí)，樞紐運(yùn)行在正常蓄水位，內(nèi)、外江分流比受電站調(diào)度運(yùn)行方式的影響非常明顯，此時(shí)中江不過流，受此影響，思恩洲左汊和長洲島頭汊道流量均有所增大。當(dāng)流量7 000 m3/s＜Q≤17 000 m3/s時(shí)，中江開始過流，中江分流比隨流量增大逐漸增大，內(nèi)江和外江分流比均減小，當(dāng)Q＞17 000 m3/s時(shí)，樞紐敞泄，長洲島頭汊道分流比有所增大，內(nèi)江分流比也隨之增大，中江分流比略有減小，其他汊道分流比變化不大。

樞紐上游流速左右分布不均，鐵路橋軸線位置主流靠右，流速較大，左側(cè)流速較小，思恩洲左汊流速與右汊流速比約為1：2。樞紐上游流速沿程分布不均，石良塘口附近流速最大，長洲島和泗化州島頭附近流速較小。樞紐上游流速隨著流量的增大而增大，長洲島頭的斜流強(qiáng)度隨著流量的增大而增大。

當(dāng)樞紐在20.6 m水位運(yùn)行時(shí)，上游屬于庫區(qū)航道，水深條件很好，流速很小，橋區(qū)流速不超過0.65 m/s，長洲島頭附近流速不超過0.2 m/s。當(dāng)樞紐運(yùn)行在18.6 m水位時(shí)，水深條件也較好，流速稍有增大，橋區(qū)附近流速不超過1.44 m/s，長洲島頭附近流速不超過0.9 m/s。當(dāng)樞紐敞泄時(shí)，上游流速大幅增大，最大流速發(fā)生在40 700 m3/s時(shí)，此時(shí)橋區(qū)流速最大達(dá)到2.66 m/s，長洲島島頭流速達(dá)到1.48 m/s。

表1 不同流量條件下各個(gè)汊道分流比Tab.1 Flow distribution ratios under different flow rates

4 樞紐調(diào)度方案

中枯水流量高水位運(yùn)行、中洪水流量低水位運(yùn)行、大洪水流量敞泄運(yùn)行。當(dāng)流量Q＜10 000 m3/s時(shí)，水庫維持較高的20.6 m水位運(yùn)行；當(dāng)流量10 000 m3/s≤Q＜17 000 m3/s時(shí)，水庫降低水位至18.6 m運(yùn)行；當(dāng)流量Q≥17 000 m3/s時(shí)，機(jī)組停發(fā)，水庫敞泄。

5 模型設(shè)計(jì)

模型設(shè)計(jì)為正態(tài)定床，模型比尺為1：100，模擬范圍全長17 km，上游始于潯江鐵路橋上游1 000 m處，下游至長洲島尾下游約1 000 m處。

遙控自航船模幾何比尺為1：100，代表船型為三線四線船閘設(shè)計(jì)代表船型，分別為1+2×2 000 t級船隊(duì)和 3 000 t級貨船［5-6］。

6 航線設(shè)置

三線四線船閘因?yàn)槲恢玫南拗疲嫌魏降乐饕嬖?個(gè)問題，第一為口門區(qū)通航水流條件問題，第二為庫區(qū)航線問題，第三為公路鐵路橋通航孔設(shè)置問題，問題二由問題三引起，問題三是影響上游通航條件的關(guān)鍵。

6.1 上游口門區(qū)問題

由于Q思恩洲左＜Q內(nèi)江，所以在長洲島頭附近必然存在斜向內(nèi)江的水流，斜流流速隨著流量的增大而增大，流向變化不大。當(dāng)流量超過17 000 m3/s時(shí)，口門區(qū)橫流超過《規(guī)范》要求，并且隨著流量的增大而快速增大，在40 700 m3/s流量條件下達(dá)到0.95 m/s。

上游口門區(qū)位于長洲島島頭，在中江和內(nèi)江的分流口處，由于缺少掩護(hù)，致使上游口門區(qū)內(nèi)靠近長洲島島頭附近橫流較大。為了解決上游口門區(qū)橫流問題，只能采取上延長洲島島頭或者下移右側(cè)導(dǎo)航墻2種措施，但2種措施均存在缺陷：上延長洲島島頭會影響內(nèi)江泄流，下移右側(cè)導(dǎo)航墻縮短上游引航道的長度，同時(shí)船閘口門將更靠近中江泄水閘，船舶航行的安全隱患增大。

6.2 上游庫區(qū)航線問題

庫區(qū)航線問題是三線四線船閘布置在中江所面臨的最難解決的問題，而庫區(qū)航線受制于公路橋和鐵路橋通航孔的位置。

交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所在“通航建筑物口門區(qū)及連接段水流條件水槽試驗(yàn)研究”中認(rèn)為［7］，要滿足船舶安全航行的要求，同岸連接的連接段航道內(nèi)水流條件應(yīng)滿足：縱向流速≤2.5 m/s；橫向流速≤0.45 m/s。對于異岸連接的連接段來說，連接段與主流的交角應(yīng)盡可能減小，并控制在20°以內(nèi)。當(dāng)主流流速為2.0 m/s時(shí)，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級船閘的連接段與主流的交角不宜大于20°；當(dāng)主流流速為2.5 m/s時(shí)，Ⅲ、Ⅳ級船閘的連接段與主流的交角不宜大于15°，而Ⅴ級船閘的口門區(qū)與主航道應(yīng)盡量布置在同一岸。李一兵等［8］根據(jù)實(shí)船試驗(yàn)資料和船模航行試驗(yàn)資料認(rèn)為口門外連接段通航水流條件仍采用縱向流速、橫向流速和回流流速指標(biāo)來衡量。對于Ⅰ～Ⅳ船閘來說，其相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)為：縱向流速≤2.5 m/s，橫向流速≤0.40 m/s；當(dāng)連接段回流長度接近船舶、船隊(duì)長度時(shí)，回流流速≤0.3 m/s。

由于三線四線船閘上游口門區(qū)航道與公路橋主通航孔航線呈45°夾角，并且走向相反，致使連接段航道的航線布置極為困難。

6.3 上游公路鐵路橋橋區(qū)問題

上游公路鐵路橋橋區(qū)通航問題是影響三線四線船閘中江布置方案的關(guān)鍵問題。試驗(yàn)結(jié)果顯示，現(xiàn)有通航孔不能滿足三線四線船閘中江左岸布置方案，幾乎唯一的解決措施是增加公路橋主通航孔以適應(yīng)三線四線船閘中江布置方案。

由于公路橋的上游1 000 m建有潯江鐵路橋，所以公路橋通航孔的設(shè)置又受制于鐵路橋通航孔的位置，這就可能存在兩個(gè)工況：工況一，鐵路橋通航孔不變，增設(shè)公路橋通航孔；工況二，同時(shí)增設(shè)公路橋和鐵路橋通航孔。

根據(jù)上面分析可知，設(shè)計(jì)方案直接受公路橋和鐵路橋通航孔位置的限制，而確定三線四線船閘的位置必須先明確上游可航航線的位置，為此，需要開展庫區(qū)航線專題試驗(yàn)，研究滿足中江布置方案的可航航線位置。

中江設(shè)計(jì)方案位于中江泄水閘左側(cè)，臨江而建，處于半陸半水。設(shè)計(jì)單位提供了2套中江設(shè)計(jì)方案，2套方案工程布置主要不同之處為上游口門位置。模型針對2個(gè)設(shè)計(jì)方案，分別進(jìn)行了通航水流條件和船舶航行條件試驗(yàn)研究。根據(jù)設(shè)計(jì)方案存在的問題，進(jìn)行了修改方案試驗(yàn)研究。各方案布置及試驗(yàn)結(jié)果分述如下。

7 航線選擇試驗(yàn)

根據(jù)中江設(shè)計(jì)方案船閘所在位置，上游可供選擇有三條航線，航線1為現(xiàn)有通航孔航線，位置位于33#～34#之間，航線2為現(xiàn)有通航孔左側(cè)航線，位置在26#～32#之間，航線3為思恩洲左汊航線，通航孔位置在11#～14#之間（圖2）。

航線1，在公路橋與三線四線船閘口門區(qū)之間由2個(gè)彎道相連，彎道一位于口門區(qū)，通過30°的逆時(shí)針彎道斜穿主河道；彎道二位于公路橋下約200 m處，通過45°的順時(shí)針彎道與橋區(qū)主航道相連。2個(gè)彎道之間沒有直線段，橫向距離與縱向距離基本相當(dāng)。

航線2位于現(xiàn)有航道左側(cè)，通航孔位于28#～31#橋墩之間，由2個(gè)彎道相連，彎道一位于口門區(qū)，角度約25°；彎道二位于公路橋下約200 m處，通過30°的順時(shí)針彎道與橋區(qū)主航道相連；2個(gè)彎道間有長約1 000 m的直線段。該航線位置是試圖利用鐵路橋現(xiàn)通航孔，研究通過新增設(shè)公路橋通航孔是否能滿足橋閘連接段航道的適航問題。

航線3位于思恩洲左側(cè)，通航孔位置在公路橋11#～14#橋墩之間，橋區(qū)航道與口門區(qū)航道平順銜接，中間無彎道。

7.1 通航水流條件

選用21 000 m3/s流量對不同航線的通航水流條件和船舶航行條件進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

通過對3條航線通航水流條件分析可知，3條備選航線口門區(qū)通航水流條件基本相同，橋閘連接段和橋區(qū)因?yàn)楹骄€的布置不同，通航水流條件差別很大，主要有以下幾方面問題：

圖2 中江方案航線選位示意圖Fig.2 Sketch of ship route choice in the middle river

（1）航線1橋閘連接段航道與水流的夾角最大，最大達(dá)到38°，最大橫向流速達(dá)到0.84 m/s，橫向流速超過0.5 m/s長度達(dá)到800 m；（2）航線2橋閘連接段航道與水流夾角稍小，最大達(dá)20°，最大橫向流速為0.42 m/s，橫向流速基本在0.40 m/s以內(nèi)；（3）航線3橋閘連接段航道與水流夾角最小，基本在10°以內(nèi)；航線3口門區(qū)航線與水流夾角有所增大，最大達(dá)到38°；口門區(qū)最大橫向流速為0.59 m/s，發(fā)生在口門區(qū)末端；橫向流速超過0.5 m/s發(fā)生在距口門300～900 m的范圍內(nèi)。

7.2 船模航行試驗(yàn)

（1）航線1。在選用航線1為主航線時(shí)，船模需要穿越外江和中江2個(gè)主流區(qū)才能進(jìn)出三線四線船閘上引航道口門區(qū)，上行需要操17°以內(nèi)的舵角伴隨32°的漂角，下行需操24°以內(nèi)的舵角伴隨40°的漂角，整個(gè)航行軌跡呈“S”形，在泗化洲島島頭上游時(shí)船模幾乎橫穿主流。上行船模航態(tài)要好于下行船模。

船模在選用航線1下行時(shí)主要存在2處安全隱患，其一為泗化洲島頭，當(dāng)航道內(nèi)流速很大時(shí)船模存在被沖上泗化洲島的危險(xiǎn)；其二為口門區(qū)彎道段，由于連接段航道通航條件很差，船模下行時(shí)需橫向穿越主河道，因此，在口門區(qū)上游需要預(yù)留足夠的空間調(diào)整船姿，達(dá)到進(jìn)入三線四線船閘引航道口門區(qū)的要求。

船模在上行時(shí)也存在同樣的問題，由于上行船模對岸航速較低，舵效較好，難度相對較小些。我們主要針對下行船模存在的問題進(jìn)行分析，其分析結(jié)果同樣適用上行時(shí)存在的問題。

泗化洲島問題。公路橋距離泗化洲島僅僅1 300 m，公路橋與泗化洲島的有效距離S公路橋—泗化洲＜1 000 m，假設(shè)船模以45°斜穿主河道，避開泗化洲島的橫向距離S橫-泗化洲＞600 m，到達(dá)口門區(qū)彎道一的橫向移動(dòng)距離V橫—口門區(qū)＞1 200 m，為保證船模具有良好的舵效，船模的速度要大于水流流速，當(dāng)主流流速V水＞2.0 m/s，船模航速V船≥2.5 m/s，我們?nèi)船=3.0 m/s。假設(shè)船模以斜向45°角橫穿主流區(qū)，則經(jīng)過船模到達(dá)泗化洲島頭的時(shí)間T泗化洲＜S公路橋—泗化洲/（V水+V船×cos45°）=4.0 min，船模避開泗化洲島頭所需時(shí)間T橫-泗化洲≈4.7 min，所以，當(dāng)航道內(nèi)水流流速超過2.0 m/s時(shí)，是無法避開泗化洲島的。

口門區(qū)彎道問題。當(dāng)船模能夠按照既定航線順利避開泗化洲島進(jìn)入口門區(qū)彎道時(shí)，假設(shè)船模以30°角進(jìn)彎，此時(shí)船模需要橫向移動(dòng)距離S橫—口門區(qū)彎道≈250 m，縱向移動(dòng)距離S縱-口門區(qū)彎道≈800 m，該區(qū)域內(nèi)水流流速V水2≈1.5 m/s，船模航速 V船2=2.0 m/s，到達(dá)口門區(qū)橫向移動(dòng)時(shí)間 T橫-口門區(qū)彎道=4.2 min，到達(dá)口門區(qū)縱向移動(dòng)時(shí)間T縱-口門區(qū)彎道=4.1 min。因此，在口門區(qū)彎道完成轉(zhuǎn)向不得有絲毫偏差，否則，操舵偏大船模會進(jìn)入中江，操舵偏小則會進(jìn)入內(nèi)江，造成海事事故。

可見，由于公路橋與三線四線船閘口門區(qū)之間的縱向距離太短，而橫向距離又太長，水流條件與橋閘連接段航道的夾角非常大，致使完成2個(gè)彎道轉(zhuǎn)向所需時(shí)間均小于正常操舵反應(yīng)所需時(shí)間（5 min），泗化洲島距離公路橋又非常近，在洪水流量條件下（21 000 m3/s）無法安全避開泗化洲島的威脅。因此，航線1不能滿足三線四線船閘中江左岸設(shè)計(jì)方案的要求。

（2）航線2。在選用航線2為主航線時(shí)，避開了泗化洲島的威脅，橋區(qū)航線與口門區(qū)航線走向基本相同，2個(gè)彎道轉(zhuǎn)彎角度均小于航線1，彎道之間有長約1 000 m的直線段可供調(diào)整船姿，因此，航線2要優(yōu)于航線1。

船模在通過橋閘連接段時(shí)，船模避開了外江主泄流區(qū)，在下行時(shí)基本能夠避開內(nèi)江泄流區(qū)，因此，船模航行姿態(tài)明顯好轉(zhuǎn)，舵角、漂角均有所減小，上行時(shí)舵角基本能夠保持在14°以內(nèi)，下行時(shí)舵角能夠保持在18°以內(nèi)。船模在通過思恩洲島下游時(shí)受內(nèi)江斜流的影響，要操一定的舵角以抵御斜流沖擊，船模能夠進(jìn)出三線四線船閘上游引航道。

試驗(yàn)結(jié)果顯示，在該流量條件下航線2基本能夠滿足三線四線船閘中江設(shè)計(jì)方案的要求。但是，由于航線左移，增大了鐵路橋和公路橋之間航線與水流的夾角，增大了兩橋之間航道內(nèi)橫向流速，加大了兩橋之間通航安全隱患。

（3）航線3。在選用航線3為主航線時(shí)，航道與船閘上游引航道走向基本相同，在通過公路橋通航孔時(shí)航行狀態(tài)明顯好轉(zhuǎn)，上、下行船模均能通過公路橋進(jìn)出三線四線船閘上游引航道。

試驗(yàn)結(jié)果顯示，航線3通航條件最好，能夠滿足三線四線船閘中江左岸設(shè)計(jì)方案的要求。該航線規(guī)避了公路橋和鐵路橋之間通航安全問題。

（4）航線2位置優(yōu)化試驗(yàn)。通過對上面試驗(yàn)結(jié)果分析可知，公路橋通航孔愈靠左，橋區(qū)航線與三線四線船閘口門區(qū)航線連接愈順暢，橋閘連接段航道通航條件越好。試驗(yàn)選用28#左側(cè)的25#～28#作為航線2的備選航線，并開展最大通航流量（40 700 m3/s）條件下船模航行試驗(yàn)。

試驗(yàn)結(jié)果顯示，船模在上下行均不能安全通過公路橋。主要因?yàn)樵阼F路橋與公路橋之間存在斜向外江的水流，新航線的設(shè)置增大了鐵路橋與公路橋橋區(qū)之間水流與航道的夾角。由于橋區(qū)最大流速達(dá)到2.6 m/s，夾角最大達(dá)到10°，橋區(qū)附近的橫流達(dá)到0.45 m/s，在2座距離僅僅1 000 m的橋之間完成轉(zhuǎn)向是非常困難的。

船模在上行時(shí)因?yàn)橥瑯訂栴}很難順利通過公路橋。因此，公路橋25#～28#橋墩位置新增設(shè)通航孔不能滿足要求，宜設(shè)在26#～32#之間。

8 結(jié)論

通過研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)三線四線船閘布置在中江時(shí)：

（1）航線1通航條件不能滿足要求；

（2）航線2通過增設(shè)公路橋主通航孔，能夠有效減小三線四線船閘上游橋閘連接段航道的航行難度，但在中洪水流量條件下還是存在一定的安全隱患；同時(shí)隨著公路橋航線左移，鐵路橋和公路橋之間的水流與航線的夾角增大，橋區(qū)通航條件惡化，因此，僅新增設(shè)公路橋通航孔不能完全滿足三線四線船閘中江方案的設(shè)計(jì)要求。

（3）同時(shí)新增設(shè)鐵、公兩橋通航孔的航線3，通航條件最好，船模能夠較為順利通過公路橋進(jìn)出三線四線船閘上引航道。

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Study on route choice in upstream of the third line and the fourth line ship lock of Changzhou hydro-junction

QIN Ye-chuan1,LIU Jun-tao2
（1.Guangxi Xijiang Development and Investment Group Co.,Ltd.,Nanning530022，China;2.Tianjin Research Institute for Water Transport Engineering,Key Laboratory of Engineering Sediment,Ministry of Transport，Tianjin300456，China）

In order to cooperate with the third line and the fourth line ship lock engineering design of Changzhou hydro-junction，the study on ship route of the upstream channel in the middle river of the third line and the fourth line ship lock was carried out.Combining the fixed bed physical model with the remote selfpropelled ship model test，the feasibility and rationality of the program in the middle river were validated.Through the analysis on flow characteristics and the split ratio change of the project river,the main problems existing in the upstream routes arrangement were identified.Then，the navigation flow conditions and ship model sailing conditions of three designed routes were analyzed on the basis of the model test.Based on the comparative analysis of the strengths and weaknesses of the three routes，the preferred routes and the program of additional navigable spans location were proposed.

the third line and the fourth line ship lock；route；Changzhou hydro-junction

U 641；U 617.9

A

1005-8443（2012）03-0224-07

2011-06-13；

2011-10-25

覃業(yè)傳（1962-），男，廣西省陸川縣人，高級工程師，主要從事航運(yùn)樞紐、港口碼頭等內(nèi)河工程建設(shè)和營運(yùn)管理工作。