大藤峽水利樞紐工程船閘位置選擇

程玉姣，李亞文，常萬(wàn)軍，趙現(xiàn)建

（中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林長(zhǎng)春130021）

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大藤峽水利樞紐工程船閘位置選擇

程玉姣，李亞文，常萬(wàn)軍，趙現(xiàn)建

（中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林長(zhǎng)春130021）

［摘 要］本文針對(duì)大藤峽水利樞紐工程壩址河段航運(yùn)要求高，貨運(yùn)量大，通航建筑物位置重要的特點(diǎn)，根據(jù)樞紐壩址區(qū)地形、地質(zhì)條件，結(jié)合樞紐工程其它水工建筑物的布置、施工條件、運(yùn)行管理等因素，擬定了兩個(gè)方案進(jìn)行比較，提出了經(jīng)濟(jì)合理的船閘位置方案。

［關(guān)鍵詞］船閘位置；單級(jí)船閘集中式布置；雙級(jí)船閘分離式布置；大藤峽水利樞紐

1　工程概況

大藤峽水利樞紐工程位于珠江流域西江水系黔江干流大藤峽出口弩灘上，壩址下距桂平市約6.6 km，是紅水河梯級(jí)規(guī)劃中最末一個(gè)梯級(jí)，是建設(shè)西江億噸黃金水道的關(guān)鍵項(xiàng)目。

大藤峽水利樞紐是一座以防洪、航運(yùn)、發(fā)電、補(bǔ)水壓咸、灌溉等綜合利用的大型水利樞紐工程，樞紐建筑物包括擋水壩、泄水閘、船閘、河床式發(fā)電廠房、魚(yú)道、生態(tài)泄水建筑物、灌溉取水口及開(kāi)關(guān)站等。水庫(kù)正常蓄水位61.0m，電站裝機(jī)容量1 600 MW。船閘按3 000 t級(jí)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)水頭40.25m，閘室有效尺度為280m×34m×5.8m（有效長(zhǎng)度×有效寬度×門檻水深）。

2　船閘位置布置原則

大藤峽船閘作為樞紐工程的一個(gè)重要組成部分，其位置應(yīng)在充分發(fā)揮樞紐工程綜合效益的前提下，盡可能地滿足船舶（隊(duì)）的通航要求。船閘位置的具體布置原則：

1）船閘作為通航建筑物應(yīng)布置在沖淤量不大的順直穩(wěn)定主河道一側(cè)，并應(yīng)滿足船閘平面總體布置的需要。

2）船閘的上、下游引航道與主航道銜接時(shí)應(yīng)平順，口門區(qū)河床穩(wěn)定，水力學(xué)條件好，有利于船隊(duì)進(jìn)出，安全通暢。

3）船閘與樞紐其它水工建筑物并列布置緊靠一起時(shí)，它們之間應(yīng)有足夠長(zhǎng)的隔流堤隔開(kāi)，并滿足通航水流條件的要求。

4）充分考慮遠(yuǎn)近期與發(fā)展的關(guān)系，應(yīng)留存預(yù)備閘位的布置場(chǎng)地，且考慮有利于今后的建設(shè)條件。

5）船閘宜臨岸布置，不應(yīng)布置在緊鄰泄水閘與電站兩個(gè)過(guò)水建筑物之間。

3　船閘位置選擇

大藤峽船閘最大設(shè)計(jì)水頭為40.25 m，水頭高，規(guī)模大，是目前國(guó)內(nèi)外已建單級(jí)船閘之最，按照規(guī)范既可以采用單級(jí)也可采用雙級(jí)。根據(jù)地形、地質(zhì)條件，并考慮樞紐布置、交通、施工、航運(yùn)等條件，擬定了兩個(gè)船閘位置進(jìn)行比選：方案一為左岸單級(jí)船閘集中式布置；方案二為左岸雙級(jí)船閘分離式布置。

3.1方案擬定

1）方案一

單級(jí)船閘布置于左岸，右側(cè)與廠房安裝間壩段相接，由上游引航道、上閘首、閘室、下閘首和下游引航道組成。船閘軸線與壩軸線垂直，線路總長(zhǎng)3 418 m，其中主體段長(zhǎng)385m，上游引航道長(zhǎng)1 136 m，下游引航道長(zhǎng)1 897 m。上、下游引航道直線段長(zhǎng)550 m，底寬75 m，底高程分別為38.20 m和15.35 m，上、下游引航道停泊段各設(shè)置一排長(zhǎng)300 m的靠船墩?？陂T區(qū)寬115 m，長(zhǎng)455 m。

上游引航道中心線由上閘首向上游延伸675 m長(zhǎng)的直段，接轉(zhuǎn)彎半徑910 m、轉(zhuǎn)角29°的弧線，經(jīng)口門區(qū)與庫(kù)區(qū)航線相接。下游引航道中心線從下閘首向下游延伸550 m長(zhǎng)的直線段，接1 165 m長(zhǎng)直段，再接182 m長(zhǎng)漸變段經(jīng)口門區(qū)與下游航道相接。船閘左側(cè)為28 m長(zhǎng)船閘事故門庫(kù)壩段。

2）方案二

雙級(jí)船閘采用分散式布置，右側(cè)與黔江副壩相連，由上游第一級(jí)船閘、下游第二級(jí)船閘和中間渠道組成，船閘線路總長(zhǎng)6 029 m。

第一級(jí)船閘主體段長(zhǎng)377 m，上游引航道長(zhǎng)822 m，下游引航道長(zhǎng)894 m，為中間渠道的一部分。上游引航道底寬75 m，口門寬115 m，下游引航道底寬90 m，上、下游引航道底高程分別為38.20 m和34.41 m，上、下游引航道停泊段各設(shè)置一排長(zhǎng)300 m的靠船墩。

兩級(jí)船閘中間渠道底寬90～110 m，自第一級(jí)船閘下閘首末端始為長(zhǎng)894 m的直段，然后以轉(zhuǎn)彎半徑1 820 m、轉(zhuǎn)角56.5°的弧線轉(zhuǎn)向下游，再接950m長(zhǎng)直段與第二級(jí)船閘的上閘首相接。中間渠道直段長(zhǎng)1 844 m，彎段長(zhǎng)1 795m，總長(zhǎng)3 639m。

第二級(jí)船閘主體段長(zhǎng)369 m，上游引航道長(zhǎng)950 m，為中間渠道一部分，下游引航道長(zhǎng)822 m。上、下游引航道底寬分別為90 m和75 m，底高程分別為34.41 m和14.90 m，上、下游引航道停泊段各設(shè)置一排長(zhǎng)300 m的靠船墩。

3.2方案比較

1）地形及地質(zhì)條件

兩方案地質(zhì)條件相近，方案二第一級(jí)船閘上游引航道相對(duì)較短，高邊坡開(kāi)挖范圍較小，邊坡穩(wěn)定性較好，但第二級(jí)船閘基礎(chǔ)位于強(qiáng)溶蝕性灰?guī)r上的范圍較大，建基條件相對(duì)較差，相比較方案一稍優(yōu)。

2）水工建筑物布置

方案一船閘采用單級(jí)，布置在左岸，泄水閘布置在主河道中部，發(fā)電廠房布置在泄水閘兩側(cè)，魚(yú)道布置在右岸，樞紐布置緊湊，預(yù)留二線船閘較為便利。方案二船閘采用雙級(jí)分散布置，與主壩分開(kāi)布置，泄水、發(fā)電、過(guò)魚(yú)建筑物布置不受船閘限制，樞紐布置靈活，但預(yù)留二線船閘較為困難。

3）施工條件

兩方案船閘大部分均位于左岸高地及一級(jí)階地上，在導(dǎo)流方式、導(dǎo)流建筑物布置、施工分區(qū)及臨建設(shè)施布置上基本一致。方案二船閘采用雙級(jí)分散式布置，船閘與左岸岸邊之間有大面積的施工場(chǎng)地，基本可滿足施工設(shè)施布設(shè)，船閘和壩區(qū)施工互不干擾，施工進(jìn)度快，施工工期相對(duì)較短，但永久占地面積略大。

4）航運(yùn)條件

兩方案船閘均能滿足該壩段貨運(yùn)量要求，但方案二船閘線路較長(zhǎng)，船舶（隊(duì)）需要通過(guò)兩級(jí)船閘，年過(guò)閘貨運(yùn)量較方案一?。环桨付谝患?jí)船閘上游引航道軸線與主河道夾角略大，上游口門區(qū)水流條件較方案一差，整流措施工程量大；兩方案下游口門區(qū)位置相距較近，水流條件相差不大。

方案一船閘設(shè)計(jì)水頭為40.25 m，是目前世界上單級(jí)水頭最高的大型船閘，閘室單次充泄水體積是三峽船閘的1.8倍，充水過(guò)程中進(jìn)入閘室的水流能量大，閘室內(nèi)消能、船舶系纜力及輸水閥門段水流空化等水力學(xué)問(wèn)題突出，但通過(guò)對(duì)船閘輸水系統(tǒng)的水力學(xué)計(jì)算及物理模型試驗(yàn)可以解決上述問(wèn)題；方案二船閘設(shè)計(jì)水頭及輸水系統(tǒng)的水頭相對(duì)較低，船閘的設(shè)計(jì)難度不大，但中間渠道的水力學(xué)問(wèn)題十分復(fù)雜，通過(guò)數(shù)模計(jì)算，在第一級(jí)船閘泄水或第二級(jí)船閘充水時(shí)，中間渠道內(nèi)形成漲水波或落水波，波在渠道內(nèi)往復(fù)震蕩、耦合、反射、疊加，最大波高達(dá)1.6 m，波前最大水面比降為4.4‰，嚴(yán)重影響船舶航行安全。

5）工程投資

方案二需要建設(shè)兩級(jí)船閘，混凝土用量大，工程投資較方案一略高。

6）運(yùn)行管理

方案一船閘與樞紐集中布置，線路較短，易于管理；方案二船閘線路長(zhǎng)，兩級(jí)船閘距離較遠(yuǎn)，強(qiáng)制管理區(qū)面積大，管理難度較大。

綜上比較，方案一樞紐布置緊湊、易于管理、便于布置二線船閘、年過(guò)閘貨運(yùn)量大、引航道內(nèi)水流條件較好、地質(zhì)條件略優(yōu)、投資略低，故采用方案一，即左岸單級(jí)船閘集中式布置方案。

4　結(jié)語(yǔ)

大藤峽水利樞紐工程是打通西江億噸黃金水道的關(guān)鍵項(xiàng)目，壩址河段航運(yùn)要求高，通航建筑物船閘位置的選擇決定著整個(gè)樞紐的方案布置、貨運(yùn)量和投資，需重點(diǎn)考慮。通過(guò)對(duì)不同船閘位置的地形、地質(zhì)條件分析，結(jié)合水工建筑物的布置、施工條件、導(dǎo)流條件、施工工期、航運(yùn)條件、建成后運(yùn)行管理及投資等因素，慎重地選擇了左岸單級(jí)船閘集中式布置方案。

［中圖分類號(hào)］U 641.2+1；TV61

［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］B

［文章編號(hào)］1002—0624（2016）07—0003—02

［收稿日期］2015-12-21