大藤峽水利樞紐工程預(yù)留二線船閘布置方案比選分析

陸 峰，周 坤，朱衛(wèi)國，麥建清

(廣西交通設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530029)

0 引言

大藤峽水利樞紐船閘位于黔江干流，地處我國西南水運(yùn)出海中線通道和北線通道匯合口下游，是桂西北、黔西南和黔東南地區(qū)及經(jīng)濟(jì)重鎮(zhèn)柳州的出海水運(yùn)咽喉要道，是廣西“一干七支”內(nèi)河航道網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重大節(jié)點(diǎn)，在廣西西江黃金水道建設(shè)上具有十分重要的地位。大藤峽水利樞紐一線船閘及預(yù)留二線船閘的建設(shè)關(guān)系到我國西南水運(yùn)建設(shè)的長遠(yuǎn)發(fā)展，應(yīng)秉持科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，同時為將來發(fā)展留有余地。為此，廣西壯族自治區(qū)人民政府提出，在不影響工程全面開工建設(shè)前提下，以顧全大局、著眼于長遠(yuǎn)、實(shí)現(xiàn)工程綜合效益最大化為原則，用發(fā)展的眼光和對事業(yè)負(fù)責(zé)、對歷史負(fù)責(zé)的態(tài)度，對大藤峽水利樞紐預(yù)留二線船閘位置及方案應(yīng)做進(jìn)一步研究[1]。

1 工程概況

大藤峽水利樞紐位于西江水系黔江河段大藤峽峽谷出口的弩灘處，下距黔江和郁江匯合口約10 km，是以防洪、航運(yùn)、水資源配置、發(fā)電為主結(jié)合灌溉等任務(wù)的綜合性樞紐[2]。大藤峽水利樞紐通航建筑物采用單級船閘，布置于黔江主壩左岸，為內(nèi)河Ⅰ級船閘。船閘設(shè)計(jì)最大水頭為40.25 m，閘室有效尺度為280 m×34 m×5.8 m。

2 “月彎型”二線船閘布置方案

根據(jù)《大藤峽水利樞紐工程初步設(shè)計(jì)報告》，預(yù)留二線船閘位于樞紐左岸棄渣場處，采用兩級船閘分散式布置，由第一級船閘、第二級船閘和中間渠道組成，兩級船閘閘室有效尺度均為280 m×34 m×5.8 m，中間渠道底寬90～110 m，總長3 639 m。船閘及中間渠道中心線穿越棄渣場區(qū)圍繞山嶺呈“月彎型”，總線路長度約6 029 m，如圖1所示，主要尺度及參數(shù)如表1所示。

圖1 “月彎型”二線船閘總體布置圖

3 一線船閘左側(cè)“平行”二線船閘布置方案

根據(jù)《大藤峽水利樞紐工程預(yù)留二線船閘布置方案比選研究》，二線船閘在一線船閘左側(cè)并列平行布置，按照二線船閘實(shí)施基本不影響樞紐建筑物、兩線船閘上下游引航道被左岸副壩隔開的安全距離考慮，初步擬定兩線船閘中心線間距為340 m。二線船閘建設(shè)規(guī)模與一線相同，均為內(nèi)河Ⅰ級船閘，閘室有效尺度280 m×34 m×5.8 m。一次過閘噸位平均值13 038 t，年通過能力為上行1 248萬t，下行3 224萬t，年過閘貨運(yùn)量為4 472萬t。

二線船閘主體段長385 m，上下游引航道均采用“曲進(jìn)直出”的進(jìn)出閘方式布置。上、下游引航道凈寬分別為75 m、155 m，導(dǎo)航調(diào)順段分別為250 m、350 m，停泊段均為300 m；上、下游口門區(qū)長度均為455 m，凈寬分別為115 m、155 m；二線船閘上、下游引航道(含口門區(qū))長度分別2 181 m、2 403 m，二線船閘軸線總長4 969 m。“平行”二線船閘總體布置如圖2所示。

表1 “月彎型”二線船閘總體布置方案尺度參數(shù)表

圖2 “平行”二線船閘總體布置圖

4 “月彎型”與“平行”二線船閘布置方案比選

4.1 船閘級數(shù)比選

本樞紐船閘最大設(shè)計(jì)水頭為40.25 m，為采用一級或兩級船閘均可行的臨界水頭，二線船閘采用一級或兩級船閘均符合《船閘總體設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定?？紤]規(guī)范中“船閘級數(shù)的選擇，應(yīng)優(yōu)先采用單級船閘[3]”的要求，本樞紐預(yù)留二線船閘在左岸一線船閘左側(cè)采用單級集中式布置方案，并無明顯的受地形和地質(zhì)條件制約等因素；而兩級船閘分散式布置方案線路長、范圍大，受地形和地質(zhì)條件的影響和制約更大。從技術(shù)條件分析，采用單級船閘集中式布置方案比兩級船閘分散式布置方案更為合理。

4.2 船閘水力學(xué)條件對比

“月彎型”二線船閘布置方案平面尺度參數(shù)理論上基本符合《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》、《船閘總體設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，但中間渠道斷面系數(shù)不滿足《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》有關(guān)限制性航道的斷面系數(shù)不應(yīng)小于6的要求[4]。中間渠道的通航水力條件還存在較多復(fù)雜技術(shù)問題需要研究解決，在技術(shù)上還存在諸多不確定因素。因此，若將該方案作為預(yù)留二線船閘的布置方案宜慎重考慮。

“平行”二線船閘布置方案最大設(shè)計(jì)水頭為40.25 m，與一線船閘設(shè)計(jì)水頭相同。由于一線船閘已批準(zhǔn)采用單級船閘方案建設(shè)，其設(shè)計(jì)研究和工程措施實(shí)質(zhì)上已經(jīng)解決了本樞紐單級船閘方案的總體布置、結(jié)構(gòu)型式和水力學(xué)等相關(guān)技術(shù)問題，二線船閘完全可以借鑒一線單級船閘方案的設(shè)計(jì)成果和經(jīng)驗(yàn)，并采用相似的總體布置和結(jié)構(gòu)型式，因而理論上不存在高水頭的水力學(xué)條件等方面不能克服的技術(shù)問題。

因此，從船閘水力學(xué)條件對比來看，“平行”布置方案明顯優(yōu)于“月彎形”布置方案。

4.3 方案工程實(shí)施對樞紐建筑物的影響對比

“月彎形”和“平行”二線船閘布置方案均不需要對初步設(shè)計(jì)的樞紐總體布置方案進(jìn)行調(diào)整，不增加目前樞紐工程的征地和投資，對正在實(shí)施的樞紐施工組織、工期、交通配套工程等基本沒有影響；不影響樞紐的防洪、通航、發(fā)電等主要功能。將來二線船閘實(shí)施時，兩方案對樞紐建筑物做局部改建如下：

“月彎形”布置方案需要調(diào)整并部分拆除、重建左岸上游黔江副壩及下游局部對外交通道路，并需建設(shè)兩座跨二線船閘的永久交通橋，解決左岸一、二線船閘之間場地內(nèi)村民的出行及兩線船閘間的交通問題；“平行”布置方案也需要調(diào)整并部分拆除、重建左岸上游黔江副壩，并對下游左岸的對外交通道路和兩座跨閘交通橋進(jìn)行改建。

兩方案在上游調(diào)整并部分拆除和重建黔江副壩是基本相同的，“月彎形”方案對樞紐左岸場內(nèi)道路改建范圍較大，改建工程量較多，交通工程改建的投資較大。從兩方案對樞紐建筑物影響對比方面看，“平行”布置方案與“月彎形”方案相似。

4.4 船閘通航安全、運(yùn)行調(diào)度和維護(hù)管理對比

(1)“月彎形”布置方案

對于“月彎形”方案，一、二級船閘相距較遠(yuǎn)，且中間渠道中部為角度較大的彎曲段，總體布置通航軸線長，一、二級船閘及中間渠道上、下兩段不能通視，上、下行船舶有操作不當(dāng)容易發(fā)生碰撞的風(fēng)險；尤其在彎曲段，受較為復(fù)雜的水流條件影響，在船舶航行方面存在較大的安全隱患。

“月彎形”中間渠道為兩端封閉的限制性航道，要求渠道內(nèi)全部船舶均按照過閘管理調(diào)度及航行安全要求行船及停船操作才能確保渠道內(nèi)的暢通和安全，需要較高的船、閘聯(lián)合運(yùn)行管理水平及安全保障措施。如船只發(fā)生故障或突發(fā)事故，均會阻塞航道而導(dǎo)致整條二線船閘停航，從而對樞紐的正常通航運(yùn)行造成較大影響。因此，對中間渠道安全通暢的保障率要求高，控制影響因素多。

“月彎型”二線船閘方案設(shè)上、下兩級船閘，與樞紐一線船閘共構(gòu)成3座分散布置的船閘，且相距較遠(yuǎn)，運(yùn)行、管理和維護(hù)難度較大，運(yùn)行管理需要的人員多，運(yùn)行費(fèi)用高。此外，由于3座船閘分處三地，對船閘的檢修維護(hù)也很難做到統(tǒng)籌兼顧，維護(hù)成本也相對較高。

(2)“平行”布置方案

二線船閘采用單級船閘，在一線船閘左側(cè)并列平行布置，兩座通航建筑物布置相對集中，便于聯(lián)合運(yùn)行調(diào)度運(yùn)行，后期維護(hù)和管理成本低。本方案沒有中間渠道的通航安全問題。

從船閘通航安全、運(yùn)行調(diào)度和維護(hù)管理方面看，“平行”布置方案具有明顯的優(yōu)勢。

4.5 船舶過閘時間對比

經(jīng)估算，“月彎型”布置方案船舶平均過閘時間約為194 min，“平行”布置方案船舶平均過閘時間約為66 min，“月彎型”船舶過閘時間是“平行”布置方案的3倍，“月彎型”布置方案船舶過閘時間長，通航效率低。

4.6 工程占地對比

“平行”布置二線船閘主要布置于樞紐左岸棄渣平臺和施工臨建設(shè)施的樞紐臨時占地范圍內(nèi)，局部超出樞紐工程范圍。樞紐左岸棄渣平臺和施工臨建設(shè)施區(qū)為樞紐的施工臨時占地，如二線船閘按本方案實(shí)施，則工程穿越的臨時占地范圍需轉(zhuǎn)為永久占地；本方案超出樞紐工程占地范圍的占地，則按新增占地處理。經(jīng)初估，本方案樞紐臨時占地轉(zhuǎn)永久占地共1 283畝；超出樞紐工程范圍的新增占地995畝。

“月彎形”二線船閘布置方案的一級船閘和部分中間渠道穿越左岸棄渣平臺，下游引航道穿過樞紐左岸的施工臨建設(shè)施區(qū)，以上工程占地在樞紐的臨時占地范圍內(nèi)，如二線船閘按本方案實(shí)施，則工程穿越的臨時占地范圍需轉(zhuǎn)為永久占地；中間渠道的大部分及二級船閘需穿越大禾塘、洛連村、黎明村、徐屋壩村、龍屈塘村、云陸嶺等6個村莊，超出樞紐工程占地范圍，為新增占地。經(jīng)初估，本方案樞紐臨時占地轉(zhuǎn)永久占地共1 067畝；超出樞紐工程范圍的新增占地2 918畝。

“月彎形”比“平行”布置方案臨時轉(zhuǎn)永久占地少216畝，新增占地多1 923畝。

4.7 工程投資對比

“月彎形”布置方案比“平行”布置方案土石方量相近，混凝土量多5萬m3，鋼筋量多2.8萬t。經(jīng)估算，“平行”布置二線船閘總投資為30.2億元?！霸聫澬汀倍€船閘布置方案的工程估算投資為38.2億元?！霸聫澬巍狈桨腹こ掏顿Y較“平行”布置方案多8億元。

5 結(jié)語

(1)通過初步方案比較，一線船閘左側(cè)“平行”二線船閘布置方案較“月彎型”二線船閘布置方案在船閘水力學(xué)條件、船舶過閘時間、工程占地、工程投資船閘通航安全、運(yùn)行調(diào)度和維護(hù)管理等主要工程技術(shù)指標(biāo)比較中具有明顯優(yōu)勢。

(2)本文僅針對二線船閘預(yù)留位置的平面布置進(jìn)行了初步分析，建議通過樞紐模型試驗(yàn)等進(jìn)一步確定其位置及布置方式。

(3)建議在樞紐工程建設(shè)過程中，對預(yù)留二線船閘工程占地范圍內(nèi)的建筑物進(jìn)行合理規(guī)劃，以減少將來二線船閘實(shí)施的難度。

[1]中水東北勘測設(shè)計(jì)研究有限公司，中水珠江規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)有限公司.大騰峽水利樞紐工程初步設(shè)計(jì)報告[R].2015.

[2]廣西壯族自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院.大藤峽水利樞紐工程預(yù)留二線船閘布置方案比選研究[R].2016.

[3]JTJ 305-2001，船閘總體設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4]GB50139-2014，內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)[S].