滁河汊河船閘通航安全影響分析

李佳陽(yáng) （安徽省交通科學(xué)研究院，安徽 合肥 230000）

1 工程概況

汊河集樞紐位于滁河、清流河、來(lái)安河三河交匯河段，匯流區(qū)河段形態(tài)呈等邊三角形狀，中部構(gòu)成孤島。節(jié)制閘和船閘分開(kāi)布置，節(jié)制閘布置在清流河和滁河連接河段上，船閘布置在滁河的老河道上，兩閘軸線相交，交角50。左右。該河段是蘇皖兩省界河，北側(cè)和中島屬安徽省范圍，東、南、西三面歸江蘇省管轄。

汊河船閘設(shè)計(jì)為Ⅳ級(jí)，閘室尺度為200×23×4.0m，引航道水深3.5m，底寬40m。工程概算總投資約4.3億元。船閘工程由閘首、閘室、導(dǎo)航墻、引航道、靠船墩、漁道、人行橋、管理區(qū)等工程組成。汊河船閘在老船閘位置拆除重建，船閘中心線與老船閘中心線平行。上閘首為防洪閘首，上閘首下游邊線距老船閘上游邊線約51.4m。閘首及閘室布設(shè)總長(zhǎng)度259.7m，其中上閘首長(zhǎng)29.7m、閘室長(zhǎng)200m、下閘首長(zhǎng)度29.7m。兩閘首的寬度均為54m，口門寬度23m。引航道采用不對(duì)稱式布置，船舶進(jìn)出閘方式上、下行均為“曲線進(jìn)閘，直線出閘”。上游引航道直線度長(zhǎng)度為112.02m，下游引航道直線段長(zhǎng)度為122.66m。引航道由導(dǎo)航段和調(diào)順段組成，不設(shè)停泊段，引航道底寬取40m，引航道的最小彎曲半徑取200m，引航道水深3.5m。

上游引航道口門外左右兩側(cè)分別為滁河和清流河，清流河方向保持原狀，上游引航道中心線與滁河方向夾角為35。，設(shè)彎道連接，彎曲半徑200m；上游引航道中心線與清流河方向夾角為110。，設(shè)彎道連接，彎曲半徑75m，引航道內(nèi)側(cè)適當(dāng)拓寬；為方便清流河方向的船舶進(jìn)出船閘，在口門區(qū)設(shè)直徑106m的掉頭水域。下游引航道中心線與下游航道中心線夾角45。，設(shè)彎道連接，彎曲半徑200m，引航道內(nèi)側(cè)拓寬10m。為方便待閘船舶的停泊或編解，在船閘上下游布置停泊區(qū)，上游停泊區(qū)位于滁河航道的右岸，距上閘首約600m，長(zhǎng)200m，寬20m；下游停泊區(qū)位于航道左岸，距下閘首約350m處，受與下游G104汊河大橋的安全距離限制，長(zhǎng)180m，寬25m。上下游各設(shè)遠(yuǎn)調(diào)停泊區(qū)一處。

2 通航安全影響分析

2.1 規(guī)范性分析

汊河船閘設(shè)計(jì)要素除引航道直線段長(zhǎng)度、最小彎曲半徑等受環(huán)境條件限制需要采取相應(yīng)措施外，其他設(shè)計(jì)要素如有效長(zhǎng)度、寬度、門檻水深、輸水形式等符合規(guī)范要求，不需另外采取措施，設(shè)計(jì)代表船型[1]見(jiàn)表1。

表1 設(shè)計(jì)代表船型

Ⅳ通航建筑物設(shè)計(jì)最高通航水位采用20～10年洪水重現(xiàn)期，設(shè)計(jì)最低通航水位采用98%～95%多年歷時(shí)保證率[2]。對(duì)擬建船閘處節(jié)制閘上、下游水位站近40年資料系列分析，得到汊河閘上、汊河閘下10年一遇設(shè)計(jì)最高通航水位分別為11.70m、11.60m；考慮滁州新港設(shè)計(jì)低水位2.80m和汊馬段航道最低通航水位2.50m，按照要求取其低值2.50m作為擬建船閘閘下最低通航水位。綜上汊河船閘擬建船閘最高、最低通航水位（吳淞高程）采用值見(jiàn)表2。

2 .1 .1 引航道直線段長(zhǎng)度

引航道由導(dǎo)航段、調(diào)順段、停泊段組成[3]，其平面布置應(yīng)保證通航期間內(nèi)過(guò)閘船舶、船隊(duì)暢通無(wú)阻、安全行駛。汊河船閘上游引航道采用不對(duì)稱形式，下游引航道采用對(duì)稱式布置，船舶進(jìn)出閘方式上行均為“曲線進(jìn)閘，直線出閘”。

引航道總長(zhǎng)[3]：

表2 汊河閘上下游水位分析計(jì)算成果表

其中，l1為導(dǎo)航段長(zhǎng)度，l1≥Lc，式中 l1為導(dǎo)航段長(zhǎng)度，Lc頂推船隊(duì)為設(shè)計(jì)最大船隊(duì)長(zhǎng)，拖帶或單船為其中的最大船長(zhǎng)；l2為調(diào)順段長(zhǎng)度，l2≥Y1.512，0YLc；l3為停泊段長(zhǎng)度，l3≥Lc，當(dāng)引航道內(nèi)停泊的船舶、船隊(duì)數(shù)不止一個(gè)時(shí)，應(yīng)按需加長(zhǎng)。

根據(jù)規(guī)范計(jì)算得，引航道直線段需要總長(zhǎng)度按照500t級(jí)貨船船型計(jì)算得L=157.5～180m，按1000t級(jí)船型計(jì)算得L=192.5～220m。

根據(jù)船閘設(shè)計(jì)方案，因受制于場(chǎng)地限制，船閘引航道直線段由導(dǎo)航段、調(diào)順段組成，不設(shè)置停泊段，船閘上游引航道直線度長(zhǎng)度為108.63m，下游引航道直線段長(zhǎng)度為122.46m，均小于規(guī)范長(zhǎng)度要求，減少了船舶進(jìn)出閘航行調(diào)整時(shí)間，可能發(fā)生操縱不及時(shí)，碰撞船閘及其他船舶事件。運(yùn)營(yíng)期，船閘管理機(jī)構(gòu)應(yīng)加強(qiáng)過(guò)閘船舶調(diào)度和管理，建立應(yīng)急預(yù)案，并進(jìn)行演練，通過(guò)包括配備導(dǎo)助航設(shè)施在內(nèi)的多種措施，減小因地形、省界等條件限制造成的不利影響。

船閘應(yīng)按晝夜通航要求設(shè)置信號(hào)和標(biāo)志，并符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)信號(hào)和標(biāo)志的規(guī)定[3-5]。船閘閘區(qū)助航、導(dǎo)航設(shè)施等應(yīng)做到與船閘主體同步設(shè)計(jì)、同步建設(shè)、同步投入使用，并做好助航、導(dǎo)航設(shè)施的日常維護(hù)工作。建議汊河船閘按照表3配備助航、導(dǎo)航設(shè)施。

2 .1 .2 最小彎曲半徑和彎道加寬

Ⅳ級(jí)船閘引航道的最小彎曲半徑取4Lc，Lc取最大設(shè)計(jì)船長(zhǎng)45m，計(jì)算得最小彎曲半徑為180m，汊河船閘引航道最小彎曲半徑為200m＞180m，滿足規(guī)范要求。但小于兼顧船型1000t級(jí)船舶4倍船長(zhǎng)220m的要求，設(shè)計(jì)方案采取了內(nèi)側(cè)加寬10m的方法。

表3 汊河船閘導(dǎo)助航設(shè)施配布一覽表

根據(jù)規(guī)范，彎道加寬，當(dāng)彎道中心角大于35。時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加大[3]。

其中，Lc為設(shè)計(jì)最大船隊(duì)長(zhǎng)或最大船長(zhǎng)；R為最小彎曲半徑；B0引航道寬度。

上游引航道中心線與滁河方向夾角為35。，設(shè)彎道連接，彎曲半徑200m；上游引航道中心線與清流河方向夾角為110。，設(shè)彎道連接，彎曲半徑75m，引航道內(nèi)側(cè)適當(dāng)拓寬，根據(jù)規(guī)范計(jì)算得滁河方向m，方案取10m，滿足加寬值要求；清流河方向m，受場(chǎng)地限制無(wú)加寬空間，不符合相關(guān)要求，清流河下行船舶受到視野阻擋，因此，清流河船舶應(yīng)先駛?cè)氤由嫌瓮２磪^(qū)，再與滁河方向下行船舶一起排隊(duì)等候過(guò)閘。

2.2 水工模型試驗(yàn)

汊河節(jié)制閘除險(xiǎn)加固前，老船閘參與泄洪；汊河節(jié)制閘除險(xiǎn)加固后，設(shè)計(jì)流量為1610m3/s，滿足滁河流域二十年一遇的防洪標(biāo)準(zhǔn)。工程采用定床模型試驗(yàn)，研究節(jié)制閘的泄流能力、船閘不參與泄洪對(duì)河道的影響、船閘的通航水流條件。模型模擬范圍為：船閘上游至船閘交通橋軸線以上約1200m，下游至汊河大橋下約325m；節(jié)制閘上游至節(jié)制閘軸線以上約1000m，下游至汊河大橋下約325m；橫向模擬至大堤。模型模擬范圍總長(zhǎng)約2200m，總寬約1900m。模型按正態(tài)模型設(shè)計(jì)，模型比尺為80。

①設(shè)計(jì)洪水下，滁河與清流河來(lái)安河流量之比為60%:40%時(shí)，汊河節(jié)制閘過(guò)閘落差為0.152m，滁河與清流河來(lái)安河流量之比為40%:60%時(shí)，汊河節(jié)制閘過(guò)閘落差為0.120m。汊河節(jié)制閘泄流能力基本滿足設(shè)計(jì)條件行洪要求。

②各通航水位下，船閘上游航道口門區(qū)附近，最大表面流速介于0.51m/s～0.86m/s之間，在垂直于航向上的速度分量達(dá)0.29m/s～0.49m/s；船閘下游航道口門區(qū)附近，航道范圍內(nèi)最大表面流速介于0.72m/s～1.14m/s之間，水流在垂直于航向上的速度分量達(dá)0.41m/s～0.65m/s。

③上游航道口門區(qū)位于河道主流開(kāi)始向汊河河道轉(zhuǎn)向區(qū)域，航道與主流間的夾角較大，使航道口門區(qū)橫向流速超過(guò)規(guī)范要求。航道右邊線距右岸開(kāi)挖線約為50m，且航道右側(cè)區(qū)域水流條件較航道口門區(qū)水流條件好；下游航道口門區(qū)位于閘下水流主流區(qū)域，且與主流的夾角較大，使航道口門區(qū)橫向流速超過(guò)規(guī)范要求。

綜上，在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)洪水條件下，節(jié)制閘能夠滿足泄洪要求，汊河船閘不參與泄洪，在超標(biāo)準(zhǔn)洪水條件下，汊河船閘擇機(jī)輔助分洪；船閘上游引航道右側(cè)區(qū)域水流條件較航道口門區(qū)水流條件好，船舶應(yīng)盡量靠右側(cè)行駛；船閘下游引航道向右側(cè)拓寬10m，船舶應(yīng)盡量靠右側(cè)行駛；船閘運(yùn)營(yíng)期進(jìn)行流速觀測(cè)，上下游口門區(qū)橫向流速大于0.15m/s時(shí)，船閘停航。

3 船舶航行方案

鑒于滁河及清流河較為彎曲狹窄，汊河船閘設(shè)計(jì)船型及營(yíng)運(yùn)組織以單船最為適宜[6]。在運(yùn)行期，船閘管理單位應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，在上、下游停泊區(qū)設(shè)置紅綠燈裝置，當(dāng)顯示紅燈時(shí)船舶靠泊等候，當(dāng)顯示綠燈時(shí)船舶駛?cè)腴l室過(guò)閘。

3.1 船舶下行

下行船舶分為從清流河方向來(lái)船和滁河方向來(lái)船過(guò)閘下行駛?cè)氤酉掠巍?/p>

3 .1 .1 滁河方向來(lái)船下行

滁河方向下行船舶需要過(guò)閘時(shí)，首先應(yīng)在上游停泊區(qū)?？康群?，聽(tīng)從船閘管理人員的調(diào)度指揮。由于引航道直線段長(zhǎng)度較小，彎曲度較大，船舶駛?cè)胍降罆r(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制航速，注意避讓。

3 .1 .2 清流河方向來(lái)船下行

清流河下行船舶受到視野阻擋，航道水域范圍有限，無(wú)法提前看到船閘具體方位和其他船舶行駛情況，因此清流河上的船舶需行駛到船閘上游停泊區(qū)與滁河下行方向來(lái)船一起按順序排隊(duì)候閘，按船閘調(diào)度指令過(guò)閘。

3.2 船舶上行

滁河方向上行船舶需要過(guò)閘時(shí)，首先應(yīng)在下游停泊區(qū)?？康群?，聽(tīng)從船閘管理人員的調(diào)度指揮，船舶應(yīng)按秩序依次進(jìn)閘，不得爭(zhēng)搶過(guò)閘，出閘后按照各自的航路駛向滁河、清流河方向。

4 結(jié)論

①受地形、省界等條件限制，上下游引航道直線段較短，上游引航道與清流河航道之間的銜接半徑較小，上下游引航道與航道夾角均較大，為方便船舶進(jìn)出船閘，在上游引航道口門區(qū)設(shè)掉頭水域，以改善航行條件。下行清流河方向來(lái)船與滁河方向來(lái)船一起在上游停泊區(qū)排隊(duì)等候過(guò)閘，上行船舶出閘后按照各自的航路駛向滁河、清流河方向，進(jìn)出閘船舶通過(guò)閘區(qū)附近航道時(shí)，應(yīng)盡量靠右側(cè)行駛，減速慢行，注意避讓，確保安全。

②運(yùn)營(yíng)期，對(duì)節(jié)制閘泄水時(shí)上、下游引航道口門區(qū)的水流流速、流態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，引航道口門區(qū)橫向流速大于0.15m/s時(shí)，船閘停航，確保船舶過(guò)閘安全；運(yùn)營(yíng)期，對(duì)上下游引航道停泊區(qū)的水流流速、流態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，縱向流速大于0.5m/s時(shí)，停泊區(qū)內(nèi)禁止船閘?？俊?/p>

③船閘閘區(qū)設(shè)置助航、導(dǎo)航設(shè)施，并應(yīng)做到與船閘主體同步設(shè)計(jì)、同步建設(shè)、同步投入使用。