漢北河新溝樞紐二線船閘平面布置方案研究

吳國君　羅海程　胡峰軍　黃勇

摘 要：漢北河新溝二線船閘是漢北河航線進出漢江航道的通航建筑物。針對二線船閘布置面臨布置場地狹窄、位于彎道河段且上、下游有跨河橋梁限制等難點問題，結合自航船模試驗研究進行分析，提出合理的布置方案。

關鍵詞：船閘總平面布置;船模試驗;優(yōu)化布置

中圖分類號：U612? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）05-0070-02

漢北河航線是漢江的一級支流，是漢北河流域石膏、鹽化工產(chǎn)品和農(nóng)產(chǎn)品運輸?shù)闹匾ǖ馈?/p>

新溝樞紐位于漢北河河口，距漢江河口約55km。新溝樞紐主要由節(jié)制閘和船閘組成，船閘為漢北河航線進出漢江航道的主要通航建筑物。老新溝船閘已經(jīng)達到了使用年限，運行安全得不到保證，對船閘進行維修已不能解決問題，需建設新溝二線船閘。同時水利部門對節(jié)制閘進行改造。

1 工程概況

新溝樞紐是集排澇、灌溉、防洪、抗旱、通航等功能于一體的多功能水利樞紐工程。位于漢北河出口上游1.5km。上距漢北河公路橋0.9km，下距漢丹鐵路橋1km。

1.1河勢及地質(zhì)

樞紐工程區(qū)屬漢北河Ⅰ級階地，微地貌為河灘地貌，河床季節(jié)變化性大。擬建場地地形起伏變化較大，處地面標高12.70～29.90m，相對高差約17.20m左右。揭露的地層主要為素填土，其下主要為第四系全新統(tǒng)沖積（Q4al）及沖洪積（Q4al+pl）成因的粘性土、粉砂、礫砂及圓礫層。

1.2水文

漢北河為人工控制的排洪渠道，新溝閘上游水位主要受漢北河上游來水影響，新溝閘下水位受上游來水和漢江水位的影響。根據(jù)閘上下游水文站多年實測水位和流量資料統(tǒng)計分析計算船閘設計水位詳見表1。

2 船閘平面布置的通航問題研究

2.1船閘平面布置方案

船閘布置在節(jié)制閘和既有船閘之的隔流島上，船閘軸線距節(jié)制閘中心線86.6m，船閘縱軸線垂直于樞紐軸線。如圖1所示。

2.2 船閘布置特點分析

船閘主體結構布置在節(jié)制閘上游側(cè)，船閘下閘首位于新建節(jié)制閘的擋水線上。船閘引航道平面布置為不對稱式，曲線進閘、直線出閘。由工程的建設性質(zhì)、建設位置及設計方案布置圖可以看出，新溝二線船閘的平面布置難度較大，主要體現(xiàn)在以下兩個方面：

（1）布置場地狹窄，可供調(diào)整范圍有限;

（2）漢北河公路橋距上游引航道口門距離短，上游引航道連接段航道布置由兩個反向彎構成，且兩反彎之間過渡段短。

2.3 布置方案通航條件研究

結合1：100的定床模型試驗，利用遙控自航船模擬設計船型為1000t級貨船和一頂二駁500t級船隊在各工況下通航情況。

經(jīng)試驗研究，上游航線與水流最大交角達到30°，口門區(qū)最大橫向流速0.45m/s。通過船模試驗航行的最大舵角18°、最大漂角不超過4°，口門區(qū)最大漂角有所減小，仍達到14°，船模駛?cè)胍降赖暮綉B(tài)差，存在安全隱患。下游航線引航道口門區(qū)斜流與航線最大交角12°～17°，局部最大橫向流速不超過0.40m/s。根據(jù)規(guī)范要求[1]，各種工況下，設計方案的下游引航道口門區(qū)及連接段均滿足航行要求。但水位較低時，在引航道出口轉(zhuǎn)彎處，受斜流影響，橫漂距較大，需要謹慎駕駛。

2.4平面布置方案優(yōu)化

根據(jù)試驗情況，對平面布置方案進行如下優(yōu)化：船閘整體向下游移動107.4m，同時上下游隔流堤長度均減短32m，上游引航道隔流堤頭部以上及臨河側(cè)高程超過上游引航道底高程17.15m的部位全部疏挖至17.15m。上游隔流堤頭部與上游公路橋之間距離增大到520m左右，上游連接段航道布置相對于原方案彎曲半徑增大到640m左右，同時對下游河道與下游引航道口門銜接部位進行疏挖，以1：10坡度與下游航道底高程11.35m平順銜接，以利下游引航道口門區(qū)水流條件。優(yōu)化布置如圖2。

經(jīng)以上優(yōu)化后，上游連接段航道與水流最大交角減小到22°，航線局部橫向流速進一步減小，基本可滿足各種工況通航。下游航道亦滿足通航要求。

3 結語

漢北河新溝二線船閘平面布置受已建老節(jié)制閘、跨河橋梁及河勢影響，可利用空間很小，難度較大?；诠こ痰奶攸c，在不改變設計方案整體布局的前提下，研究提出了將船閘整體下移、縮短隔流堤、增大上游引航道彎道半徑，并對上下游引航道進行合理疏挖的優(yōu)化方案是合適的，可為類似工程提供借鑒。

參考文獻：

[1]中交水運規(guī)劃設計院. 船閘總體設計規(guī)范： JTJ305-2001[s].北京：人民交通出版社.

[2]胡峰軍.漢北河新溝二線船閘工程施工圖報告[R].武漢：湖北省交通規(guī)劃設計院股份有限公司，2016.

[3]賀暉. 漢北河新溝二線船閘模型試驗報告[R].長沙：長沙理工大學，2016.