金沙江向家壩樞紐河段航道助航設(shè)施配布設(shè)計的研究

陳誠 凌德貴 曾旻

摘 要：結(jié)合向家壩樞紐河段航道助航設(shè)施配布實例，介紹具有通航功能的水電樞紐河段功能性水域、內(nèi)河助航標(biāo)志的種類、功能及配布方式、特點，總結(jié)了樞紐河段助航設(shè)施配布的經(jīng)驗，為其他類似樞紐工程在助航設(shè)施設(shè)計方面提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：樞紐航道;助航設(shè)施;配布設(shè)置;

中圖分類號：U644? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2020）09-0067-03

近年來，水電樞紐的建設(shè)在實現(xiàn)非化石能源發(fā)展目標(biāo)中起著舉足輕重的作用，其中梯級水電樞紐的建設(shè)對航運發(fā)展很明顯會帶來兩個方面有利影響：一方面樞紐建設(shè)渠化河道在上游形成深水庫區(qū);另一方面梯級樞紐通過多級電站的蓄水調(diào)度，可有效增加下游河段在枯水期的流量，增大航道水深。

然而在具有通航功能的水電樞紐在進(jìn)行通航設(shè)施設(shè)計及基礎(chǔ)建設(shè)中，通常通航建筑物的航道尺度、水工結(jié)構(gòu)等是公眾廣泛注重的焦點，而作為配套使用的助航設(shè)施并沒有得到充分的重視。但助航設(shè)施是航道基礎(chǔ)建設(shè)中的必要配套措施，“安全、高效、暢通”等樞紐通航建筑物的功能價值對助航設(shè)施的配布提出了更高的要求。

1工程概況

1.1 樞紐河段水域布置現(xiàn)狀

1.1.1 樞紐上下游錨地（停泊區(qū)）的設(shè)置

向家壩樞紐河段上游共設(shè)置2處船舶?？奎c，一為大壩上游新灘壩待閘錨地、一為升船機上游引航道臨時?？繀^(qū)（浮式鋼躉船）;樞紐河段下游亦設(shè)置有2處船舶?？奎c，一處為下游引航道臨時?？繀^(qū)（靠船墩），一處為下游三塊石規(guī)劃錨地。

上游待閘錨地距大壩約2.5km，距上游引航道臨時?？繀^(qū)約2km。采用順岸布置10個靠船墩，并在靠船墩上游側(cè)設(shè)置3列共9個、下游側(cè)設(shè)置1列共3個地牛。升船機上游引航道內(nèi)的船舶臨時?？繀^(qū)為一浮式鋼躉船，位于引航道左側(cè)。升船機下游引航道內(nèi)的船舶臨時停靠區(qū)為12個靠船墩，位于引航道左側(cè)，墩上設(shè)置系船柱，供船舶在不同水位條件下系纜。

下游三塊石規(guī)劃錨地離升船機下游引航道口門區(qū)約5.5km，距壩約7km位置。擬采用順岸布置靠岸系泊的方式，沿岸布置8列、每列3個、共24個地牛。

1.1.2? 水上管理區(qū)和禁航區(qū)的劃定

為確保水電樞紐生產(chǎn)安全及船舶過壩的通航安全，在上下游水域設(shè)置了水上管理區(qū)和禁航區(qū)。

（1）水上管理區(qū)的設(shè)置。樞紐水上管理區(qū)是對擬通過向家壩升船機的船舶進(jìn)行安全檢查、防止未經(jīng)批準(zhǔn)通過的船舶接近向家壩水電站樞紐的緩沖水域。

（2）樞紐禁航區(qū)的設(shè)置。禁航區(qū)的設(shè)置是為了防止船舶過于靠近樞紐泄洪建筑物，引起失控撞擊大壩、電站進(jìn)水口的風(fēng)險，對泄洪建筑物的運行安全和船舶自身安全造成威脅。

1.2壩上航道布置

樞紐上游引航道布置于河心靠左側(cè)，長度約500m，采用向左側(cè)單向擴(kuò)寬的型式，航道中心線與壩軸線垂直，從壩軸線向上游依次布置導(dǎo)航段、調(diào)順段、停泊段，引航道，基本寬度為40.00m。導(dǎo)航段建筑物由主導(dǎo)航堤及靠船設(shè)施組成，主導(dǎo)航堤采用鋼質(zhì)浮式結(jié)構(gòu)，設(shè)置于升船機上游引航道右側(cè)，其長度為120.00m（含兩端固定結(jié)構(gòu)）。

上游引航道以上至新灘壩碼頭航段隨著水域的展寬，航道亦隨之逐步擴(kuò)展。

1.3壩下航道布置

升船機下游引航道布置在升船機下閘首的下游端，為向左側(cè)單向擴(kuò)寬的型式，向下游依次布置導(dǎo)航段、調(diào)順段、停泊段，然后與下游主航道銜接。輔助閘首以下引航道總長658.00m，上段寬度為40.00m，圓弧段和口門處加寬至60.00m。引航道右側(cè)為混凝土重力式結(jié)構(gòu)的導(dǎo)航墻;左側(cè)停泊段布置有4 個靠船墩，沿原泄水渠岸邊順岸另布置了8 個靠船墩供停泊區(qū)內(nèi)船舶靠泊。

下游引航道口門以下至金沙江公路大橋河段兩岸均建有護(hù)岸，左岸岸線較順直，此段河寬約250m，航道寬度由引航道口門處的60m逐漸擴(kuò)展到約130m。

1.4 跨臨河建筑物

向家壩樞紐壩址附近的跨河建筑物主要有下游金沙江公路大橋和安邊鐵路大橋。臨河建筑物主要有壩上錨地、上游翻壩碼頭、水庫管理碼頭、下游取水泵站、大件碼頭、水富港碼頭以及橫江口下游的有小岸頊碼頭、國網(wǎng)公司碼頭、燒瓦論碼頭等。

2 設(shè)計思路

2.1? 總體規(guī)劃

根據(jù)向家壩升船機的布置及運行工藝，自上游引航道連系墩至下游引航道輔助閘首之間的航段為單向通行控制航段，上游引航道連系墩以上及下游引航道輔助閘首以下段為雙向通行航段。

對于單向通行控制段的航道，通行船舶只需遵循升船機通航信號（燈）及語音廣播系統(tǒng)的指揮調(diào)度，依次順序通過。對于雙向通行航段，航道布置及船舶航路就需要根據(jù)待閘錨地、引航道及靠泊設(shè)施的布置情況、航道水流條件以及船舶操縱特點等綜合確定，通過助航設(shè)施予以明確揭示。

2.1.1 樞紐河段航道等級與航標(biāo)配布類別

鑒于樞紐河段航道建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)需要與上下游地方航道的規(guī)劃建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)相適應(yīng)，且要滿足未來夜航的要求，故樞紐河段航標(biāo)等航道助航設(shè)施應(yīng)按Ⅲ級航道標(biāo)準(zhǔn)、一類航標(biāo)配布類別建設(shè)。

2.1.2 設(shè)標(biāo)寬度與設(shè)標(biāo)水深

航標(biāo)的最小設(shè)標(biāo)寬度及水深一般與航道尺度一致。本樞紐工程升船機引航道為人工航道，其尺度受導(dǎo)航建筑物布置及結(jié)構(gòu)限制，因此不宜再設(shè)置浮標(biāo)等水上航標(biāo)占據(jù)有效航寬。

2.1.3? 設(shè)標(biāo)間距

按照同側(cè)設(shè)標(biāo)間距既滿足白天對標(biāo)體、頂標(biāo)形狀和表面色的識別，又滿足船舶夜間航行對燈光信號識別的需要，本樞紐工程同側(cè)相鄰兩座岸標(biāo)間距不宜大于1km，同側(cè)相鄰兩岸浮標(biāo)或相鄰的岸標(biāo)與浮標(biāo)間距不宜大于0.8km，遇特殊環(huán)境時航標(biāo)設(shè)標(biāo)間距宜適當(dāng)加密。

2.1.4 岸標(biāo)設(shè)置高程

為防止所配布設(shè)置的岸標(biāo)被淹沒并避免庫岸掏刷對岸標(biāo)基礎(chǔ)的不利影響，本工程岸標(biāo)應(yīng)設(shè)置在最高通航水位之上5m左右，即樞紐上游岸標(biāo)設(shè)置高程約為385m，樞紐下游岸標(biāo)設(shè)置高程約為282m，并根據(jù)標(biāo)位處的地形條件適當(dāng)調(diào)整。

2.2? 配布方案與主要特點

2.2.1? 航行標(biāo)志配布

根據(jù)樞紐河段航道布置及總體規(guī)劃，升船機上下游布置為河心航道，船舶航路以習(xí)慣航法為主，航標(biāo)標(biāo)志主要配布側(cè)面標(biāo)。

2.2.1.1樞紐上游

樞紐上游航道自上引航道連系墩至水上管理區(qū)上界限長約3km河段兩側(cè)共配布7對側(cè)面標(biāo)，標(biāo)示航道界限。這些標(biāo)志自上游錨地向下逐漸縮小設(shè)標(biāo)寬度，至上引航道躉船停泊段位置處的航道寬度為90m，至上引航道連系墩處的航道寬度為40m。側(cè)面標(biāo)志所標(biāo)示出的航道右邊界較平直，與升船機上游引航道浮堤平順銜接，航道左側(cè)邊界則向左岸擴(kuò)寬，并與躉船前沿平順銜接。

由于樞紐上游河段水深較大（河心近百米），對于拋設(shè)浮標(biāo)不利，故除因航道布置需要，在上引航道近壩段須設(shè)置浮標(biāo)外，所配布航標(biāo)盡量采用岸標(biāo)。同時，岸標(biāo)布設(shè)需考慮在突出岸線以及抓點吊向標(biāo)位，以利于增強助導(dǎo)航效能。

此外，為明確標(biāo)示上游引航道進(jìn)出口位置，在導(dǎo)航堤上可配布設(shè)置塔形示位標(biāo)1座。

2.2.1.2樞紐下游

升船機下游引航道段由于本身航道尺度較小，且左側(cè)布置有靠船墩，右側(cè)有導(dǎo)航墻，故在引航道內(nèi)不宜設(shè)置航標(biāo)，船舶可按照通航調(diào)度指揮信號循導(dǎo)航建筑物航行即可。而從下游引航道出口至橫江河口段可配布17座側(cè)面標(biāo)，包括金沙江大橋和安邊鐵路大橋橋區(qū)水上航標(biāo)。

此外，還在升船機下游引航道出口處右岸導(dǎo)航墻端部可配布設(shè)置塔形示位標(biāo)1座。

2.2.2 信號標(biāo)志配布

本樞紐的信號標(biāo)志包括界限標(biāo)和鳴笛標(biāo)。

為標(biāo)示出樞紐交通管制河段范圍，在設(shè)計劃定的水上管理區(qū)上下斷面各設(shè)置界限標(biāo)志1座。

為提示船舶進(jìn)入樞紐水上管理區(qū)和進(jìn)出升船機引航道時鳴笛，以引起其他航行船舶及通航調(diào)度部門的注意，本工程在上游距壩約3km的航道右岸（下水船舶進(jìn)入管制區(qū)方向）、下游距壩2.1km的航道左岸各設(shè)置鳴笛岸標(biāo)1座，同時在上游引航道口門區(qū)左岸、下游引航道口門區(qū)左岸也各設(shè)置鳴笛岸標(biāo)1座。

2.2.3 交通安全標(biāo)志配布

本樞紐工程設(shè)計的交通安全標(biāo)志包括禁航區(qū)警戒標(biāo)志（注意危險標(biāo)志）、限制船舶尺度禁令標(biāo)志、錨地提示標(biāo)志和航道里程牌4種。

目前，在現(xiàn)有內(nèi)河航標(biāo)及交通安全標(biāo)志體系中尚無專門針對樞紐禁航區(qū)的標(biāo)志類型，因而本工程擬在樞紐上下游3個禁航區(qū)的上下界限處岸坡上設(shè)置禁航區(qū)警戒標(biāo)牌3塊，并配合引航道航行標(biāo)志連線共同標(biāo)示禁航區(qū)水域范圍和界限。

2.2.4? 橋涵標(biāo)配布

樞紐下游有金沙江公路大橋和安邊鐵路大橋，兩橋相距約1.5km。而兩座大橋均滿足《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的內(nèi)河Ⅲ-（3）級過河建筑物通航凈空尺度要求（要求最小通航凈空高度為10m，雙向通航孔的通航凈寬110m）?？紤]到向家壩升船機航道夜航需求，在金沙江公路大橋和安邊鐵路大橋上按《內(nèi)河助航標(biāo)志》要求完善了橋涵標(biāo)（燈）及橋柱燈的設(shè)置。

2.2.5? 其他特殊輔助標(biāo)識設(shè)置

樞紐上、下游的靠船墩設(shè)施，為便于通航船舶識別、定位和通航管理，同時滿足夜航需要，均設(shè)置了編號牌和夜間燈光標(biāo)識。

3 結(jié)論與建議

3.1 改善通航環(huán)境，提供航運效率

航道助航設(shè)施的配布，使樞紐水域功能劃分更清晰，航道界限更明確，船舶航路航法更規(guī)范，同時建成后這些助航設(shè)施標(biāo)體醒目、標(biāo)燈明亮、助航效能顯著，給船舶在壩區(qū)水域及通航建筑物上下游航道的航行及安全過壩提供了可靠保障，可有效降低水上交通事故發(fā)生幾率和風(fēng)險。

3.2 合理合規(guī)，準(zhǔn)確有效

樞紐河段航標(biāo)配布應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)《內(nèi)河助航標(biāo)志主要外形尺寸》等規(guī)范要求，安全警示標(biāo)牌應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)《內(nèi)河交通安全標(biāo)志》的要求，結(jié)合樞紐工程的需求，合理配布。航標(biāo)配布方案應(yīng)能有效引導(dǎo)船舶通過樞紐，交通安全標(biāo)志的設(shè)置應(yīng)能向船舶傳達(dá)準(zhǔn)確的交通安全信息，保障樞紐通航安全。

3.3 技術(shù)先進(jìn)，設(shè)備成熟

樞紐河段航標(biāo)、標(biāo)牌等助航設(shè)施的結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選擇、設(shè)備選型均可利用長江航道多年來建設(shè)成果，采用經(jīng)過實際驗證的助航效能好、維護(hù)成本和難度均較低的成熟技術(shù)。

3.4 經(jīng)濟(jì)實用，兼顧發(fā)展

樞紐河段航道助航設(shè)施的建設(shè)方案應(yīng)經(jīng)濟(jì)實用，節(jié)約投資，并結(jié)合航道發(fā)展規(guī)劃，盡量作為永久性通航配套設(shè)施保留考慮，同時也要為后續(xù)發(fā)展留出空間。

4 結(jié)語

水電樞紐通航條件復(fù)雜，船舶安全航行通過樞紐只能依靠助航設(shè)施的引導(dǎo)，因此，如何合理地設(shè)置助航設(shè)施是樞紐河段航道設(shè)計的重中之重。本文中提到的金沙江向家壩樞紐近壩河段港口、碼頭及跨臨河建筑物較多，船舶作業(yè)、航行、停泊相互影響，近壩段航道的通航環(huán)境更顯復(fù)雜敏感，通過對其樞紐通航河段助航設(shè)施的配布設(shè)計進(jìn)行研究，從航道布置、功能區(qū)劃分、配布方案等多方面進(jìn)行了綜合性分析，對其它樞紐河段航道導(dǎo)助航設(shè)施設(shè)計具有一定的參考意義 。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]GB5863-93，內(nèi)河助航標(biāo)志[S]

[3]GB13851-2008，內(nèi)河交通安全標(biāo)志[S]

[4]JTJ287-2005，內(nèi)河航道維護(hù)技術(shù)規(guī)范[S]