平原地區(qū)船閘閘位布置特點與思考

華華

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我國地形分布總體呈西高東低的態(tài)勢，平原地區(qū)主要分布在東南沿江、沿海等區(qū)域。特定的地理位置、氣候特征造就了水系發(fā)達、河網(wǎng)密布的特點，也孕育了長江三角洲和珠江三角洲等內(nèi)河高等級航道網(wǎng)。

船閘是指為使船舶通過航道上有集中水位差的區(qū)段而設(shè)置的水工建筑物[1]。平原地區(qū)交通便利、航運發(fā)達，為滿足通航功能而修建了較多船閘。本文將通過一些工程實例，分析平原地區(qū)船閘閘位布置特點，總結(jié)一般要求和規(guī)律，為類似工程提供借鑒和參考。

1 平原地區(qū)船閘閘位布置特點與分類

相對于山區(qū)，平面地區(qū)地勢平緩，航道水位變幅和船閘設(shè)計水頭均較??；人口稠密、社會經(jīng)濟相對發(fā)達，建設(shè)船閘的外部制約因素較多；同時由于平原地區(qū)航道呈網(wǎng)的特點，還應(yīng)考慮船閘總體布置上的統(tǒng)籌以及航道改線的可能。

閘位布置直接關(guān)系到船閘的運行效率和樞紐綜合效益的發(fā)揮，根據(jù)平原地區(qū)的特點，總結(jié)了幾種常見的布置方式：

（1）新建船閘。由于新建航道、航道改線等原因，需新建船閘溝通上、下游水位或水系。

（2）擴建船閘。在既有船閘基礎(chǔ)上，擴建船閘的線數(shù)，并與既有船閘聯(lián)合調(diào)度。

（3）改建船閘。對既有船閘進行原址或移址的改建改造。

（4）與樞紐同步建設(shè)船閘。在建設(shè)水利和航運樞紐時，同步建設(shè)船閘工程。

2 新建船閘

新建船閘是由于航道開挖溝通了不同水系，或為克服航道上的水頭差而產(chǎn)生。船閘的軸線布置應(yīng)符合航道總體走向，船閘選址應(yīng)根據(jù)總體布置、外部條件、征地拆遷、工程投資等方面綜合比選確定。

新沂河處于江蘇省沂沭泗流域，是沂沭泗流域洪水東調(diào)南下導(dǎo)沂整沭工程中的南下入海河道，主要作用是泄洪、排澇和輸水灌溉。河道呈東西走向，河道主槽分別為南、北2 條泓道，總寬約2.0km。

鹽河老航道在新沂河南、北兩岸分別建設(shè)有鹽河南套閘、北套閘，套閘擔負著防洪、灌溉、航運以及向連云港市送水用水任務(wù)。沂南、沂北船閘是由于鹽河平交新沂河，為溝通兩大不同水系設(shè)置的船閘。兩座船閘的閘位布置受制于與鹽河航道線位的總體走向。在航道整治工程中，航道與新沂河平交共選擇3 條線位方案，分別為東線方案、中線方案及西線方案（圖1）[2]。

圖1 航道線路及沂南、沂北船閘方案比選示意圖

中線方案雖然利用了鹽河老線，線位走向較為順暢，但由于施工期間影響了既有套閘的灌溉、送水和航運功能，運行期間還需對灌溉、送水等功能進行補償，所以不作為推薦方案；東線、西線方案較為相似，但西線方案改變了現(xiàn)有水系，需增加沂南小河立交，且工程投資費用也相對較高。經(jīng)過綜合分析對比，推薦東線方案，并在該線位上新建沂南、沂北船閘兩座對口船閘。

3 擴建船閘

既有船閘通過能力不足，或者船閘級別不滿足船舶通行要求，在保留既有船閘的基礎(chǔ)上，對船閘進行擴建。

擴建船閘的閘位一般可選擇布置在樞紐的左岸或右岸，對于樞紐內(nèi)部具備足夠空間的，也可選擇布置在樞紐中部?？筛鶕?jù)樞紐的現(xiàn)狀條件和規(guī)劃情況，選取若干處具有代表性的閘位進行綜合比選。

施橋船閘位于京杭運河徐揚段入江口門處，是京杭運河徐揚段自下而上的第一個通航樞紐，由于船舶通過量逐年遞增，需擴建船閘，以減少過閘船舶的待閘時間，緩解施橋船閘的通航壓力，確保京杭運河通行順暢。

既有施橋一、二線船閘規(guī)模分別為20m×230m×5m、23m×230m×5m，運行狀態(tài)良好，通過能力較強，予以保留，考慮擴建施橋三線船閘，以提升通過能力。

施橋一、二線船閘中心距為150m，兩船閘上閘首上游側(cè)邊緣齊平。船閘東側(cè)有水利防洪排澇用的翻水河，中心距約250m，翻水河上設(shè)有水利節(jié)制閘1 座。針對施橋船閘樞紐現(xiàn)狀，船閘閘位方案擬定2 個，位于一線船閘西側(cè)的西方案和二線船閘東側(cè)的東方案[4]（圖2）。

圖2 施橋三線船閘閘位比選布置圖

西方案閘位于一線船閘西側(cè)，與一線船閘平行，中心線間距為100m，該閘位引航道布置順暢，易于施工，征地較少，但是拆遷量較大，企業(yè)拆遷難度較高；②東方案閘位于二線船閘和翻水河之間，與二線船閘平行，中心線間距為110m，該閘位拆遷量較少，但是總體線型偏離京杭運河主航道，引航道直線段長度較短，口門區(qū)受節(jié)制閘排水影響，并與翻水河總體規(guī)劃有沖突。

考慮到西方案總體線形順暢、雖然拆遷量較大，但工程投資較為節(jié)省，受節(jié)制閘排水影響小，且與水利規(guī)劃無矛盾，推薦閘位西方案。

4 改建船閘

部分船閘由于建設(shè)年代較久遠，閘況較差，不能滿足通航需求；或由于船閘規(guī)模較小，不符合現(xiàn)有或未來航運發(fā)展的要求，可選擇拆除老船閘，建設(shè)新閘。

改建船閘一般選擇原址改建，以盡量減少征地拆遷。但部分船閘由于現(xiàn)場條件較為復(fù)雜，或船閘等級提升后，引航道寬度和長度不能滿足布置要求，也可因地制宜地選擇移位改建。

通揚線運東船閘地處江蘇省高郵市，位于通揚線起點，京杭運河的東岸。老運東船閘規(guī)模較小，不能滿足航運發(fā)展的需求，加之船閘運行多年，導(dǎo)致船閘運轉(zhuǎn)件、閘室墻體、主導(dǎo)航設(shè)施等構(gòu)筑物磨損嚴重，存在安全隱患，擬對老船閘進行改建。

通揚線約7km 航道穿越高郵城區(qū)，周邊房屋較密集，為了分析船閘改建方案，對航道的總體走向進行分析研究，提出了三條線路方案（圖3）：①中線方案航道利用現(xiàn)有通揚線航道進行拓寬，航道整治里程9.5km；②南線方案航道利用南澄子河進行拓寬，航道整治里程13.9km；③北線方案航道利用東平河、澄潼河進行拓寬，航道整治里程17.6km。經(jīng)分析對比，中線方案雖然拆遷面積較多，但由于利用老通揚線擴寬，征地面積較少，改建橋梁數(shù)量少，且航道里程短，工程投資相對節(jié)省，作為推薦的航道線路方案[5]。

圖3 運東船閘所在航道線路比選示意圖

根據(jù)推薦的航道線路，結(jié)合船閘周邊建設(shè)條件，采用拆除老船閘，原位改建船閘的建設(shè)方案，船閘主體在跨閘公路橋軸線上向北移28.5m，新建船閘與老船閘中心線偏角3°，新建下閘首下游面與公路橋中心線距離20.0m。由于船閘距離京杭運河較近，無足夠空間布置上游停泊錨地，擬采用躉船結(jié)構(gòu)，將其布置在北側(cè)京杭運河左岸（圖4）。

圖4 運東船閘閘位布置圖

5 與樞紐同步建設(shè)船閘

船閘與樞紐同步建設(shè)應(yīng)首先確定樞紐的選址。樞紐的選址應(yīng)符合河流綜合利用的要求，一個優(yōu)良的壩址或閘址，可以為樞紐和船閘的總體布置提供良好的建設(shè)條件。

樞紐選址確定后，應(yīng)綜合建設(shè)條件和樞紐功能要求等，進行樞紐的總體布置，確定船閘與樞紐其他構(gòu)筑物的布置方式，明確船閘軸線。

船閘的軸線宜首先考慮通航條件和要求，軸線宜與壩軸線正交；船閘不應(yīng)布置在通航期泄水和過水建筑物之間；以通航功能為主的河道，船閘應(yīng)布置在主航道側(cè)?？筛鶕?jù)航運遠期發(fā)展規(guī)劃，預(yù)留具備擴建船閘的位置。

德勝河魏村樞紐地處江蘇省常州市，位于德勝河入江口處，老樞紐由船閘、節(jié)制閘和泵站組成。由于樞紐建設(shè)時間較早，規(guī)模偏低，長期負荷運轉(zhuǎn)損傷嚴重，需對老樞紐進行拆除重建。

為滿足船閘引航道長度要求，避開長江熱能電廠、玻璃鋼造船廠等大型企業(yè)，同時考慮施工期利用老樞紐通航、導(dǎo)流，將新建樞紐軸線向內(nèi)河側(cè)整體遷移約500m。

新建樞紐魏村軸線垂直于德勝河，船閘、節(jié)制閘及泵站自東向西一字排開?？紤]到樞紐以通航功能為主，故將一、二線船閘布置在德勝河主航道處，節(jié)制閘和泵站布置在船閘西側(cè)，節(jié)制閘居中，于船閘之間采用隔水墻分隔，兩者間距25m，泵站緊鄰西側(cè)岸邊。泵站、節(jié)制閘與西側(cè)（二線）船閘中心線距離分別為125.8m、74.4m。（圖5）

圖5 魏村樞紐布置圖

6 總結(jié)

（1）總結(jié)了平原地區(qū)船閘工程的特點和規(guī)律，將閘位布置方式分為4 類，即新建船閘、擴建船閘、改建船閘和與樞紐同步建設(shè)船閘，并列舉實際案例，以供借鑒和參考。

（2）新建船閘，由于航道開挖溝通了不同水系，或為克服航道上的水頭差而需新建船閘，以新沂河沂南、沂北船閘為例予以說明。

（3）擴建船閘，既有船閘通過能力不足，或者船閘級別不滿足船舶通行要求，需在保留既有船閘的基礎(chǔ)上，對船閘進行擴建，以京杭運河施橋三線船閘為例予以說明。

（4）改建船閘，部分船閘由于建設(shè)年代較久遠，閘況較差，不能滿足通航需求；或由于船閘規(guī)模較小，不符合現(xiàn)有或未來航運發(fā)展的要求，可拆除老船閘建設(shè)新閘，以通揚線運東船閘為例予以說明。

（5）與樞紐同步建設(shè)船閘，在建設(shè)水利和航運樞紐時，同步建設(shè)船閘工程，以德勝河魏村樞紐為例予以說明。