上海市內河非貨運航道通航凈空尺度研究

湯晨，于佳乾

1 研究思路

目前國家標準GB 50139—2014《內河通航標準》[1]和地方規范DG/TJ 08-2116—2012《內河航道工程設計規范》[2]中的通航凈空尺度，均針對貨運船舶提出，而貨運船舶與游覽船舶的差別很大。

1）航行條件差別大。與貨船相比，觀光游覽船舶以載人游覽為主，對航速要求低，對航運安全要求高。為確保安全，可限制其按規定航速航行（如阿姆斯特丹運河上橋區段游覽船限制航速為6 km/h），因此航行的要求（如自然條件、水流流速和船舶航速）與貨船不同。

2）船舶尺度和形狀差別大。由于尺度差別較大，因此航道的性質（限制性或非限制性）會發生變化，導致要求的航道尺度、跨河建筑物通航凈空尺度以及跨河方式均會發生變化。

3）船舶的操縱性不一致，對航道的要求也不一致。內河游覽船通常為雙槳雙舵或三舵，操縱方便，適合于在狹窄航道中航行，對于相鄰兩座橋梁之間的距離、航道轉彎半徑等常規技術要求與貨運航道不一樣，對特殊航段的處理方式也不一樣。如遇到航道急彎段，在沒有條件改變航道的前提下，可以通過航行規定和配套工程措施滿足游覽船安全通行需求。

4）航行需求不一致，對航道的設計參數選擇產生影響。貨運船舶一般需保證不間斷航行，因此需要適應較為復雜的航行環境。游覽船舶以水上觀光游覽為目的，在遇到不利于水上游覽的自然情況時（如航道水位過高導致橋下通航凈空不夠），可以選擇停航，因此在航道設計參數的選擇上可以更加靈活。

此外，由于非貨運航道一般穿越中心城區或鎮區，現有跨航道橋梁受兩側房屋和道路接坡限制，一般比較低矮，因此需要結合航道沿跨河設施情況合理確定通航尺度[3]。

綜上所述，本次研究按以下思路展開：

1）參考《內河航道工程設計規范》以及《內河通航標準》中關于航道通航凈空尺度的計算方法，并借鑒國外成功范例，在水上過河建筑物通航凈空尺度的計算中，引入船閘寬度及引航道寬度的計算方法，研究非貨運航道通航凈空尺度的計算。

2）對于局部的特殊區域或特殊不利航段，本次研究充分借鑒國外成功經驗，通過增設安全保障措施和交通指示設施等方法[4]，適當代替航道整治手段，并輔以船舶航行限制條件以滿足游覽船舶通航要求。

2 非貨運航道通航凈空尺度計算

根據跨河建筑物現狀及建設情況，結合船舶航速、導助航輔助設施建設等因素，分以下3種情況進行通航凈空尺度計算[5]。

1）常規情況：指新建或改建跨河建筑物的情況。

2）特殊情況：指已有跨河建筑物，遠期需改建，但近期受現狀建設條件制約暫不改建的情況。

3）極端困難情況：指已有跨河建筑物，無法進行改建的情況。

2.1 常規情況通航凈寬計算

考慮游覽船普遍吃水較小，斷面系數一般大于10，采用《內河航道工程設計規范》中“非限制性航道水上過河建筑物通航凈寬計算”公式進行計算，通航凈寬計算公式如下：

式中：Bm1為單孔單向通航凈寬，m；BF為船舶船跡帶寬度；Bm2為單孔雙向通航凈寬，m；駐Bm為船舶與兩側橋墩之間的富裕寬度，m，取駐Bm=0.5BF；b為上下行船舶會船時的安全距離，m，可取船舶寬度；Pd、Pu分別為下行、上行船舶偏航距，m，參照《內河航道工程設計規范》附錄D中喻級航道取值，對于開敞航道，考慮水流條件較差，按橫流0.3 m/s取值，對于閘控航道，考慮水流條件較好，按橫流0.1 m/s取值；茁為船舶航行漂角，（毅），閘控航道時遇耀喻級航道取 1.5毅耀2毅，本次研究考慮游覽客運船舶抗風浪能力較弱，從安全角度出發，取茁=2毅；Bs為船舶寬度；Lc為船舶長度。

對于上底寬b可取0.75倍通航凈寬計算值，若計算上底寬約（航道底寬+2）m時，通航孔應取矩形斷面。

2.2 特殊情況通航凈寬計算

對于已有跨河建筑物，當橋梁跨度受周邊建設環境約束，暫時不具備改建條件時，基于游覽船舶操控性好、對航速無過高要求且可控，在增設防護設施和引航設施、控制橋區航速6~8 km/h前提下[6]，可以按照以下公式計算（本公式借鑒JTJ 305—2001《船閘總體設計規范》引航道寬度計算公式），如圖1所示。

圖1 橋下通航示意圖（特殊情況）Fig.1 Schematic diagram of navigation under bridge(Exceptional case)

式中：駐b1為船舶之間的富裕寬度，m，駐b1=Bs；駐b2為船舶與岸之間的富裕寬度，m，取駐b2=0.5Bs。

特殊情況下，通航孔為矩形斷面。

2.3 極端困難情況通航凈寬計算

針對需要開通水上客運游覽航道但航道水上跨河建筑物難以改建（如古橋、鐵路橋）的情況，建議進行專項研究。基于橋梁墩柱結構較強、客運船舶操控性好、游覽船舶航速可嚴格控制在限制航速（6 km/h）下航行，在增設防護設施、引航設施、交通控制設施和單向通航組織的前提下，可按以下公式計算通航凈寬作為參考（本公式借鑒《船閘總體設計規范》閘室寬度計算公式）。極端困難情況單孔單向通航橋下通航示意圖見圖2。

計算公式如下：

圖2 橋下通航示意圖（極端困難情況）Fig.2 Schematic diagram of navigation under bridge(Extremely difficult circumstances)

計算公式如下：

式中：Bm為通航凈寬，m；駐B為富裕寬度附加值，m。當Bs臆7 m時，駐B逸1 m，當Bs躍7 m時，駐B逸1.2 m。

除上述要求外，橋梁通航孔布置還需同時滿足下列要求：

1）對于常規情況，橫流0.25 m/s臆V臆0.5 m/s時，水上跨河建筑物應一跨過河，且跨河建筑物通航凈寬應在式（1）耀式（3）計算值的基礎上適當加大，加大值可參照《內河通航標準》表C.0.3中喻級航道貨船取值。橫流超過0.5 m/s時，宜進行船模試驗確定通航凈寬加大值。

2）對于特殊情況，水上跨河建筑物區域航段除設置防護設施外，還應增設引航設施。

3）對于極端困難情況，水上跨河建筑物區域航段除設置防護設施、引航設施外，還應進行船模試驗等專題研究，對該航段船舶通航的安全性進行評估[7]。

2.4 通航凈高

根據上海市工程建設規范《內河航道工程設計規范》條文說明12.1.1，等外級航道上的水上跨河建筑物的通航凈高一般不小于3 m，條件困難時不小于2.5 m。

本次研究的航道為取消了貨運功能的低等級航道，參照等外級航道來考慮，對于常規情況、特殊情況及極端困難情況，非貨運航道水上跨河建筑物通航凈高一般不應小于3.0 m，條件困難時不小于2.5 m，同時新建橋梁梁底標高不低于航道現有橋梁最低梁底標高。

3 輔助措施

在通航條件較差航段，宜考慮增加以下措施，以進一步保障船舶航行安全。

1）限速通航。在通過水上跨河建筑物通航凈空尺度較差航段、極窄航段等時，應單船按限制航速通過該航段，以保證航行安全。限制航速與船舶性能密切相關，建議通過船舶操縱試驗確定。若不具備試驗條件時，限制航速取6 km/h為宜。

2）在航道轉彎航段，尤其是急彎航段，必要時應設置頂靠調頭板和防護設施，以減小船舶實際轉彎半徑，并保護船舶和護岸的安全。

3）在航道急彎航段、航道交匯口和通視條件差的航段，應設置反光鏡或交通控制設施，增強駕駛視野，引導船舶安全通航。

4）完善標志標牌等導航設施，如提示船舶與橋梁、急彎或極窄航段的距離等，便于船舶提前制動。

4 結語

隨著城市化的發展和貨運需求的轉變，上海非貨運航道仍將不斷增加，考慮貨運船舶與游覽船舶的差別，如仍按照原有航道等級確定航道通航凈空尺度，則對跨航道橋梁建設提出了較高的要求。考慮國內目前尚沒有針對非貨運航道通航技術尺度方面的相關規定的情況，借鑒相關規范，針對上海市內河非貨運航道通航技術尺度的計算進行了研究，在規范統一非貨運航道通航凈空尺度的同時，優化內河航道結構，合理拓展內河航道功能，同時為該類航道的日常管理等工作提供技術依據和支持。

本文對非貨運航道通航凈空尺度進行了初步探討，分為3種情況新建或改建跨河建筑物；遠期需改建，但近期受現狀建設條件制約暫不改建；以及已有跨河建筑物，無法進行改建。針對這3種情況分別對通航凈空尺度進行了分析，提出了相應的通航凈寬的計算方法及公式。成果可供管理部門作為非貨運航道上的跨河建筑物設計尺度參考。

[1]GB 50139—2014，內河通航標準[S].GB 50139—2014,Navigation standard of inland waterway[S].

[2]DG/TJ 08-2116—2012，內河航道工程設計規范[S].DG/TJ 08-2116—2012,Inland channel engineering design code[S].

[3] 施踐，賈曉明.上海市吁級以下內河航道規劃編制若干問題[J].水運管理，2013，35（12）：5-7.SHI Jian,JIA Xiao-ming.Issues on the planning of inland water原way channel below grade V in Shanghai[J].Shipping Management,2013,35(12):5-7.

[4] 蔣瑋.上海內河航道助航設施現狀分析[J].中國港灣建設，2015（8）：68-71.JIANG Wei.Status analysis on navigation aids of Shanghai inland waterway[J].China Harbour Engineering,2015(8):68-71.

[5] 劉虎，徐艷軍，艾萬政.天然彎曲河道跨河建筑物跨度確定方法[J].水運工程，2017（2）：67-70.LIU Hu,XU Yan-jun,Ai Wan-zheng.Determination method of span of construction crossing natural curve river[J].Port and Water原wayEngineering,2017(2):67-70.

[6] 張帥，衛家駿.內河航道航速限速分析[J].水運工程，2015（5）：165-167.ZHANG Shuai,WEI Jia-jun.Ship speed optimization in inland channel[J].Port and Waterway Engineering,2015(5):165-167.

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