新型樁基導流屏改善船閘下游口門區通航條件效果分析

關綱要

（湖北漢江王甫洲水力發電有限責任公司， 湖北 襄陽 441000）

伴隨著社會經濟的發展，水利樞紐工程得以發展。但是在天然河道上修建水利樞紐工程之后，船閘上游和下游的引航道與河流之間相連接的口門區和連接段，就成為了船舶駛進巷道、駛出巷道的咽喉部位。在這種情況下，該咽喉部位水流條件的好壞，就直接對其通航能力產生嚴重的影響，關系著船舶駛進巷道、駛出巷道的安全與否。但是，由于水利樞紐工程的影響，船閘下游口門區常常出現較大的斜流和回流現象，很難滿足船舶的通航條件。因此，必須要修建各類建筑物，以改善該地區的通航條件。

1 船閘下游口門區通航建筑物概述

為了進一步改善船閘下游口門區的通航能力，以滿足船舶進出巷道的安全需求，我國均是采用修建輔助建筑的方式進行解決。就目前而言，主要有導航提、導流墩、丁壩潛壩等。

導航提：國內外應用最多的輔助建筑物。通過在導航提的適當位置進行開孔，可使得杭道內水體與主流的大面積相對穩定的水域之間實現相通的現象，進而削弱航道內部的水體波動。同時，通過這一建筑，對波動的衰減和擴散進行了加速。

導流墩：也常常被應用到口門區通航水流條件的改善過程中，主要是利用該建筑物，阻；流口門區的斜流和回流，進而使得進入到該區域的水流動量、水流主動力出現減少的趨勢。在具體利用該建筑的時候，主要是通過對最后一個墩頭處的斜流進行觀測，并以此為依據，總結出導流墩長度與間距之間的比例關系，進而使得斜流與主流兩者之間的夾角達到最小的范圍之內。

丁壩潛壩：也是改善口門區通航水流條件最為常用的建筑物之一，通過該建筑物，可促使水流與航跡線之間的夾角變小，并使得該區域的水流變得更加平順，進而減少了不良的流態，改善了通航條件。

在實際的口門區通航水流條件的改善工程中，還有很多形式，例如：修建浮堤、拓寬河道過流斷面、樁基導流屏等。在眾多的改善措施中，樁基導流屏屬于一種新型的導流建筑，并且在具體的應用過程中，具有結構穩定、改善斜流效果好、便于后期維護等，具有顯著的應用優勢[1]。

2 新型樁基導流屏改善船閘下游口門區通航條件效果

為了進一步研究新型樁基導流屏改善船閘下游口門區通航條件效果，筆者特意選擇五強溪樞紐工程作為研究對象。

1、工程概況

五強溪樞紐位于湖南省沅陵縣境內，下游導航強堤長度約為274.6m，門口區域寬度為50m，下游最低的通航水位為49.99m。該巷道與1995年2月開始正式通航。但是鑒于該河流所處的地理位置比較特殊，屬于典型的山區河流，通航條件受到河道邊界條件、樞紐運行等因素的影響下，口門區通航能力較差。

結合相應的研究數據顯示，導致該船閘下游引導到口門區通航能力較低的原因主要是：該地區下方深槽集中水流，且下游導流堤比較短，僅僅只有275m。他同時，受到該河流下游河寬逐漸收縮、河道左側為深槽、河道右側為變灘的特殊河床形態，以至于口門區橫流、回流的流速出現過大的現象，進而致使其通航能力低下。

2、船閘下游口門區通航條件改善效果分析

（1）初始設計方案研究

為了進一步改善該地區的通航能力，本文提出一種新型的樁基導流屏結構。在最初的設計方案中，該結構主要由16個承臺、15段插板共同組成。導流屏中心軸線順航線進行平行布置，且距離巷道右邊的距離為5.5m。在具體設計中，承臺的尺度為4.5X11x3m，底高成為45m，且每隔20.8m設置一個承臺。最上游的承臺與該區域中原有的導航墻進行緊密連接，且深水區的承臺底部設 6根灌注樁，其直徑為2.5m，灌注樁間距為3m；在淺水區承臺底部則設置4根灌注樁，其直徑和間距與深水區參數相同。同時，承臺上部擁有2根混凝土樁，其直徑為3m，間距為2.5m，并在裝上設置插槽，并在48-58m的高程對其進行通長布置。在差槽內布置插板，每塊插板的尺寸為20x0.8x1m[2]。

對其進行設計之后，口門區域的橫流和回流強度出現了明顯的改變，具體如下表1所示。

表1：工程前后口門區內水流條件分析

結合表1 中的相關數據，經分析發現：通過新型樁基導流屏的設置，口門區各流速的指標均出現了明顯的改善，表明該地區的通航能力得到了進一步改善和優化。但是研究中發現，使用該設計方案的時候，在口門區內會產生花水現象，花水作為一種不良的流態，也會對船舶的通航產生不利的影響，因此，必須要對該設計方案進一步進行優化。

（2）設計方案優化

在設計方案優化的過程中，將初始設計方案中的16個承臺、15段插板縮短到12個承臺，11段插板；11個承臺、10段插板；10個承臺和9段插板三種方案。之后按照相關的實驗要求，分別對三種優化方案進行了研究，并對研究數據進行對比，結果顯示，11個承臺、10段插板的優化方案下，口門區通航水流條件最佳。

通過研究結果發現：經過方案優化之后，口門區段、摳門區域下航段的最大舵角和漂角等均符合船舶通航中的相關標準，表明該地區水流條件得到較大的改善，具有更高的通航能力[3]。

3 結束語

綜上所述，在水利樞紐工程下，口門區水流條件受到集中水流、導流堤較短、河床形態等因素的影響，常常出現橫流、回流速度較大的現狀，進而對船舶的航行帶來嚴重的影響。因此，在改善該地區通航能力的過程中，可充分利用樁基透空式導流屏結構，以改善口門區的水流條件。