滁河汊河船閘通航安全影響分析

李佳陽 （安徽省交通科學研究院，安徽 合肥 230000）

1 工程概況

汊河集樞紐位于滁河、清流河、來安河三河交匯河段，匯流區河段形態呈等邊三角形狀，中部構成孤島。節制閘和船閘分開布置，節制閘布置在清流河和滁河連接河段上，船閘布置在滁河的老河道上，兩閘軸線相交，交角50。左右。該河段是蘇皖兩省界河，北側和中島屬安徽省范圍，東、南、西三面歸江蘇省管轄。

汊河船閘設計為Ⅳ級，閘室尺度為200×23×4.0m，引航道水深3.5m，底寬40m。工程概算總投資約4.3億元。船閘工程由閘首、閘室、導航墻、引航道、靠船墩、漁道、人行橋、管理區等工程組成。汊河船閘在老船閘位置拆除重建，船閘中心線與老船閘中心線平行。上閘首為防洪閘首，上閘首下游邊線距老船閘上游邊線約51.4m。閘首及閘室布設總長度259.7m，其中上閘首長29.7m、閘室長200m、下閘首長度29.7m。兩閘首的寬度均為54m，口門寬度23m。引航道采用不對稱式布置，船舶進出閘方式上、下行均為“曲線進閘，直線出閘”。上游引航道直線度長度為112.02m，下游引航道直線段長度為122.66m。引航道由導航段和調順段組成，不設停泊段，引航道底寬取40m，引航道的最小彎曲半徑取200m，引航道水深3.5m。

上游引航道口門外左右兩側分別為滁河和清流河，清流河方向保持原狀，上游引航道中心線與滁河方向夾角為35。，設彎道連接，彎曲半徑200m；上游引航道中心線與清流河方向夾角為110。，設彎道連接，彎曲半徑75m，引航道內側適當拓寬；為方便清流河方向的船舶進出船閘，在口門區設直徑106m的掉頭水域。下游引航道中心線與下游航道中心線夾角45。，設彎道連接，彎曲半徑200m，引航道內側拓寬10m。為方便待閘船舶的停泊或編解，在船閘上下游布置停泊區，上游停泊區位于滁河航道的右岸，距上閘首約600m，長200m，寬20m；下游停泊區位于航道左岸，距下閘首約350m處，受與下游G104汊河大橋的安全距離限制，長180m，寬25m。上下游各設遠調停泊區一處。

2 通航安全影響分析

2.1 規范性分析

汊河船閘設計要素除引航道直線段長度、最小彎曲半徑等受環境條件限制需要采取相應措施外，其他設計要素如有效長度、寬度、門檻水深、輸水形式等符合規范要求，不需另外采取措施，設計代表船型[1]見表1。

表1 設計代表船型

Ⅳ通航建筑物設計最高通航水位采用20～10年洪水重現期，設計最低通航水位采用98%～95%多年歷時保證率[2]。對擬建船閘處節制閘上、下游水位站近40年資料系列分析，得到汊河閘上、汊河閘下10年一遇設計最高通航水位分別為11.70m、11.60m；考慮滁州新港設計低水位2.80m和汊馬段航道最低通航水位2.50m，按照要求取其低值2.50m作為擬建船閘閘下最低通航水位。綜上汊河船閘擬建船閘最高、最低通航水位（吳淞高程）采用值見表2。

2 .1 .1 引航道直線段長度

引航道由導航段、調順段、停泊段組成[3]，其平面布置應保證通航期間內過閘船舶、船隊暢通無阻、安全行駛。汊河船閘上游引航道采用不對稱形式，下游引航道采用對稱式布置，船舶進出閘方式上行均為“曲線進閘，直線出閘”。

引航道總長[3]：

表2 汊河閘上下游水位分析計算成果表

其中，l1為導航段長度，l1≥Lc，式中 l1為導航段長度，Lc頂推船隊為設計最大船隊長，拖帶或單船為其中的最大船長；l2為調順段長度，l2≥Y1.512，0YLc；l3為停泊段長度，l3≥Lc，當引航道內停泊的船舶、船隊數不止一個時，應按需加長。

根據規范計算得，引航道直線段需要總長度按照500t級貨船船型計算得L=157.5～180m，按1000t級船型計算得L=192.5～220m。

根據船閘設計方案，因受制于場地限制，船閘引航道直線段由導航段、調順段組成，不設置停泊段，船閘上游引航道直線度長度為108.63m，下游引航道直線段長度為122.46m，均小于規范長度要求，減少了船舶進出閘航行調整時間，可能發生操縱不及時，碰撞船閘及其他船舶事件。運營期，船閘管理機構應加強過閘船舶調度和管理，建立應急預案，并進行演練，通過包括配備導助航設施在內的多種措施，減小因地形、省界等條件限制造成的不利影響。

船閘應按晝夜通航要求設置信號和標志，并符合國家現行標準有關信號和標志的規定[3-5]。船閘閘區助航、導航設施等應做到與船閘主體同步設計、同步建設、同步投入使用，并做好助航、導航設施的日常維護工作。建議汊河船閘按照表3配備助航、導航設施。

2 .1 .2 最小彎曲半徑和彎道加寬

Ⅳ級船閘引航道的最小彎曲半徑取4Lc，Lc取最大設計船長45m，計算得最小彎曲半徑為180m，汊河船閘引航道最小彎曲半徑為200m＞180m，滿足規范要求。但小于兼顧船型1000t級船舶4倍船長220m的要求，設計方案采取了內側加寬10m的方法。

表3 汊河船閘導助航設施配布一覽表

根據規范，彎道加寬，當彎道中心角大于35。時，應適當加大[3]。

其中，Lc為設計最大船隊長或最大船長；R為最小彎曲半徑；B0引航道寬度。

上游引航道中心線與滁河方向夾角為35。，設彎道連接，彎曲半徑200m；上游引航道中心線與清流河方向夾角為110。，設彎道連接，彎曲半徑75m，引航道內側適當拓寬，根據規范計算得滁河方向m，方案取10m，滿足加寬值要求；清流河方向m，受場地限制無加寬空間，不符合相關要求，清流河下行船舶受到視野阻擋，因此，清流河船舶應先駛入滁河上游停泊區，再與滁河方向下行船舶一起排隊等候過閘。

2.2 水工模型試驗

汊河節制閘除險加固前，老船閘參與泄洪；汊河節制閘除險加固后，設計流量為1610m3/s，滿足滁河流域二十年一遇的防洪標準。工程采用定床模型試驗，研究節制閘的泄流能力、船閘不參與泄洪對河道的影響、船閘的通航水流條件。模型模擬范圍為：船閘上游至船閘交通橋軸線以上約1200m，下游至汊河大橋下約325m；節制閘上游至節制閘軸線以上約1000m，下游至汊河大橋下約325m；橫向模擬至大堤。模型模擬范圍總長約2200m，總寬約1900m。模型按正態模型設計，模型比尺為80。

①設計洪水下，滁河與清流河來安河流量之比為60%:40%時，汊河節制閘過閘落差為0.152m，滁河與清流河來安河流量之比為40%:60%時，汊河節制閘過閘落差為0.120m。汊河節制閘泄流能力基本滿足設計條件行洪要求。

②各通航水位下，船閘上游航道口門區附近，最大表面流速介于0.51m/s～0.86m/s之間，在垂直于航向上的速度分量達0.29m/s～0.49m/s；船閘下游航道口門區附近，航道范圍內最大表面流速介于0.72m/s～1.14m/s之間，水流在垂直于航向上的速度分量達0.41m/s～0.65m/s。

③上游航道口門區位于河道主流開始向汊河河道轉向區域，航道與主流間的夾角較大，使航道口門區橫向流速超過規范要求。航道右邊線距右岸開挖線約為50m，且航道右側區域水流條件較航道口門區水流條件好；下游航道口門區位于閘下水流主流區域，且與主流的夾角較大，使航道口門區橫向流速超過規范要求。

綜上，在設計標準洪水條件下，節制閘能夠滿足泄洪要求，汊河船閘不參與泄洪，在超標準洪水條件下，汊河船閘擇機輔助分洪；船閘上游引航道右側區域水流條件較航道口門區水流條件好，船舶應盡量靠右側行駛；船閘下游引航道向右側拓寬10m，船舶應盡量靠右側行駛；船閘運營期進行流速觀測，上下游口門區橫向流速大于0.15m/s時，船閘停航。

3 船舶航行方案

鑒于滁河及清流河較為彎曲狹窄，汊河船閘設計船型及營運組織以單船最為適宜[6]。在運行期，船閘管理單位應加強現場管理，在上、下游停泊區設置紅綠燈裝置，當顯示紅燈時船舶靠泊等候，當顯示綠燈時船舶駛入閘室過閘。

3.1 船舶下行

下行船舶分為從清流河方向來船和滁河方向來船過閘下行駛入滁河下游。

3 .1 .1 滁河方向來船下行

滁河方向下行船舶需要過閘時，首先應在上游停泊區停靠等候，聽從船閘管理人員的調度指揮。由于引航道直線段長度較小，彎曲度較大，船舶駛入引航道時應嚴格控制航速，注意避讓。

3 .1 .2 清流河方向來船下行

清流河下行船舶受到視野阻擋，航道水域范圍有限，無法提前看到船閘具體方位和其他船舶行駛情況，因此清流河上的船舶需行駛到船閘上游停泊區與滁河下行方向來船一起按順序排隊候閘，按船閘調度指令過閘。

3.2 船舶上行

滁河方向上行船舶需要過閘時，首先應在下游停泊區停靠等候，聽從船閘管理人員的調度指揮，船舶應按秩序依次進閘，不得爭搶過閘，出閘后按照各自的航路駛向滁河、清流河方向。

4 結論

①受地形、省界等條件限制，上下游引航道直線段較短，上游引航道與清流河航道之間的銜接半徑較小，上下游引航道與航道夾角均較大，為方便船舶進出船閘，在上游引航道口門區設掉頭水域，以改善航行條件。下行清流河方向來船與滁河方向來船一起在上游停泊區排隊等候過閘，上行船舶出閘后按照各自的航路駛向滁河、清流河方向，進出閘船舶通過閘區附近航道時，應盡量靠右側行駛，減速慢行，注意避讓，確保安全。

②運營期，對節制閘泄水時上、下游引航道口門區的水流流速、流態進行監測，引航道口門區橫向流速大于0.15m/s時，船閘停航，確保船舶過閘安全；運營期，對上下游引航道停泊區的水流流速、流態進行監測，縱向流速大于0.5m/s時，停泊區內禁止船閘停靠。

③船閘閘區設置助航、導航設施，并應做到與船閘主體同步設計、同步建設、同步投入使用。