山區航道通航環境適應性分析

鄺曉璐

摘要：進入“十四五”階段，在交通強國戰略部署下，為貫徹國家供給側結構性改革和廣東省補齊軟硬基礎設施短板政策，廣東省內河航運發展迎來重大機遇，山區水運發展將迎來新的局面。然而，隨著航道擴能升級工程的穩步推進，山區航道在提升航道等級的建設中面臨著諸多問題，如橋梁通航標準、船閘通過能力、單向通航管理調度等。結合航道實例，通過對河段通航環境適應性、橋區通航環境、單向通航管理等進行分析，系統摸排現行船閘、橋梁、航道整治工程方案在全部實施后的航道通過能力，評估通航的適宜性及風險，進一步提出改善措施建議，從而提升航道通航適應能力。

關鍵詞：山區航道;急彎段;通航環境;措施

山區河流狹窄，平面形態較平原河流更為復雜，兩岸常有巖嘴和亂石堆深入河中，形成卡口、急彎和汊道，河道崎嶇曲折，岸線凹凸不平，航槽彎窄，沿線兩岸植被較好，多為沙卵石和石質河床灘多流急，洪水傳播時間快。由于山區航道水運發展較為落后，受區域航道等級的局限，航道通過能力較小，在提升航道等級時，可進行通航環境適應性分析研究，本文以韶關市武江航道為例，該航道從Ⅵ級提升至Ⅲ級，對范圍內的長安樞紐、廂廊彎道、武廣客運專線武江特大橋進行分析，研究結論可為內河山區高等級航道建設提供借鑒。

通航環境分析

1.1長安樞紐以上河段正常蓄水位時回水長度9.45km，平面走向上總體較為彎曲，特別是靠近長安樞紐處形成急彎，沿程寬窄變化較大，樞紐上游局部形成洲灘密布的寬淺河段，除采砂活動、壩下沖刷等人類活動影響外，天然情況下研究河段總體上河床較為穩定，少有劇烈沖淤。該樞紐位于一個S型大彎道中下部，若船閘與樞紐主體相鄰布置，則船閘上、下引航道將形成較大曲率的彎道，易于出現不利流態，通航條件差。新建千噸級船閘應切長安樞紐南側凸岸而過，部分解決河勢帶來的不利因素，大大減小船閘上、下游引航道的彎曲程度。由于 1000t 級船閘尺度相對較大，且受樞紐河段原有河勢的限制，船閘基本都需要在樞紐左岸、右岸進行開挖;再加上盡量考慮減少拆遷量、開挖難度等因素，船閘上游、下游引航道往往與河道存在夾角，在較大流量條件下引航道橫向流速可能超標。通過河道開挖疏浚、隔離堤、潛壩等工程措施來控制、引導樞紐上、下游的主流方向，減小船閘引航道口門區的橫向流速分量，可將各樞紐的最高通航流量提升至1200m3/s以上。

1.2武江廂廊彎道段河道急彎且河面較為狹窄，彎頂航道轉向角約150°。對于急彎河段，由于其特殊的河勢條件及流速分布特征，船舶航行通過時操縱難度加大、航跡帶寬度增加，所要求的航道水流條件及航道尺度也不同于一般的直線段航道，整治難度相對較大。廂廊彎道在整治前同時存在縱向流速與橫向流速過高的問題，影響船舶上行及雙向通航時的會船安全。急彎段整治可對左右岸存在的挑流凸嘴和礁石進行清理，平順岸線，利用物理模型試驗進行通航流量選取。由于山區航道左右岸多為農用地，不乏存在永久基本農田。在選擇單向或雙向通航的時候，可綜合船舶通過能力、工程量以及用地情況進行選擇。

1.3武廣客運專線武江特大橋橋區河段河寬水淺，左側為大片淺灘，現場觀測，目前設一個通航孔通航。跨河主橋為（40+64+40）m 預應力混凝土連續梁，不滿足《內河通航標準》（GB50139-2014）設計最高通航水位按10年一遇洪水，通航凈高10m，雙向通航凈寬110要求。根據前期船模試驗結論，武廣客運專線武江特大橋橋區在最高安全通航流量1200m3/s下，滿足規范10m凈高通航要求，但凈寬不能滿足雙向110m通航要求。但是，目前山區航道跨河橋梁大部分難以滿足規范要求，需要進行拆除重建。然而，類似韶關市橋梁眾多的山區城市不在少數，橋梁征拆量大，對交通組織有較大影響。因此，在開展山區航道擴能升級時，按照規范采用洪水頻率確定設計最高通航水位，往往航道急彎段，橋區通航水流條件難以滿足規范要求。綜合考慮山區河流最高通航水位高且歷時段的特性，以及流域代表船型和庫區日均水位，建議采取高水保證率（或歷時率）法復核橋梁通航尺度。

2.單向通航管理

為了保障船舶通航安全，山區航道急彎段及部分橋區航段不得不采取單向通航管理。為解決這些航段中雙向船舶交會的問題，應在單向通航航段上、下游分別設置錨地，使得上行、下行船舶交替通過。錨地數量應基于船舶平均到達率，得出的理論等待時間內能保證到達船舶?？浚ūＷC率大于95%）。聯合調度措施是當前高效、智能的管控措施。目前的單向航道通過時間計算基于最高通航流量下的運行工況，考慮到平時大部分時間河道流量較小，船舶應能以更快速度通過單向航道航段，若考慮船閘、錨地與單向航道的聯合調度管理，由于船閘為通過瓶頸，在調度上保障其自身通過能力最大化即可，而錨地、單向航道通過接收船閘出閘船隊信息來作出相應調度準備。在信息化水平不高時，單向航道及其上下游錨地及時共享單向航道是否被占用、船隊航向等基本信息即可，在此基礎上制定各種情況下的到達船舶通過、停泊方案。遠期的聯合調度管理可通過船舶交通管理系統來實時進行，監控單向航道內部與鄰近船舶的航速、位置，在航道被占用時通知、引導趨近的船舶在錨地停泊，并在航道可用時通知、引導錨地船舶盡快通過單向航道。

3.航道等級提升后的通過能力

航道擴能升級后，航道主要航段的通過能力遠超過未來水運量需求的預測值。同時由于高等級航道的建成，實際通航情況應更接近于自由通航方式，不需采用單艘通航方式，如廂廊彎道與橋區等瓶頸航段即使單向通航，其通過能力也不存在太大問題。總體而言船閘通過能力比航道更低，即整個航道擴能升級工程建成后，工程整體的通過能力主要受船閘制約。近期過閘船型更接近于現狀船型，此時通過能力若考慮實際運載量可滿足貨運量需求，船型不變則遠期運力可能緊張;隨著船型標準化的推進，遠期過閘船型若更接近標準規范中代表船型，此時船閘通過能力隨之提高，也可滿足貨運量需求。

4.山區航道信息化建設

目前對通航環境適應性的分析基于一些假設條件，不同條件對分析結果有較大影響。而信息化建設對航道的全方位覆蓋與數字化有利于管理部門獲得第一手信息，提高了管理部門的掌控能力，從而非常有利于未來的改進與對新形勢的適應性。如船閘調度系統、船舶交通管理系統對來往船舶的統計形成完善的數據庫，可方便地做出全局性統計、發現缺陷與解決問題，以及更新對未來發展趨勢的預測。 此外，信息化建設也是應急管理的有力工具，各種監控、通信措施可使管理部門第一時間做出反應，提高航道建筑物與設施的損毀維修、水上搜救等職能的執行效率等。因此，建議近期可著重于船閘過閘、單向航道、錨地、橋區等敏感航段及不利水文氣象條件下的信息化管理，然后循序漸進地建立沿線船閘完整的聯合調度系統、覆蓋河段的船舶交通管理系統等。

5.結語

在山區航道高等級建設中，綜合考慮下一階段及船舶大型化、標準化的發展趨勢，可建立符合山區航道特性的通航標準，對山區航道建設給予一定的政策支持。同時信息化建設水平也要跟上高等級航道建設步伐，在有條件的情況下，也可考慮開展山區航道交通仿真模擬等研究工作，有利于從微觀尺度上進一步了解不同航段船舶的通過能力與通航情況等，從而為未來基于信息系統的航道通航精細化管理奠定基礎，提高決策能力。

參考文獻：

[1]《北江航道擴能升級上延工程塘頭樞紐船閘整體定床物理模型研究 （包含武江武廣橋區及廂廊彎道河工模型研究內容）》，交通運輸部天津水運工程科學研究所，2018年7月

[2]《北江上延（武江長來至桂頭段）長安樞紐模型試驗報告》（西科水運咨詢中心，2020年1月）