海门市某河道工程套闸规模之通航要求解析

许映建，石 磊

（南通市水利勘测设计研究院有限公司，江苏南通226006）



海门市某河道工程套闸规模之通航要求解析

许映建，石 磊

（南通市水利勘测设计研究院有限公司，江苏南通226006）

摘要：文章从渔船发展水平预测、通航要求的套闸尺度计算以及确定等3个方面对海门市某河道工程套闸规模的通航要求进行了分析，以期对同类工程起到借鉴作用。

关键词：河道；套闸规模；通航要求

1 工程概述

近年来，海门市按照“打造上海中心港北翼重要组合港”的目标定位，全力推进某深水港口建设，并且按照“以港兴工、以工兴城、港城联动、协调推进”的总体思路，将某港作业区及镇周边地区建成了海门滨海新区，倾全市之力推进以滨海新区为主体的沿海开发，海门正逐步成为江苏沿海开发的重要节点和长三角经济圈的核心区域。

沿海建设水利先行，为了发挥水利服务于沿海发展的基础性作用，提高防洪排涝标准，保障人民生命财产安全，整合区域内水利资源，解决水资源不足而制约港口工业发展的瓶颈问题，畅通滨海新区建设的集疏运通道，海门市拟在某港的东侧新开挖一条某，沿海排涝口门并兼顾通航功能。

2 套闸规模之通航要求分析

2.1 渔船发展水平预测

该港现有及规划期间渔船的船型和数量见表1。

从表1统计资料可以看出，本港现有包括外来渔轮主要为100HP以下渔船占49%，100～200HP占 24%，200～400HP占19%，400HP以上占0.5%。由于受原港套闸限制，船闸设计代表船型270HP，因此较大型渔船进港比较困难，渔船发展受到制约。随着新套闸建设，外航道水深条件得到改善，渔船逐步向大马力发展是趋势，同时由于中心渔港建成后，港内掩护条件较好，也会吸引更多外地渔船来本港停泊装卸。

表1 海门市某港渔船情况统计表

根据现有渔船资料、自然条件，结合国内近几年渔船发展状况及渔业生产的变化，渔船发展的必然趋势是小马力渔船将逐步被大马力渔船所替代。从中心渔港规划目标出发，既兼顾目前渔船状况，也从发展角度综合考虑，河道套闸考虑400HP以下的渔船顺利进出港口。因此本报告确定以270HP及400HP渔船作为设计代表船型，参数见表2。

表2 设计代表船型参数表

2.2 通航要求的套闸尺度

2.2.1 套闸闸室长度

过闸方式一：10艘400HP渔船（并排2艘）。

Lx=35×5+4+（4+0.05×35）=184.75m，取整为200m。

过闸方式二：18艘270HP渔船（并排3艘）。

Lx=30×6+5+（4+0.05×30）=190.5m，取整为200m。

过闸方式三：6艘400HP渔船+10艘270HP渔船（并排3艘）。

Lx=35×2+30×2+4+（4+0.05×35）=139.755m，取整为200m。

2.2.2 套闸闸首口门和闸室宽度

过闸方式一：10艘400HP渔船。

Bx=7.2×2+1.2+0.025×7.2=15.78m，取整为16m。

过闸方式二：18艘270HP渔船。

Bx=6.7×3+1.0+0.025×2×6.7=21.44m，取整为22m。

过闸方式三：6艘400HP渔船+10艘270HP渔船。

Bx=7.2+6.7+6.7+1.2+0.025×2×7.2= 22.16m，取整为23m。

2.2.3 门槛最小水深

设计400HP渔船的满载吃水T=2.8m，门槛最小水深H满足，则H≥4.48m。

2.3 套闸尺度确定

综上，套闸闸室有效长度取200m，按不同的船舶过闸方式，闸首宽度可以取16m或23m，但必须要满足渔船进港避风的时间要求。根据以上渔船发展水平的预测，400HP以上的20条渔船可以选择临近的大洋港船闸进港，则预计2030年到港渔船870艘，其中 270HP～400HP的渔船约有 200艘，270HP以下的渔船约670艘。遇有台风来临，必须满足所有的渔船在4天之内进港避风。所以分别计算不同闸首宽度情况下的渔船避风时间，从而确定闸首宽度。由于该套闸的特殊性，套闸首先要满足外海渔船集中进港避风的要求，因此可以计算船舶单向一次过闸时间。

单向过闸时间计算：T1=4t1+t2+2t3+t4+ 2t5=42.5min

双向过闸时间计算：T2=4t1+2t′2+2t3+ 2t′4+4t5=53min

以上各式中的参数见表3。

表3 货船一次过闸时间参数计算表

270HP渔船进港的乘潮水位是-0.21m，全天乘潮工作时间为11h，乘潮水位较低的1h仅能通过270HP以下渔船，潮位较高的10h可以通过400HP以下渔船。

渔船的通过能力核算如下：（以下表述中270HP渔船指270HP以下渔船，400HP渔船指270HP以上至400HP渔船，因文字较长且拗口，不再赘述）

式中：τ为船闸昼夜工作时间，h；T为设计最大船舶、船队满载吃水，m。

在闸首宽度16m的情况下，乘潮水较低的1h中通过270HP渔船，每闸次通过船舶艘数按12艘考虑，则共通过270HP渔船12艘。潮位较高的10h中，每闸次通过 6艘400HP渔船和 4艘270HP渔船，小计通过400HP渔船84艘、270HP渔船56艘；400HP渔船全部进闸后全天通过270HP渔船。则所有渔进港避风约需5.2d左右时间。

在闸首宽度23m的情况下，乘潮水较低的1h中通过270HP渔船，每闸次通过船舶艘数按18艘考虑，则共通过270HP渔船18艘。潮位较高的10h中，每闸次通过6艘400HP渔船和10艘270HP渔船，小计通过400HP渔船84艘、270HP渔船140艘；400HP渔船全部进闸后全天通过270HP渔船。则所有渔船进港避风约需3.6d左右时间。

因此，闸首和闸室宽度都取16m的情况下是不能满足渔船进港避风的时间要求的。为了节省工程投资，闸首宽度取16m，闸室宽度取23m。

2.4 过闸船型组合

经计算可求得过闸船型组合为10艘 400HP渔船约占20%；12艘 270HP渔船，约占30%；6艘400HP渔船+4艘270HP渔船约占50%。一次过闸平均吨位为1002t。日均通过渔船时间为10h，约14闸次，则年通过渔船总载重吨位为238.56万t，单向年过闸渔船货运量128.52万t，满足渔船货运量（9万t/年）的要求。

由于400HP渔船的吃水深度和1000t内河货船的吃水深度相同，因此一旦套闸外侧的海港功能进行相应调整后，套闸通行1000t的内河货船也是可行的，在此情况下平均每天可以通行1000t货船约84条。

3 船闸设计

3.1 船闸规模拟定

在平原地区船闸一般是作为排水挡潮闸，其排水受到潮汐影响，为了抢时间排水，过闸水头差不宜太大。根据SL256-2001《水闸设计规范》，结合该地区实际情况，该报告取过闸水头差为0.30m来初步拟定闸宽。初步考虑采用廊道进行排涝泄洪。

由堰顶算起的下游水深为，计入行近流速水头的闸上水深为，对于平底闸，当堰流处于高淹没度时，闸孔总净宽也可按下式计算：

式中：B0为闸孔总净宽，m；Q为过闸流量，m3/s；g为重力加速度 9.8m/s2；H0为计入行近流速水头的闸上水深。He为孔口高度，m；μ为孔流流量系数；φ为孔流流速系数；ε′为孔流垂直收缩系数；λ为计算系数；r为胸墙底圆弧半径（m）；σ′为孔流淹没系数。

根据工程总体布置，输水廊道阀门处净尺寸3m×4m。考虑阀门全开，，为闸孔出流，经计算，单侧输水廊道流量为73.44m3/s。则整个套闸输水廊道过水流量为146.88m3/s，并不能满足该地区的排涝要求。因此考虑在遇到极端工况情况下，可以结合三角门门缝输水，以满足排涝要求。

式中：μ0为淹没堰流的综合流量系数，μ0=0.877+

3.2 结论

经计算，当套闸三角门门缝开启宽 3.6m时，可通过流量约为38.4m3/s。因此采用输水廊道结合门缝输水能满足该地区的排涝要求。当遇有一般暴雨，可通过输水廊道排涝，当遇有特大暴雨时，可通过输水廊道结合门缝输水进行排涝。

4 结语

根据复核，河道套闸输水廊道阀门处净尺寸确定为3m×4m，并结合门缝输水，设计排涝流量为180m3/s，实际开闸时间为103h，控制最高水位2.83m，控制最低水位1.37m，满足区域20年一遇三日暴雨，雨后一日排出的要求。

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中图分类号：U641

文献标识码：B

文章编号：1008-1305（2016）02-0086-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-1305.2016.02.035

收稿日期：2015-07-16

作者简介：许映建（1983年—），男，工程师。