上海市内河非货运航道通航净空尺度研究

汤晨，于佳乾

1 研究思路

目前国家标准GB 50139—2014《内河通航标准》[1]和地方规范DG/TJ 08-2116—2012《内河航道工程设计规范》[2]中的通航净空尺度，均针对货运船舶提出，而货运船舶与游览船舶的差别很大。

1）航行条件差别大。与货船相比，观光游览船舶以载人游览为主，对航速要求低，对航运安全要求高。为确保安全，可限制其按规定航速航行（如阿姆斯特丹运河上桥区段游览船限制航速为6 km/h），因此航行的要求（如自然条件、水流流速和船舶航速）与货船不同。

2）船舶尺度和形状差别大。由于尺度差别较大，因此航道的性质（限制性或非限制性）会发生变化，导致要求的航道尺度、跨河建筑物通航净空尺度以及跨河方式均会发生变化。

3）船舶的操纵性不一致，对航道的要求也不一致。内河游览船通常为双桨双舵或三舵，操纵方便，适合于在狭窄航道中航行，对于相邻两座桥梁之间的距离、航道转弯半径等常规技术要求与货运航道不一样，对特殊航段的处理方式也不一样。如遇到航道急弯段，在没有条件改变航道的前提下，可以通过航行规定和配套工程措施满足游览船安全通行需求。

4）航行需求不一致，对航道的设计参数选择产生影响。货运船舶一般需保证不间断航行，因此需要适应较为复杂的航行环境。游览船舶以水上观光游览为目的，在遇到不利于水上游览的自然情况时（如航道水位过高导致桥下通航净空不够），可以选择停航，因此在航道设计参数的选择上可以更加灵活。

此外，由于非货运航道一般穿越中心城区或镇区，现有跨航道桥梁受两侧房屋和道路接坡限制，一般比较低矮，因此需要结合航道沿跨河设施情况合理确定通航尺度[3]。

综上所述，本次研究按以下思路展开：

1）参考《内河航道工程设计规范》以及《内河通航标准》中关于航道通航净空尺度的计算方法，并借鉴国外成功范例，在水上过河建筑物通航净空尺度的计算中，引入船闸宽度及引航道宽度的计算方法，研究非货运航道通航净空尺度的计算。

2）对于局部的特殊区域或特殊不利航段，本次研究充分借鉴国外成功经验，通过增设安全保障措施和交通指示设施等方法[4]，适当代替航道整治手段，并辅以船舶航行限制条件以满足游览船舶通航要求。

2 非货运航道通航净空尺度计算

根据跨河建筑物现状及建设情况，结合船舶航速、导助航辅助设施建设等因素，分以下3种情况进行通航净空尺度计算[5]。

1）常规情况：指新建或改建跨河建筑物的情况。

2）特殊情况：指已有跨河建筑物，远期需改建，但近期受现状建设条件制约暂不改建的情况。

3）极端困难情况：指已有跨河建筑物，无法进行改建的情况。

2.1 常规情况通航净宽计算

考虑游览船普遍吃水较小，断面系数一般大于10，采用《内河航道工程设计规范》中“非限制性航道水上过河建筑物通航净宽计算”公式进行计算，通航净宽计算公式如下：

式中：Bm1为单孔单向通航净宽，m；BF为船舶船迹带宽度；Bm2为单孔双向通航净宽，m；驻Bm为船舶与两侧桥墩之间的富裕宽度，m，取驻Bm=0.5BF；b为上下行船舶会船时的安全距离，m，可取船舶宽度；Pd、Pu分别为下行、上行船舶偏航距，m，参照《内河航道工程设计规范》附录D中喻级航道取值，对于开敞航道，考虑水流条件较差，按横流0.3 m/s取值，对于闸控航道，考虑水流条件较好，按横流0.1 m/s取值；茁为船舶航行漂角，（毅），闸控航道时遇耀喻级航道取 1.5毅耀2毅，本次研究考虑游览客运船舶抗风浪能力较弱，从安全角度出发，取茁=2毅；Bs为船舶宽度；Lc为船舶长度。

对于上底宽b可取0.75倍通航净宽计算值，若计算上底宽约（航道底宽+2）m时，通航孔应取矩形断面。

2.2 特殊情况通航净宽计算

对于已有跨河建筑物，当桥梁跨度受周边建设环境约束，暂时不具备改建条件时，基于游览船舶操控性好、对航速无过高要求且可控，在增设防护设施和引航设施、控制桥区航速6~8 km/h前提下[6]，可以按照以下公式计算（本公式借鉴JTJ 305—2001《船闸总体设计规范》引航道宽度计算公式），如图1所示。

图1 桥下通航示意图（特殊情况）Fig.1 Schematic diagram of navigation under bridge(Exceptional case)

式中：驻b1为船舶之间的富裕宽度，m，驻b1=Bs；驻b2为船舶与岸之间的富裕宽度，m，取驻b2=0.5Bs。

特殊情况下，通航孔为矩形断面。

2.3 极端困难情况通航净宽计算

针对需要开通水上客运游览航道但航道水上跨河建筑物难以改建（如古桥、铁路桥）的情况，建议进行专项研究。基于桥梁墩柱结构较强、客运船舶操控性好、游览船舶航速可严格控制在限制航速（6 km/h）下航行，在增设防护设施、引航设施、交通控制设施和单向通航组织的前提下，可按以下公式计算通航净宽作为参考（本公式借鉴《船闸总体设计规范》闸室宽度计算公式）。极端困难情况单孔单向通航桥下通航示意图见图2。

计算公式如下：

图2 桥下通航示意图（极端困难情况）Fig.2 Schematic diagram of navigation under bridge(Extremely difficult circumstances)

计算公式如下：

式中：Bm为通航净宽，m；驻B为富裕宽度附加值，m。当Bs臆7 m时，驻B逸1 m，当Bs跃7 m时，驻B逸1.2 m。

除上述要求外，桥梁通航孔布置还需同时满足下列要求：

1）对于常规情况，横流0.25 m/s臆V臆0.5 m/s时，水上跨河建筑物应一跨过河，且跨河建筑物通航净宽应在式（1）耀式（3）计算值的基础上适当加大，加大值可参照《内河通航标准》表C.0.3中喻级航道货船取值。横流超过0.5 m/s时，宜进行船模试验确定通航净宽加大值。

2）对于特殊情况，水上跨河建筑物区域航段除设置防护设施外，还应增设引航设施。

3）对于极端困难情况，水上跨河建筑物区域航段除设置防护设施、引航设施外，还应进行船模试验等专题研究，对该航段船舶通航的安全性进行评估[7]。

2.4 通航净高

根据上海市工程建设规范《内河航道工程设计规范》条文说明12.1.1，等外级航道上的水上跨河建筑物的通航净高一般不小于3 m，条件困难时不小于2.5 m。

本次研究的航道为取消了货运功能的低等级航道，参照等外级航道来考虑，对于常规情况、特殊情况及极端困难情况，非货运航道水上跨河建筑物通航净高一般不应小于3.0 m，条件困难时不小于2.5 m，同时新建桥梁梁底标高不低于航道现有桥梁最低梁底标高。

3 辅助措施

在通航条件较差航段，宜考虑增加以下措施，以进一步保障船舶航行安全。

1）限速通航。在通过水上跨河建筑物通航净空尺度较差航段、极窄航段等时，应单船按限制航速通过该航段，以保证航行安全。限制航速与船舶性能密切相关，建议通过船舶操纵试验确定。若不具备试验条件时，限制航速取6 km/h为宜。

2）在航道转弯航段，尤其是急弯航段，必要时应设置顶靠调头板和防护设施，以减小船舶实际转弯半径，并保护船舶和护岸的安全。

3）在航道急弯航段、航道交汇口和通视条件差的航段，应设置反光镜或交通控制设施，增强驾驶视野，引导船舶安全通航。

4）完善标志标牌等导航设施，如提示船舶与桥梁、急弯或极窄航段的距离等，便于船舶提前制动。

4 结语

随着城市化的发展和货运需求的转变，上海非货运航道仍将不断增加，考虑货运船舶与游览船舶的差别，如仍按照原有航道等级确定航道通航净空尺度，则对跨航道桥梁建设提出了较高的要求。考虑国内目前尚没有针对非货运航道通航技术尺度方面的相关规定的情况，借鉴相关规范，针对上海市内河非货运航道通航技术尺度的计算进行了研究，在规范统一非货运航道通航净空尺度的同时，优化内河航道结构，合理拓展内河航道功能，同时为该类航道的日常管理等工作提供技术依据和支持。

本文对非货运航道通航净空尺度进行了初步探讨，分为3种情况新建或改建跨河建筑物；远期需改建，但近期受现状建设条件制约暂不改建；以及已有跨河建筑物，无法进行改建。针对这3种情况分别对通航净空尺度进行了分析，提出了相应的通航净宽的计算方法及公式。成果可供管理部门作为非货运航道上的跨河建筑物设计尺度参考。

[1]GB 50139—2014，内河通航标准[S].GB 50139—2014,Navigation standard of inland waterway[S].

[2]DG/TJ 08-2116—2012，内河航道工程设计规范[S].DG/TJ 08-2116—2012,Inland channel engineering design code[S].

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