滁河汊河船闸通航安全影响分析

李佳阳 （安徽省交通科学研究院，安徽 合肥 230000）

1 工程概况

汊河集枢纽位于滁河、清流河、来安河三河交汇河段，汇流区河段形态呈等边三角形状，中部构成孤岛。节制闸和船闸分开布置，节制闸布置在清流河和滁河连接河段上，船闸布置在滁河的老河道上，两闸轴线相交，交角50。左右。该河段是苏皖两省界河，北侧和中岛属安徽省范围，东、南、西三面归江苏省管辖。

汊河船闸设计为Ⅳ级，闸室尺度为200×23×4.0m，引航道水深3.5m，底宽40m。工程概算总投资约4.3亿元。船闸工程由闸首、闸室、导航墙、引航道、靠船墩、渔道、人行桥、管理区等工程组成。汊河船闸在老船闸位置拆除重建，船闸中心线与老船闸中心线平行。上闸首为防洪闸首，上闸首下游边线距老船闸上游边线约51.4m。闸首及闸室布设总长度259.7m，其中上闸首长29.7m、闸室长200m、下闸首长度29.7m。两闸首的宽度均为54m，口门宽度23m。引航道采用不对称式布置，船舶进出闸方式上、下行均为“曲线进闸，直线出闸”。上游引航道直线度长度为112.02m，下游引航道直线段长度为122.66m。引航道由导航段和调顺段组成，不设停泊段，引航道底宽取40m，引航道的最小弯曲半径取200m，引航道水深3.5m。

上游引航道口门外左右两侧分别为滁河和清流河，清流河方向保持原状，上游引航道中心线与滁河方向夹角为35。，设弯道连接，弯曲半径200m；上游引航道中心线与清流河方向夹角为110。，设弯道连接，弯曲半径75m，引航道内侧适当拓宽；为方便清流河方向的船舶进出船闸，在口门区设直径106m的掉头水域。下游引航道中心线与下游航道中心线夹角45。，设弯道连接，弯曲半径200m，引航道内侧拓宽10m。为方便待闸船舶的停泊或编解，在船闸上下游布置停泊区，上游停泊区位于滁河航道的右岸，距上闸首约600m，长200m，宽20m；下游停泊区位于航道左岸，距下闸首约350m处，受与下游G104汊河大桥的安全距离限制，长180m，宽25m。上下游各设远调停泊区一处。

2 通航安全影响分析

2.1 规范性分析

汊河船闸设计要素除引航道直线段长度、最小弯曲半径等受环境条件限制需要采取相应措施外，其他设计要素如有效长度、宽度、门槛水深、输水形式等符合规范要求，不需另外采取措施，设计代表船型[1]见表1。

表1 设计代表船型

Ⅳ通航建筑物设计最高通航水位采用20～10年洪水重现期，设计最低通航水位采用98%～95%多年历时保证率[2]。对拟建船闸处节制闸上、下游水位站近40年资料系列分析，得到汊河闸上、汊河闸下10年一遇设计最高通航水位分别为11.70m、11.60m；考虑滁州新港设计低水位2.80m和汊马段航道最低通航水位2.50m，按照要求取其低值2.50m作为拟建船闸闸下最低通航水位。综上汊河船闸拟建船闸最高、最低通航水位（吴淞高程）采用值见表2。

2 .1 .1 引航道直线段长度

引航道由导航段、调顺段、停泊段组成[3]，其平面布置应保证通航期间内过闸船舶、船队畅通无阻、安全行驶。汊河船闸上游引航道采用不对称形式，下游引航道采用对称式布置，船舶进出闸方式上行均为“曲线进闸，直线出闸”。

引航道总长[3]：

表2 汊河闸上下游水位分析计算成果表

其中，l1为导航段长度，l1≥Lc，式中 l1为导航段长度，Lc顶推船队为设计最大船队长，拖带或单船为其中的最大船长；l2为调顺段长度，l2≥Y1.512，0YLc；l3为停泊段长度，l3≥Lc，当引航道内停泊的船舶、船队数不止一个时，应按需加长。

根据规范计算得，引航道直线段需要总长度按照500t级货船船型计算得L=157.5～180m，按1000t级船型计算得L=192.5～220m。

根据船闸设计方案，因受制于场地限制，船闸引航道直线段由导航段、调顺段组成，不设置停泊段，船闸上游引航道直线度长度为108.63m，下游引航道直线段长度为122.46m，均小于规范长度要求，减少了船舶进出闸航行调整时间，可能发生操纵不及时，碰撞船闸及其他船舶事件。运营期，船闸管理机构应加强过闸船舶调度和管理，建立应急预案，并进行演练，通过包括配备导助航设施在内的多种措施，减小因地形、省界等条件限制造成的不利影响。

船闸应按昼夜通航要求设置信号和标志，并符合国家现行标准有关信号和标志的规定[3-5]。船闸闸区助航、导航设施等应做到与船闸主体同步设计、同步建设、同步投入使用，并做好助航、导航设施的日常维护工作。建议汊河船闸按照表3配备助航、导航设施。

2 .1 .2 最小弯曲半径和弯道加宽

Ⅳ级船闸引航道的最小弯曲半径取4Lc，Lc取最大设计船长45m，计算得最小弯曲半径为180m，汊河船闸引航道最小弯曲半径为200m＞180m，满足规范要求。但小于兼顾船型1000t级船舶4倍船长220m的要求，设计方案采取了内侧加宽10m的方法。

表3 汊河船闸导助航设施配布一览表

根据规范，弯道加宽，当弯道中心角大于35。时，应适当加大[3]。

其中，Lc为设计最大船队长或最大船长；R为最小弯曲半径；B0引航道宽度。

上游引航道中心线与滁河方向夹角为35。，设弯道连接，弯曲半径200m；上游引航道中心线与清流河方向夹角为110。，设弯道连接，弯曲半径75m，引航道内侧适当拓宽，根据规范计算得滁河方向m，方案取10m，满足加宽值要求；清流河方向m，受场地限制无加宽空间，不符合相关要求，清流河下行船舶受到视野阻挡，因此，清流河船舶应先驶入滁河上游停泊区，再与滁河方向下行船舶一起排队等候过闸。

2.2 水工模型试验

汊河节制闸除险加固前，老船闸参与泄洪；汊河节制闸除险加固后，设计流量为1610m3/s，满足滁河流域二十年一遇的防洪标准。工程采用定床模型试验，研究节制闸的泄流能力、船闸不参与泄洪对河道的影响、船闸的通航水流条件。模型模拟范围为：船闸上游至船闸交通桥轴线以上约1200m，下游至汊河大桥下约325m；节制闸上游至节制闸轴线以上约1000m，下游至汊河大桥下约325m；横向模拟至大堤。模型模拟范围总长约2200m，总宽约1900m。模型按正态模型设计，模型比尺为80。

①设计洪水下，滁河与清流河来安河流量之比为60%:40%时，汊河节制闸过闸落差为0.152m，滁河与清流河来安河流量之比为40%:60%时，汊河节制闸过闸落差为0.120m。汊河节制闸泄流能力基本满足设计条件行洪要求。

②各通航水位下，船闸上游航道口门区附近，最大表面流速介于0.51m/s～0.86m/s之间，在垂直于航向上的速度分量达0.29m/s～0.49m/s；船闸下游航道口门区附近，航道范围内最大表面流速介于0.72m/s～1.14m/s之间，水流在垂直于航向上的速度分量达0.41m/s～0.65m/s。

③上游航道口门区位于河道主流开始向汊河河道转向区域，航道与主流间的夹角较大，使航道口门区横向流速超过规范要求。航道右边线距右岸开挖线约为50m，且航道右侧区域水流条件较航道口门区水流条件好；下游航道口门区位于闸下水流主流区域，且与主流的夹角较大，使航道口门区横向流速超过规范要求。

综上，在设计标准洪水条件下，节制闸能够满足泄洪要求，汊河船闸不参与泄洪，在超标准洪水条件下，汊河船闸择机辅助分洪；船闸上游引航道右侧区域水流条件较航道口门区水流条件好，船舶应尽量靠右侧行驶；船闸下游引航道向右侧拓宽10m，船舶应尽量靠右侧行驶；船闸运营期进行流速观测，上下游口门区横向流速大于0.15m/s时，船闸停航。

3 船舶航行方案

鉴于滁河及清流河较为弯曲狭窄，汊河船闸设计船型及营运组织以单船最为适宜[6]。在运行期，船闸管理单位应加强现场管理，在上、下游停泊区设置红绿灯装置，当显示红灯时船舶靠泊等候，当显示绿灯时船舶驶入闸室过闸。

3.1 船舶下行

下行船舶分为从清流河方向来船和滁河方向来船过闸下行驶入滁河下游。

3 .1 .1 滁河方向来船下行

滁河方向下行船舶需要过闸时，首先应在上游停泊区停靠等候，听从船闸管理人员的调度指挥。由于引航道直线段长度较小，弯曲度较大，船舶驶入引航道时应严格控制航速，注意避让。

3 .1 .2 清流河方向来船下行

清流河下行船舶受到视野阻挡，航道水域范围有限，无法提前看到船闸具体方位和其他船舶行驶情况，因此清流河上的船舶需行驶到船闸上游停泊区与滁河下行方向来船一起按顺序排队候闸，按船闸调度指令过闸。

3.2 船舶上行

滁河方向上行船舶需要过闸时，首先应在下游停泊区停靠等候，听从船闸管理人员的调度指挥，船舶应按秩序依次进闸，不得争抢过闸，出闸后按照各自的航路驶向滁河、清流河方向。

4 结论

①受地形、省界等条件限制，上下游引航道直线段较短，上游引航道与清流河航道之间的衔接半径较小，上下游引航道与航道夹角均较大，为方便船舶进出船闸，在上游引航道口门区设掉头水域，以改善航行条件。下行清流河方向来船与滁河方向来船一起在上游停泊区排队等候过闸，上行船舶出闸后按照各自的航路驶向滁河、清流河方向，进出闸船舶通过闸区附近航道时，应尽量靠右侧行驶，减速慢行，注意避让，确保安全。

②运营期，对节制闸泄水时上、下游引航道口门区的水流流速、流态进行监测，引航道口门区横向流速大于0.15m/s时，船闸停航，确保船舶过闸安全；运营期，对上下游引航道停泊区的水流流速、流态进行监测，纵向流速大于0.5m/s时，停泊区内禁止船闸停靠。

③船闸闸区设置助航、导航设施，并应做到与船闸主体同步设计、同步建设、同步投入使用。