汉北河新沟枢纽二线船闸平面布置方案研究

吴国君　罗海程　胡峰军　黄勇

摘 要：汉北河新沟二线船闸是汉北河航线进出汉江航道的通航建筑物。针对二线船闸布置面临布置场地狭窄、位于弯道河段且上、下游有跨河桥梁限制等难点问题，结合自航船模试验研究进行分析，提出合理的布置方案。

关键词：船闸总平面布置;船模试验;优化布置

中图分类号：U612            文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2019）05-0070-02

汉北河航线是汉江的一级支流，是汉北河流域石膏、盐化工产品和农产品运输的重要通道。

新沟枢纽位于汉北河河口，距汉江河口约55km。新沟枢纽主要由节制闸和船闸组成，船闸为汉北河航线进出汉江航道的主要通航建筑物。老新沟船闸已经达到了使用年限，运行安全得不到保证，对船闸进行维修已不能解决问题，需建设新沟二线船闸。同时水利部门对节制闸进行改造。

1 工程概况

新沟枢纽是集排涝、灌溉、防洪、抗旱、通航等功能于一体的多功能水利枢纽工程。位于汉北河出口上游1.5km。上距汉北河公路桥0.9km，下距汉丹铁路桥1km。

1.1河势及地质

枢纽工程区属汉北河Ⅰ级阶地，微地貌为河滩地貌，河床季节变化性大。拟建场地地形起伏变化较大，处地面标高12.70～29.90m，相对高差约17.20m左右。揭露的地层主要为素填土，其下主要为第四系全新统冲积（Q4al）及冲洪积（Q4al+pl）成因的粘性土、粉砂、砾砂及圆砾层。

1.2水文

汉北河为人工控制的排洪渠道，新沟闸上游水位主要受汉北河上游来水影响，新沟闸下水位受上游来水和汉江水位的影响。根据闸上下游水文站多年实测水位和流量资料统计分析计算船闸设计水位详见表1。

2 船闸平面布置的通航问题研究

2.1船闸平面布置方案

船闸布置在节制闸和既有船闸之的隔流岛上，船闸轴线距节制闸中心线86.6m，船闸纵轴线垂直于枢纽轴线。如图1所示。

2.2 船闸布置特点分析

船闸主体结构布置在节制闸上游侧，船闸下闸首位于新建节制闸的挡水线上。船闸引航道平面布置为不对称式，曲线进闸、直线出闸。由工程的建设性质、建设位置及设计方案布置图可以看出，新沟二线船闸的平面布置难度较大，主要体现在以下两个方面：

（1）布置场地狭窄，可供调整范围有限;

（2）汉北河公路桥距上游引航道口门距离短，上游引航道连接段航道布置由两个反向弯构成，且两反弯之间过渡段短。

2.3 布置方案通航条件研究

结合1：100的定床模型试验，利用遥控自航船模拟设计船型为1000t级货船和一顶二驳500t级船队在各工况下通航情况。

经试验研究，上游航线与水流最大交角达到30°，口门区最大横向流速0.45m/s。通过船模试验航行的最大舵角18°、最大漂角不超过4°，口门区最大漂角有所减小，仍达到14°，船模驶入引航道的航态差，存在安全隐患。下游航线引航道口门区斜流与航线最大交角12°～17°，局部最大横向流速不超过0.40m/s。根据规范要求[1]，各种工况下，设计方案的下游引航道口门区及连接段均满足航行要求。但水位较低时，在引航道出口转弯处，受斜流影响，横漂距较大，需要谨慎驾驶。

2.4平面布置方案优化

根据试验情况，对平面布置方案进行如下优化：船闸整体向下游移动107.4m，同时上下游隔流堤长度均减短32m，上游引航道隔流堤头部以上及临河侧高程超过上游引航道底高程17.15m的部位全部疏挖至17.15m。上游隔流堤頭部与上游公路桥之间距离增大到520m左右，上游连接段航道布置相对于原方案弯曲半径增大到640m左右，同时对下游河道与下游引航道口门衔接部位进行疏挖，以1：10坡度与下游航道底高程11.35m平顺衔接，以利下游引航道口门区水流条件。优化布置如图2。

经以上优化后，上游连接段航道与水流最大交角减小到22°，航线局部横向流速进一步减小，基本可满足各种工况通航。下游航道亦满足通航要求。

3 结语

汉北河新沟二线船闸平面布置受已建老节制闸、跨河桥梁及河势影响，可利用空间很小，难度较大。基于工程的特点，在不改变设计方案整体布局的前提下，研究提出了将船闸整体下移、缩短隔流堤、增大上游引航道弯道半径，并对上下游引航道进行合理疏挖的优化方案是合适的，可为类似工程提供借鉴。

参考文献：

[1]中交水运规划设计院. 船闸总体设计规范： JTJ305-2001[s].北京：人民交通出版社.

[2]胡峰军.汉北河新沟二线船闸工程施工图报告[R].武汉：湖北省交通规划设计院股份有限公司，2016.

[3]贺晖. 汉北河新沟二线船闸模型试验报告[R].长沙：长沙理工大学，2016.