金沙江向家坝枢纽河段航道助航设施配布设计的研究

陈诚 凌德贵 曾旻

摘 要：结合向家坝枢纽河段航道助航设施配布实例，介绍具有通航功能的水电枢纽河段功能性水域、内河助航标志的种类、功能及配布方式、特点，总结了枢纽河段助航设施配布的经验，为其他类似枢纽工程在助航设施设计方面提供参考借鉴。

关键词：枢纽航道;助航设施;配布设置;

中图分类号：U644           文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2020）09-0067-03

近年来，水电枢纽的建设在实现非化石能源发展目标中起着举足轻重的作用，其中梯级水电枢纽的建设对航运发展很明显会带来两个方面有利影响：一方面枢纽建设渠化河道在上游形成深水库区;另一方面梯级枢纽通过多级电站的蓄水调度，可有效增加下游河段在枯水期的流量，增大航道水深。

然而在具有通航功能的水電枢纽在进行通航设施设计及基础建设中，通常通航建筑物的航道尺度、水工结构等是公众广泛注重的焦点，而作为配套使用的助航设施并没有得到充分的重视。但助航设施是航道基础建设中的必要配套措施，“安全、高效、畅通”等枢纽通航建筑物的功能价值对助航设施的配布提出了更高的要求。

1工程概况

1.1 枢纽河段水域布置现状

1.1.1 枢纽上下游锚地（停泊区）的设置

向家坝枢纽河段上游共设置2处船舶停靠点，一为大坝上游新滩坝待闸锚地、一为升船机上游引航道临时停靠区（浮式钢趸船）;枢纽河段下游亦设置有2处船舶停靠点，一处为下游引航道临时停靠区（靠船墩），一处为下游三块石规划锚地。

上游待闸锚地距大坝约2.5km，距上游引航道临时停靠区约2km。采用顺岸布置10个靠船墩，并在靠船墩上游侧设置3列共9个、下游侧设置1列共3个地牛。升船机上游引航道内的船舶临时停靠区为一浮式钢趸船，位于引航道左侧。升船机下游引航道内的船舶临时停靠区为12个靠船墩，位于引航道左侧，墩上设置系船柱，供船舶在不同水位条件下系缆。

下游三块石规划锚地离升船机下游引航道口门区约5.5km，距坝约7km位置。拟采用顺岸布置靠岸系泊的方式，沿岸布置8列、每列3个、共24个地牛。

1.1.2  水上管理区和禁航区的划定

为确保水电枢纽生产安全及船舶过坝的通航安全，在上下游水域设置了水上管理区和禁航区。

（1）水上管理区的设置。枢纽水上管理区是对拟通过向家坝升船机的船舶进行安全检查、防止未经批准通过的船舶接近向家坝水电站枢纽的缓冲水域。

（2）枢纽禁航区的设置。禁航区的设置是为了防止船舶过于靠近枢纽泄洪建筑物，引起失控撞击大坝、电站进水口的风险，对泄洪建筑物的运行安全和船舶自身安全造成威胁。

1.2坝上航道布置

枢纽上游引航道布置于河心靠左侧，长度约500m，采用向左侧单向扩宽的型式，航道中心线与坝轴线垂直，从坝轴线向上游依次布置导航段、调顺段、停泊段，引航道，基本宽度为40.00m。导航段建筑物由主导航堤及靠船设施组成，主导航堤采用钢质浮式结构，设置于升船机上游引航道右侧，其长度为120.00m（含两端固定结构）。

上游引航道以上至新滩坝码头航段随着水域的展宽，航道亦随之逐步扩展。

1.3坝下航道布置

升船机下游引航道布置在升船机下闸首的下游端，为向左侧单向扩宽的型式，向下游依次布置导航段、调顺段、停泊段，然后与下游主航道衔接。辅助闸首以下引航道总长658.00m，上段宽度为40.00m，圆弧段和口门处加宽至60.00m。引航道右侧为混凝土重力式结构的导航墙;左侧停泊段布置有4 个靠船墩，沿原泄水渠岸边顺岸另布置了8 个靠船墩供停泊区内船舶靠泊。

下游引航道口门以下至金沙江公路大桥河段两岸均建有护岸，左岸岸线较顺直，此段河宽约250m，航道宽度由引航道口门处的60m逐渐扩展到约130m。

1.4 跨临河建筑物

向家坝枢纽坝址附近的跨河建筑物主要有下游金沙江公路大桥和安边铁路大桥。临河建筑物主要有坝上锚地、上游翻坝码头、水库管理码头、下游取水泵站、大件码头、水富港码头以及横江口下游的有小岸顼码头、国网公司码头、烧瓦论码头等。

2 设计思路

2.1  总体规划

根据向家坝升船机的布置及运行工艺，自上游引航道连系墩至下游引航道辅助闸首之间的航段为单向通行控制航段，上游引航道连系墩以上及下游引航道辅助闸首以下段为双向通行航段。

对于单向通行控制段的航道，通行船舶只需遵循升船机通航信号（灯）及语音广播系统的指挥调度，依次顺序通过。对于双向通行航段，航道布置及船舶航路就需要根据待闸锚地、引航道及靠泊设施的布置情况、航道水流条件以及船舶操纵特点等综合确定，通过助航设施予以明确揭示。

2.1.1 枢纽河段航道等级与航标配布类别

鉴于枢纽河段航道建设标准需要与上下游地方航道的规划建设标准相适应，且要满足未来夜航的要求，故枢纽河段航标等航道助航设施应按Ⅲ级航道标准、一类航标配布类别建设。

2.1.2 设标宽度与设标水深

航标的最小设标宽度及水深一般与航道尺度一致。本枢纽工程升船机引航道为人工航道，其尺度受导航建筑物布置及结构限制，因此不宜再设置浮标等水上航标占据有效航宽。

2.1.3  设标间距

按照同侧设标间距既满足白天对标体、顶标形状和表面色的识别，又满足船舶夜间航行对灯光信号识别的需要，本枢纽工程同侧相邻两座岸标间距不宜大于1km，同侧相邻两岸浮标或相邻的岸标与浮标间距不宜大于0.8km，遇特殊环境时航标设标间距宜适当加密。

2.1.4 岸标设置高程

为防止所配布设置的岸标被淹没并避免库岸掏刷对岸标基础的不利影响，本工程岸标应设置在最高通航水位之上5m左右，即枢纽上游岸标设置高程约为385m，枢纽下游岸标设置高程约为282m，并根据标位处的地形条件适当调整。

2.2  配布方案与主要特点

2.2.1  航行标志配布

根据枢纽河段航道布置及总体规划，升船机上下游布置为河心航道，船舶航路以习惯航法为主，航标标志主要配布侧面标。

2.2.1.1枢纽上游

枢纽上游航道自上引航道连系墩至水上管理区上界限长约3km河段两侧共配布7对侧面标，标示航道界限。这些标志自上游锚地向下逐渐缩小设标宽度，至上引航道趸船停泊段位置处的航道宽度为90m，至上引航道连系墩处的航道宽度为40m。侧面标志所标示出的航道右边界较平直，与升船机上游引航道浮堤平顺衔接，航道左侧边界则向左岸扩宽，并与趸船前沿平顺衔接。

由于枢纽上游河段水深较大（河心近百米），对于抛设浮标不利，故除因航道布置需要，在上引航道近坝段须设置浮标外，所配布航标尽量采用岸标。同时，岸标布设需考虑在突出岸线以及抓点吊向标位，以利于增强助导航效能。

此外，为明确标示上游引航道进出口位置，在导航堤上可配布设置塔形示位标1座。

2.2.1.2枢纽下游

升船机下游引航道段由于本身航道尺度较小，且左侧布置有靠船墩，右侧有导航墙，故在引航道内不宜设置航标，船舶可按照通航调度指挥信号循导航建筑物航行即可。而从下游引航道出口至横江河口段可配布17座侧面标，包括金沙江大桥和安边铁路大桥桥区水上航标。

此外，还在升船机下游引航道出口处右岸导航墙端部可配布设置塔形示位标1座。

2.2.2 信号标志配布

本枢纽的信号标志包括界限标和鸣笛标。

为标示出枢纽交通管制河段范围，在设计划定的水上管理区上下断面各设置界限标志1座。

为提示船舶进入枢纽水上管理区和进出升船机引航道时鸣笛，以引起其他航行船舶及通航调度部门的注意，本工程在上游距坝约3km的航道右岸（下水船舶进入管制区方向）、下游距坝2.1km的航道左岸各设置鸣笛岸标1座，同时在上游引航道口门区左岸、下游引航道口门区左岸也各设置鸣笛岸标1座。

2.2.3 交通安全标志配布

本枢纽工程设计的交通安全标志包括禁航区警戒标志（注意危险标志）、限制船舶尺度禁令标志、锚地提示标志和航道里程牌4种。

目前，在现有内河航标及交通安全标志体系中尚无专门针对枢纽禁航区的标志类型，因而本工程拟在枢纽上下游3个禁航区的上下界限处岸坡上设置禁航区警戒标牌3块，并配合引航道航行标志连线共同标示禁航区水域范围和界限。

2.2.4  桥涵标配布

枢纽下游有金沙江公路大桥和安边铁路大桥，两桥相距约1.5km。而两座大桥均满足《内河通航标准》规定的内河Ⅲ-（3）级过河建筑物通航净空尺度要求（要求最小通航净空高度为10m，双向通航孔的通航净宽110m）。考虑到向家坝升船机航道夜航需求，在金沙江公路大桥和安边铁路大桥上按《内河助航标志》要求完善了桥涵标（灯）及桥柱灯的设置。

2.2.5  其他特殊辅助标识设置

枢纽上、下游的靠船墩设施，为便于通航船舶识别、定位和通航管理，同时满足夜航需要，均设置了编号牌和夜间灯光标识。

3 结论与建议

3.1 改善通航环境，提供航运效率

航道助航设施的配布，使枢纽水域功能划分更清晰，航道界限更明确，船舶航路航法更规范，同时建成后这些助航设施标体醒目、标灯明亮、助航效能显著，给船舶在坝区水域及通航建筑物上下游航道的航行及安全过坝提供了可靠保障，可有效降低水上交通事故发生几率和风险。

3.2 合理合规，准确有效

枢纽河段航标配布应符合国家标准《内河助航标志主要外形尺寸》等规范要求，安全警示标牌应符合国家标准《内河交通安全标志》的要求，结合枢纽工程的需求，合理配布。航标配布方案应能有效引导船舶通过枢纽，交通安全标志的设置应能向船舶传达准确的交通安全信息，保障枢纽通航安全。

3.3 技术先进，设备成熟

枢纽河段航标、标牌等助航设施的结构设计、材料选择、设备选型均可利用长江航道多年来建设成果，采用经过实际验证的助航效能好、维护成本和难度均较低的成熟技术。

3.4 經济实用，兼顾发展

枢纽河段航道助航设施的建设方案应经济实用，节约投资，并结合航道发展规划，尽量作为永久性通航配套设施保留考虑，同时也要为后续发展留出空间。

4 结语

水电枢纽通航条件复杂，船舶安全航行通过枢纽只能依靠助航设施的引导，因此，如何合理地设置助航设施是枢纽河段航道设计的重中之重。本文中提到的金沙江向家坝枢纽近坝河段港口、码头及跨临河建筑物较多，船舶作业、航行、停泊相互影响，近坝段航道的通航环境更显复杂敏感，通过对其枢纽通航河段助航设施的配布设计进行研究，从航道布置、功能区划分、配布方案等多方面进行了综合性分析，对其它枢纽河段航道导助航设施设计具有一定的参考意义 。

参考文献：

[1]GB50139-2014， 内河通航标准[S]

[2]GB5863-93，内河助航标志[S]

[3]GB13851-2008，内河交通安全标志[S]

[4]JTJ287-2005，内河航道维护技术规范[S]