淮河入海水道二期滨海枢纽永久与临时结合的通航布置方案

江 涛，潘 畅，王立锋

(1.中交水运规划设计院有限公司，北京 100007；2.华侨大学 建筑学院，福建 厦门 361021；3.苏交科集团股份有限公司，江苏 南京 210019)

淮河入海水道位于江苏省淮安市、盐城市境内，西起洪泽湖二河闸，东至滨海县扁担港入黄海，全长162.3 km，与苏北灌溉总渠平行布置，形成“两河三堤” 格局，分别建设有淮安枢纽和滨海枢纽立交地涵(“上槽下洞”——上部京杭运河和连申线渡槽通航，下部淮河入海水道涵洞泄水)横跨淮河入海水道。一期设计排洪流量2 270 m3∕s，使洪泽湖防洪标准达到100 a 一遇；二期工程在一期工程基础上扩能升级，设计排洪流量7 000 m3∕s，可使洪泽湖防洪标准提髙到300 a 一遇，并为通航创造优良条件。在滨海枢纽二期建设过程中，渡槽将断航，需建设临时船闸克服入海水道与连申线、苏北灌溉总渠的水位差以确保通航。相关文献[1-2]的临时船闸均为水利枢纽建设过程中临时通航使用，在枢纽及永久船闸建成后将拆除，文献[3] 的临时船闸为解决枯水期临时通航使用。

丁军等[4]针对滨海枢纽一、二期地涵合建和分建2 个方案进行比选，提出二期地涵贴近一期地涵分建为最优方案；赵一晗等[5]针对滨海枢纽二期工程施工导航线路方案进行比选，提出地涵西侧临时导航结合永久方案为最优方案。本文基于文献[4-5]中滨海地涵及导航线路的研究成果，根据施工导航期和永久通航期的船型、通过能力要求及航路组织等要求确定船闸规模和平面布置方案，并通过数模论证方案的通航水流条件。

1 工程概况

滨海枢纽为淮河入海水道的第4 级枢纽(图1)，是解决入海水道与连申线的十字交汇、维持连申线航运、满足入海泄洪及渠北地区排涝要求的重要节点工程，二期工程的实施须以连申线不断航为前提。二期立交地涵(通航渡槽)工程建设规模为40 孔6.0 m×6.5 m 泄水孔，4 孔一连，顺水流长93.15 m，上部通航渡槽槽宽70 m，垂直水流方向长293.4 m。

图1 淮河入海水道

京杭运河至连申线之间的淮河入海水道和苏北灌溉总渠分别为规划的Ⅱ级航道和Ⅴ级航道，现状淮河入海水道不通航，苏北灌溉总渠现状为Ⅴ级。淮河入海水道以南的连申线为规划的Ⅲ级航道，现状已达标，淮河入海水道以北的连申线规划为Ⅱ级航道，目前在大套船闸以南至滨海枢纽段达到Ⅲ级标准，大套船闸以北至灌河段为Ⅳ～Ⅴ级。

根据规划[6]，连申线与淮河入海水道通过滨海西船闸连接，在滨海枢纽二期工程建设期间为保证连申线不断航，且克服连申线与淮河入海水道之间水位差，需建设滨海西船闸和滨海南船闸作为临时导航兼做永久通航使用。枢纽周边环境见图2。

图2 滨海枢纽二期周边环境

2 布置原则和思路

2.1 总体布置原则

1)妥善处理好临时通航和永久通航之间的关系，避免重复建设；

2)保证临时导航期和永久通航期船舶(队)进出船闸畅通和航行安全；

3)便于调度和管理运营；

4)尽量减少征地、拆迁及土方开挖工程量，降低工程造价。

2.2 总体布置思路

1)确定临时导航期和永久导航期的航路组织；

2)根据临时导航期和永久通航期的货运量预测、过闸船型、通航安全等角度确定船闸建设规模；

3)临时导航期南船闸和西船闸之间的连接段航道须满足通航安全要求。

3 导航方案规模确定及航路组织

3.1 船型

3.1.1 临时导航期船型

结合连申线在淮河入海水道南北的航道通航现状，确定临时导航期的代表船型为500 吨级和1 000吨级货船，见表1。

3.1.2 永久通航期船型

结合报告[7]确定滨海西船闸代表船型为2 000 吨级货船、100 TEU 集装箱船、1 顶2×2 000 t 顶推船队；滨海南船闸代表船型为500 吨级货船，见表1。

表1 滨海枢纽临时导航期和永久通航期船型

3.2 船闸规模

根据连申线淮河入海水道以北段现状船闸单向通过能力，确定滨海南船闸尺度180 m×23 m×4 m(闸室有效长度×闸室有效宽度×门槛最小水深)可满足临时导航期要求。根据淮河入海水道二期配套通航工程的预测货运量、过闸船型尺度和比例，确定滨海西船闸尺度230 m×23 m×5 m，可满足临时导航期和永久通航期2035 年的单向通过能力要求，在2035 年之后建设二线即可满足远期2050 年单向通过能力要求。

3.3 航路组织

根据滨海枢纽临时导航和永久通航要求确定航路组织，见图3。

图3 航路组织

4 布置方案

4.1 滨海西船闸方案

滨海西船闸布置在淮河入海水道北侧，上、下游引航道采用对称布置，船闸及引航道中心线与连申线航道中心线夹角为64.2°，与入海水道中心线夹角25.8°。根据施工导航期和永久通航期船型尺度，依据规范[8]确定引航道尺度的要求值，结合地形条件、周边环境确定设计值(表2)。由于永久通航期船闸最大反向水位差达1.41 m，故闸首采用三角门。为满足永久通航远期通过能力要求，预留了二线船闸闸位，一、二线船闸中心线距离为130 m，引航道底边线距离为201 m。

表2 滨海西船闸引航道通航技术参数

4.2 滨海南船闸方案

滨海南船闸布置在苏北灌溉总渠南侧，上、下游引航道采用对称布置，船闸及引航道中心线与连申线航道中心线夹角为67.0°，与苏北灌溉总渠中心线夹角30.0°。根据施工导航期和永久通航期船型尺度，确定引航道尺度的要求值，结合地形条件、周边环境确定设计值(表3)。

表3 滨海南船闸引航道施工导航期和永久通航期通航技术参数

4.3 两船闸间临时连接段航道方案

两船闸间临时连接段航道等级为Ⅳ级，航道尺度要求不小于3.5 m×50.0 m×232.0 m(航道最小水深×航道底宽×弯曲半径)，采用斜坡结构，实际航道水深5.0 m，航道设计底宽51.5 m，弯曲半径不小于330.0 m，断面系数为7.35，直段部分距连申线航道中心线1 788 m。方案布置见图4。

图4 方案布置

5 通航水流条件

结合工程所在河道条件、航道和船闸布置、最高和最低通航水位工况，采用软件分别建立临时导航期和永久通航期的二维数学模型。考虑滨海枢纽工程实际情况、模型计算的精确性，采用三角网格对重点区域加密处理。

5.1 临时导航期

1)连申线(二期地涵北侧)以及连申线与滨海西船闸连接段，其中滨海西船闸闸门处、二期地涵北侧围堰处为固定不过流边界；连申线流量改道下泄，因此北侧几乎无来流，基本为静流状态，可不分析通航水流条件。

2)连申线(一期地涵南侧)以及连申线与滨海南船闸连接段，其中滨海南船闸闸门处、二期地涵南侧围堰处为固定不过流边界；连申线上游无来流，同样为静流状态，可不分析通航水流条件。

3)临时连接段航道与苏北灌溉总渠交汇段，总渠上游为自由出流段，下游通过总渠地涵立交下穿过连申线；航道上、下边界为南船闸和西船闸的闸门处。结合施工导航期灌溉总渠尽可能不参与泄洪且下泄流量较小的条件(最高通航水位5.50 m 时流量为50 m3∕s，最低通航水位2.00 m 时流量为20 m3∕s)，建立模型分析其通航水流条件(图5)。施工导航期最大横向流速0.1 m∕s 出现在最高通航水位工况下的交汇区域，满足设计规范要求，详细流速计算成果见表4。

图5 施工导航期连接段航道与总渠交汇段模型

表4 施工导航期连接段航道与总渠交汇段流速

5.2 永久通航期

1)苏北灌溉总渠与滨海南船闸上游引航道的入海水道不连通，总渠上游为自由出流段，下游通过地涵立交下穿过连申线，在总渠最高通航水位流量50 m3∕s、最低通航水位流量20 m3∕s 时，其引航道的最大横向流速为0.01 m∕s，总渠与船闸上游引航道交汇区最大横向流速为0.03 m∕s，满足通航要求。

2)淮河入海水道与滨海西船闸上游引航道的入海水道上游为自由出流段，下游通过一、二期地涵立交下穿过连申线，最高通航水位流量为4 756 m3∕s时，淮河入海水道与船闸上游引航道交汇处最大横向流速为0.2 m∕s，最大纵向流速为1.9 m∕s；船闸上游引航道最大横向流速为0.1 m∕s，最大纵向流速为0.8 m∕s。最低通航水位时上游无来流，可不分析通航水流条件。

3)连申线与滨海西船闸、滨海南船闸下游引航道的连申线上下游均为自由出流段，最高通航水位2.41 m 时流量为250 m3∕s，最低通航水位-0.20 m时流量为50 m3∕s，建立模型分析其通航水流条件(图6)。永久通航期最大横向流速0.19 m∕s和最大纵向流速0.56 m∕s 均出现在最高通航水位工况下的连申线航道区域，满足设计规范要求，计算成果见表5。

表5 永久通航期模型连申线与滨河西、南船闸流速

图6 永久通航期连申线与滨河西、南船闸模型

6 结语

1)在“两河三堤” 且十字交汇的现有立交通航渡槽区域扩建二期渡槽时须保证航道不断航，在临时导航设施设计过程中要按照航道网规划要求综合考虑多方面因素尽量做到永久和临时相结合，避免后期重复投资。

2)导航设施布置要适应临时导航期和永久通航期的航路组织、现状和预测船型、货运量预测、船舶安全航行等要求。

3)滨海枢纽二期扩建永久和临时结合通航方案的通航水流条件数学模型模拟结果显示，布置方案能满足不同时段、流量和水位的通航水流条件要求，方案可行。

4)连申线是江苏省内重要的南北向水运通道，滨海枢纽二期渡槽建成后，与总渠渡槽、一期渡槽共同形成近600 m 的长渡槽，且总渠渡槽和一期渡槽的宽度较二期渡槽缩窄近10 m，渡槽内船舶交汇行驶过程中直立渡槽岸壁对船行波反射有进一步叠加作用，其通航水流条件将异常复杂，建议下阶段开展渡槽整体物理模型和船舶模型研究。