桂林市小東江樞紐方案及過船建筑物型式探討

南江江

小東江是漓江在桂林市區(qū)內(nèi)的一條叉河，于疊彩山對(duì)岸的漓江左岸與漓江分叉，在穿山公園下游約800m處匯入漓江，全長(zhǎng)5.8km。為改善小東江的通航條件，在河道疏浚、拆除現(xiàn)有實(shí)體壅水壩的基礎(chǔ)上，擬在穿山公園下游的已廢棄電站閘壩處興建過船建筑物樞紐工程，達(dá)到小東江全線通航、改善水環(huán)境和開發(fā)兩岸旅游資源的目的。過船建筑物樞紐由壅水壩和斜面升船機(jī)組成，不僅能滿足通航功能，同時(shí)也可形成以過船建筑物為核心的新的景觀群。小東江航線開通后，可增加“兩江四湖”水上旅游線路，豐富游樂內(nèi)容，提高環(huán)城水系通航的保證率。

1 工程概況

小東江過船建筑物樞紐位于桂林市穿山公園下游約600m的廢棄電站閘壩處，河道寬50～60m，河道縱坡較緩。根據(jù)《防洪總體規(guī)劃》，當(dāng)漓江枯水期P＝90%的枯水流量為32.4m3/s時(shí)，小東江分水流量為2.4m3/s。樞紐工程由壅水壩、通航建筑物組成。

2 樞紐位置確定

為實(shí)現(xiàn)小東江全段通航，將通航建筑物樞紐布置在小東江出口處。該工程樞紐位置的選擇主要是對(duì)斜面升船機(jī)位置進(jìn)行方案比選。

2.1 一體式方案

一體式方案是將斜面升船機(jī)和壅水壩集中布置在主河道上，壅水壩布置在河道右岸，升船機(jī)布置在河道左岸。為避免影響船只通航，須將壩下游現(xiàn)有廢棄電站閘壩拆除，另外在工程區(qū)建設(shè)一座交通橋，以恢復(fù)兩岸交通。

將斜面升船機(jī)布置在主河道方案最大的優(yōu)點(diǎn)是引航道尺度完全滿足船閘規(guī)范要求，船只進(jìn)出閘平順通暢。缺點(diǎn)是：一是斜面升船機(jī)上的設(shè)備較多，發(fā)生洪水時(shí)不宜作為行洪斷面。這樣，河道斷面會(huì)縮窄，形成小東江的水位壅高，使河道加寬或堤防加高；二是拆除原電站閘壩及新建交通橋，將延長(zhǎng)施工工期，增加工程投資。

2.2 分體式方案

分體式方案是壅水壩和斜面升船機(jī)分開布置，在已有電站閘壩上游設(shè)置攔河壅水壩，在壅水壩上游的沙洲上（小東江與漓江之間的洲）新開的一條連通小東江和漓江的航道上布置斜面升船機(jī)。

該方案最大的優(yōu)點(diǎn)是：一是壅水壩不會(huì)縮窄河道，對(duì)小東江的河道行洪極為有利；二是新開航道不在主河道內(nèi)，河道行洪對(duì)斜面升船機(jī)坡道及設(shè)備的影響較小；三是現(xiàn)有電站閘壩不需要拆除，可以有效降低工程投資；四是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的斜面升船機(jī)不在現(xiàn)有河道上，利于施工導(dǎo)流，縮短工期。

該方案的缺點(diǎn)是電站閘壩會(huì)對(duì)景觀產(chǎn)生不利影響，但可通過外部裝飾得以改善。

通過以上綜合分析，該工程推薦采用分體式斜面升船機(jī)方案，即壅水壩布置在小東江主河道，斜面升船機(jī)布置在新開航道上。

3 過船建筑物型式比選

3.1 過船建筑物類型確定

過船建筑物包括船閘和升船機(jī)兩大類，其中升船機(jī)又可分為垂直升船機(jī)和斜面升船機(jī)。船閘是利用水力作用控制閘室內(nèi)水位升降，使船舶通過航道上的集中落差；垂直升船機(jī)是利用機(jī)械傳動(dòng)裝置帶動(dòng)承船箱垂直升降，使船舶克服集中落差，實(shí)現(xiàn)通航目的；斜面升船機(jī)是利用機(jī)械傳動(dòng)裝置，帶動(dòng)承船箱沿一定的斜坡上下運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)通航的目的。

目前，桂林市春天湖和木龍湖出口分別采用船閘和垂直升船機(jī)，該工程以旅游通航為主要目的，根據(jù)建筑物景觀多樣性的要求，小東江出口采用斜面升船機(jī)（俗稱水坡）。

3.2 斜面升船機(jī)型式選擇

斜面升船機(jī)分為干式斜面升船機(jī)和濕式斜面升船機(jī)兩種。

3.2.1 干式斜面升船機(jī)

目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有斜面升船機(jī)均為干式斜面升船機(jī)，大多建于江浙一帶的天然河道上，且均為貨船通航。國(guó)內(nèi)唯一一座客運(yùn)斜面升船機(jī)位于北京護(hù)城河上，為干式斜面升船機(jī)，此載客斜面升船機(jī)在試運(yùn)行后即停運(yùn)，據(jù)管理處和設(shè)計(jì)單位介紹，由于運(yùn)行過程中游客有恐懼感而停運(yùn)。

干式斜面升船機(jī)上下游均為斜坡，運(yùn)行時(shí)，承船廂內(nèi)無水，游船直接停放在承船廂底板上。其優(yōu)點(diǎn)是承船廂重量輕，設(shè)備動(dòng)力小。但在運(yùn)行中存在一些問題，主要表現(xiàn)在：船只過頂時(shí)需依靠慣性作用，對(duì)操作人員控制運(yùn)行的要求較高；由于跨越攔河建筑物需兩邊放坡，主體建筑（即斜坡段）不但高，且較長(zhǎng)，不僅占地面積較大，而且在承船廂過頂時(shí)游客有恐懼感；采用干式斜面升船機(jī)，觀感不太好；因船直接放在承船廂底板上，故對(duì)船型有要求，螺旋漿易劃破襯墊。

3.2.2 濕式斜面升船機(jī)

由于干式斜面升船機(jī)存在的問題較多，但通過采取改進(jìn)措施，可將干式斜面升船機(jī)改為濕式斜面升船機(jī)。濕式斜面升船機(jī)吸收了垂直升船機(jī)和干式斜面升船機(jī)的優(yōu)點(diǎn)和成熟技術(shù)，采用下游單面坡，在坡頂設(shè)置控制閘門與承船廂對(duì)接。其優(yōu)點(diǎn)是：克服了干式斜面升船機(jī)平面占地長(zhǎng)，立面高度大，游客產(chǎn)生恐懼心理的不足；吸收了垂直升船機(jī)高位對(duì)接的成熟技術(shù)和游船水中停泊、游客舒適度高及外觀優(yōu)美的優(yōu)點(diǎn)；克服了垂直升船機(jī)設(shè)備復(fù)雜、所需動(dòng)力大的不足。

缺點(diǎn)是承船廂較干式斜面升船機(jī)重，牽引設(shè)備動(dòng)力略大，上游水位變化對(duì)工程運(yùn)行影響較大，但可通過調(diào)節(jié)壅水壩的壩高來維持上游正常通航水位基本不變，保證工程正常運(yùn)行，或通過改善承船廂的結(jié)構(gòu)來適應(yīng)上游水位的變化。

經(jīng)綜合比較，桂林市小東江出口升船機(jī)采用運(yùn)行較為平穩(wěn)、景觀效果較好的濕式斜面升船機(jī)。

3.2.3 濕式斜面升船機(jī)運(yùn)行程序

游船可沿水坡航道雙向運(yùn)行，以游船上行為例，其運(yùn)行程序?yàn)椋撼写瑤寥胂掠嗡校M足最小行船水深），船只直接駛?cè)氤写瑤⑾道|；卷?yè)P(yáng)設(shè)備拖動(dòng)承船廂連帶游船沿坡道上行至坡頂；上閘首閘門打開，上閘首與承船廂間充滿水，然后打開承船廂閘門；船只解纜駛出承船廂后，下行船只駛?cè)氤写瑤⑾道|；同時(shí)關(guān)閉上閘首閘門和承船廂上游閘門；卷?yè)P(yáng)設(shè)備拖動(dòng)承船廂連帶游船下行沉入下游水中（滿足最小行船水深）；下行船只解纜并駛出承船廂后，等待上行船只駛?cè)搿?/p>

4 結(jié)語(yǔ)

濕式斜面升船機(jī)具有運(yùn)行可靠，船只在承船廂內(nèi)較為平穩(wěn)、整體景觀效果較好的特點(diǎn)，同時(shí)可滿足建筑物景觀多樣性的要求，因此該工程采用濕式斜面升船機(jī)。

該工程作為桂林市旅游建筑物的一部分，建成后可實(shí)現(xiàn)小東江的全線通航，對(duì)充分開發(fā)兩岸旅游資源具有積極意義，并對(duì)同類工程的設(shè)計(jì)具有一定的借鑒意義。