漢北河新溝樞紐二線船閘平面布置方案研究

吳國君　羅海程　胡峰軍　黃勇

摘 要：漢北河新溝二線船閘是漢北河航線進出漢江航道的通航建筑物。針對二線船閘布置面臨布置場地狹窄、位于彎道河段且上、下游有跨河橋梁限制等難點問題，結合自航船模試驗研究進行分析，提出合理的布置方案。

關鍵詞：船閘總平面布置;船模試驗;優化布置

中圖分類號：U612? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）05-0070-02

漢北河航線是漢江的一級支流，是漢北河流域石膏、鹽化工產品和農產品運輸的重要通道。

新溝樞紐位于漢北河河口，距漢江河口約55km。新溝樞紐主要由節制閘和船閘組成，船閘為漢北河航線進出漢江航道的主要通航建筑物。老新溝船閘已經達到了使用年限，運行安全得不到保證，對船閘進行維修已不能解決問題，需建設新溝二線船閘。同時水利部門對節制閘進行改造。

1 工程概況

新溝樞紐是集排澇、灌溉、防洪、抗旱、通航等功能于一體的多功能水利樞紐工程。位于漢北河出口上游1.5km。上距漢北河公路橋0.9km，下距漢丹鐵路橋1km。

1.1河勢及地質

樞紐工程區屬漢北河Ⅰ級階地，微地貌為河灘地貌，河床季節變化性大。擬建場地地形起伏變化較大，處地面標高12.70～29.90m，相對高差約17.20m左右。揭露的地層主要為素填土，其下主要為第四系全新統沖積（Q4al）及沖洪積（Q4al+pl）成因的粘性土、粉砂、礫砂及圓礫層。

1.2水文

漢北河為人工控制的排洪渠道，新溝閘上游水位主要受漢北河上游來水影響，新溝閘下水位受上游來水和漢江水位的影響。根據閘上下游水文站多年實測水位和流量資料統計分析計算船閘設計水位詳見表1。

2 船閘平面布置的通航問題研究

2.1船閘平面布置方案

船閘布置在節制閘和既有船閘之的隔流島上，船閘軸線距節制閘中心線86.6m，船閘縱軸線垂直于樞紐軸線。如圖1所示。

2.2 船閘布置特點分析

船閘主體結構布置在節制閘上游側，船閘下閘首位于新建節制閘的擋水線上。船閘引航道平面布置為不對稱式，曲線進閘、直線出閘。由工程的建設性質、建設位置及設計方案布置圖可以看出，新溝二線船閘的平面布置難度較大，主要體現在以下兩個方面：

（1）布置場地狹窄，可供調整范圍有限;

（2）漢北河公路橋距上游引航道口門距離短，上游引航道連接段航道布置由兩個反向彎構成，且兩反彎之間過渡段短。

2.3 布置方案通航條件研究

結合1：100的定床模型試驗，利用遙控自航船模擬設計船型為1000t級貨船和一頂二駁500t級船隊在各工況下通航情況。

經試驗研究，上游航線與水流最大交角達到30°，口門區最大橫向流速0.45m/s。通過船模試驗航行的最大舵角18°、最大漂角不超過4°，口門區最大漂角有所減小，仍達到14°，船模駛入引航道的航態差，存在安全隱患。下游航線引航道口門區斜流與航線最大交角12°～17°，局部最大橫向流速不超過0.40m/s。根據規范要求[1]，各種工況下，設計方案的下游引航道口門區及連接段均滿足航行要求。但水位較低時，在引航道出口轉彎處，受斜流影響，橫漂距較大，需要謹慎駕駛。

2.4平面布置方案優化

根據試驗情況，對平面布置方案進行如下優化：船閘整體向下游移動107.4m，同時上下游隔流堤長度均減短32m，上游引航道隔流堤頭部以上及臨河側高程超過上游引航道底高程17.15m的部位全部疏挖至17.15m。上游隔流堤頭部與上游公路橋之間距離增大到520m左右，上游連接段航道布置相對于原方案彎曲半徑增大到640m左右，同時對下游河道與下游引航道口門銜接部位進行疏挖，以1：10坡度與下游航道底高程11.35m平順銜接，以利下游引航道口門區水流條件。優化布置如圖2。

經以上優化后，上游連接段航道與水流最大交角減小到22°，航線局部橫向流速進一步減小，基本可滿足各種工況通航。下游航道亦滿足通航要求。

3 結語

漢北河新溝二線船閘平面布置受已建老節制閘、跨河橋梁及河勢影響，可利用空間很小，難度較大。基于工程的特點，在不改變設計方案整體布局的前提下，研究提出了將船閘整體下移、縮短隔流堤、增大上游引航道彎道半徑，并對上下游引航道進行合理疏挖的優化方案是合適的，可為類似工程提供借鑒。

參考文獻：

[1]中交水運規劃設計院. 船閘總體設計規范： JTJ305-2001[s].北京：人民交通出版社.

[2]胡峰軍.漢北河新溝二線船閘工程施工圖報告[R].武漢：湖北省交通規劃設計院股份有限公司，2016.

[3]賀暉. 漢北河新溝二線船閘模型試驗報告[R].長沙：長沙理工大學，2016.