淺談澳門擋潮閘通航孔及應(yīng)急船閘選取合理性

◎ 肖寶文 廣東正方圓工程咨詢有限公司

1.概述

澳門內(nèi)港海傍區(qū)位于澳門半島西側(cè)、與珠海前山水道（灣仔段）左岸相望，于石角咀水閘下游約3km，在前山水道下游喇叭口處跨越前山水道，由于地勢低洼且沿岸防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)低，受風(fēng)暴潮、天文大潮與暴雨的影響，近期發(fā)生了多次洪災(zāi)，特別是2017年1713的“天鴿”，澳門半島水浸約340萬m2，約占半島面積的36.6%。經(jīng)濟(jì)損失約125億，10人遇難，200多人受傷。2016年3月澳門代表在第十二屆全國人民代表大會第四次會議上提出了“關(guān)于加強粵澳合作，興建澳門內(nèi)港擋潮閘”的建議。2018年10月項目獲國務(wù)院同意建設(shè)的批復(fù)。

2.通航孔及應(yīng)急船閘位置選取的研究

擬建的澳門內(nèi)港擋潮閘所在河段河寬520m，沿閘軸線從左岸至右岸依次布置：左岸連接段、船閘、排洪泵站、泄水閘、右岸連接段，管理區(qū)布置在船閘與左岸間。但由于擋潮閘所在水域澳門側(cè)占30%（約占河寬160m），因此擋潮閘的通航閘孔和應(yīng)急船閘布置在樞紐左岸側(cè)。閘址所處水域上承磨刀門洪灣水道和經(jīng)前山河下泄的徑流，下納南海潮流，受洪潮交匯作用，水文情勢相當(dāng)復(fù)雜。在最不利工況下，水流與航道中心線存在最大15°夾角，導(dǎo)致局部橫向流速較大，使擋潮閘二個通航閘孔及應(yīng)急船閘的布置有一定難度。

2.1 通航孔選取

根據(jù)水下地形測量圖，目前現(xiàn)狀的深槽航道位于澳門側(cè)，維護(hù)水深為3.5m，珠海側(cè)大部分為淺灘，水深較淺，水深小于2m的淺灘寬度約80m～300m。由于通航泄洪孔所在位置水深較好，而且該位置與現(xiàn)狀航道較好銜接，因此通航孔選址布置于現(xiàn)狀航道深槽位置是合理的。

圖1 通航孔及應(yīng)急船閘布置

2.2 應(yīng)急船閘選取

（1）澳門方出于救援需要，要求應(yīng)急船閘布置于澳門側(cè)，利于澳門管理；

（2）目前整體河勢為左岸深、右岸淺的情況，若應(yīng)急船閘布置右岸珠海側(cè)，遠(yuǎn)離原主航槽，船只轉(zhuǎn)彎難度較多，需對現(xiàn)狀航道進(jìn)行改槽疏浚，改槽后航道運行清淤維護(hù)量大，因此應(yīng)急船閘選址布置于左岸側(cè)（澳門側(cè)），有利于與上、下游航道銜接。

2.3 模型試驗

（1）針對擬建工程與下游匯流口較近、閘軸線法線與水流流向最大交角超約15°、橫向流速超過標(biāo)準(zhǔn)，而平面布置受限于澳門只占河寬30%的位置，在難以通過改變樞紐選址等措施消除上述通航不利因素的情況下，通過物模研究及船模仿真試驗研究對通航孔凈寬及應(yīng)急船閘布置方案進(jìn)行優(yōu)化，將通航孔上下游右側(cè)航道邊線沿右側(cè)通航孔閘墩內(nèi)側(cè)線向右偏移，并與上游航道平順銜接。增加通航閘孔下游航道的通航寬度，把通航閘孔從60m增大至62m，使不利水流對船舶通航風(fēng)險處于可控。

（2）降低通航孔底板高程、增加通航孔閘墩上下游導(dǎo)流措施、調(diào)整船閘上游導(dǎo)航墻尺寸等方面來改善通航閘孔及下游水流流態(tài)分布。

（3）在通航孔三個閘墩上游增加弧型導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，各弧型尺寸分別為：左墩為半徑8.0m、弧度135°；中墩為半徑10.0m、弧度157°；右墩為半徑8.2m、弧度146°。從而改善通航閘孔內(nèi)閘墩處水流流態(tài)。

（4）在左墩和右墩下游增加50m導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，降低墩后渦流影響，因此節(jié)省了工程造價。

（5）通航閘孔運行的難點主要在十字門水道水域，該水域航道彎曲，徑、潮流相互頂托，船舶操縱難度較大，報告通過船模試驗，提出了加大船舶舵角的意見，使船舶能平穩(wěn)通過通航閘孔。

（6）針對應(yīng)急船閘上游河道側(cè)導(dǎo)航墻存在挑流的影響，將船閘上游河道側(cè)導(dǎo)航墻長度由85.0m縮短至滿足規(guī)范的低值60.0m的意見。

（7）針對在7級風(fēng)況下，通航閘孔關(guān)閉，應(yīng)急船閘啟用時，在風(fēng)浪影響下操舵難度大的情況，報告通過船模試驗，提出了救援船在進(jìn)入引航道前，需保持較高航速進(jìn)入引航道，駛?cè)牒笮杓皶r進(jìn)行降檔減速，必要時輔助倒車使船舶航速降至引航道內(nèi)安全航速后駛?cè)氪l，從而保持較好的操縱性，有效抵御風(fēng)壓對船舶航行的影響。

3.結(jié)語

由于工程建設(shè)的通航環(huán)境、與下游匯流口較近、口門區(qū)與水流流向交角較大等問題的限制，使得下游口門區(qū)通航水流條件未能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，對船舶通航安全方面存在一定的影響，但在滿足同等標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的前提下，結(jié)合工程河段的實際情況，通過水工物理模型、船舶模擬仿真研究的手段去研究對工程布置方案提出優(yōu)化建議，從而解決了船舶通航安全問題。

圖2 通航孔及應(yīng)急船閘布置

圖3 通航孔閘墩優(yōu)化推薦方案平面布置圖

圖4 船閘上下游導(dǎo)航墻優(yōu)化方案平面布置