南水北調東線長溝節制閘通航安全防護設計

呂鴻翔，任澤儉，林志梁

（1.南水北調東線山東干線有限責任公司，山東 濟南 250109；2.濟寧市運河水運工程規劃設計院，山東 濟寧 272000）

南水北調東線南四湖至東平湖段工程結合航運實施，目前，僅從江蘇通航至山東濟寧市駐地，濟寧市駐地至東平湖段由于航運配套設施建設滯后等原因，還沒有通航。為確保通航后長溝節制閘和船舶的安全，在通航前完成相關安全防護工程十分必要。目前，京杭運河山東境內主要船型為 300 t、500 t、1 000 t 級貨（駁）船，據初步統計三者所占的比例約為5∶30∶65，梁濟運河及柳長河段已建成Ⅲ級航道，可通行1 000 t 船舶。京杭運河船舶朝著大型化、專業化方向發展，并隨著京杭運河Ⅲ級改Ⅱ級航道項目的實施，將來2 000 t 船舶將成為京杭運河營運的主力船型。綜合考慮以上因素，長溝節制閘安全防護設計采用京杭運河船型標準化中的1 000 t 級貨船的最大船型為安全防護的設計船型，采用京杭運河船型標準化中的2 000 t 級貨船的最大船型為安全防護的結構計算兼顧船型。

1 防護設施

為避免船舶誤入節制閘及減少撞擊損失，設置相應防護設施，目前，防護設施較多采用簡易防撞裝置或防撞墩。由于簡易防撞裝置由于材料的彈性緩沖量相對較小，比較適合預防小型的船舶，對于大型船舶或航速稍快的船舶，無法有效吸收船舶的沖擊力。鑒于2 000 t 級船舶將成為京杭運河營運的主力船型，因此，簡易防撞裝置無法起到有效的防護作用。為保障安全通航的，選用防撞墩方案。

2 建設內容

2.1 安防設施布置

長溝節制閘安全防護位于節制閘上游約590 m、下游約570 m 各布置1 處，在長溝泵站進（出）水渠右岸護坡坡頂布置系纜墩，通過鋼絲繩、防撞墩、維修平臺等設施連接到節制閘輸水線右岸南水北調護坡坡頂系纜墩。鋼絲繩一端系于系纜墩，另一端套于Φ200 鋼管樁，鋼絲繩沿水面每隔1 m 布置一個浮筒。兩防撞墩相鄰樁間距6.5 m，防撞墩與維修平臺間隔布置，防撞墩由3 根Φ630 鋼管樁組成，節制閘外側2 根鋼管樁設置圓筒型橡膠護舷，維修平臺由浮體及鋼管樁構成，浮體由4 根Φ200 鋼管樁固定，浮體可沿鋼管樁上下浮動。在下游防撞墩間預留一個14 m寬的維護通道，便于節制閘維護船舶的進出，非維護期在維護通道口布置浮筒，防止無關船舶進出。設計載荷條件下，鋼管樁設計使用年限50 年，浮體和浮筒設計使用年限為15 年。

2.2 標志標牌配置具體要求

1）提示牌。布置于節制閘下游防撞墩上，標牌立柱位于防撞墩臨節制閘側鋼管樁樁頂上。提示牌布置在節制閘水域內，提示牌內容為“禁止駛入”，提示船舶避免駛入節制閘范圍內。

2）指向牌。布置于節制閘上、下游，上游位于節制閘與長溝船閘交匯處往上游500 m 左岸護坡頂上，下游位于下游防撞墩往下游500 m 左岸護坡頂上，上、下游各1 座，提示船舶航行方向。

3）紊流標。布置于節制閘上、下游，上游布置于節制閘與長溝船閘間護坡上游裹頭處，布置1座，下游布置于下游兩端防撞墩內側鋼管樁上，布置2 座，標示前方水域水流紊亂，警告船舶謹慎駕駛，提示紊流對船舶操縱的影響。

4）導向標。布置于節制閘下游。節制閘下游防撞墩上布置12 座，用于引導船舶的行駛方向。

5）警示燈。布置于節制閘上游防撞墩中心處。警示燈燈光為紅色，警示船舶此處禁止駛入。

2.3 防撞墩設計指標確定

1）節制閘防撞墩頂高程確定。節制閘防撞墩頂高程考慮由設計最高通航水位+安全超高確定。節制閘下游設計最高通航水位38.47 m，節制閘上游設計最高通航水位38.56 m，考慮船舶空載干舷高度，安全超高取3 m。確定節制閘下游防撞墩頂高程為41.47 m，節制閘上游防撞墩頂高程為41.56 m，長溝節制閘上、下游設計防撞墩頂高程均取整為42.0 m。

2）上下游防撞墩設計。節制閘上、下游防撞墩頂高程42.0 m，上、下游河底高程28.7 m、30.8 m。防撞墩采用防護鋼管樁，以3 根樁徑Φ630 mm 的鋼管樁為一組，樁之間通過兩層樁徑Φ500 mm 聯系鋼管相連，防護單樁長32 m。鋼管樁及連接鋼管要求作表面清潔處理，涂環氧富鋅底漆二度，聚氨酯漆二度（上游高程37.2 m、下游高程38.4 m），以上再外涂黃黑相間的調和漆。

3 防護設施對調水及行洪的影響分析

3.1 防護設施對泵站調水影響分析

長溝泵站下游閘口寬度31.6 m，閘底板高程28.7 m，設計最低通航水位32.0 m，設計最低通航水位時閘口過水斷面面積為104.3 m2。防撞墩處斷面寬度184 m，底高程28.7 m，設計最低通航水位32.0 m，邊坡1∶3，設計最低通航水位時閘口過水斷面面積為639.9 m2，防撞墩鋼管樁、浮體及浮筒阻水斷面面積為261.6 m2，實際有效過水斷面面積為378.3 m2大于閘口處過水斷面面積104.3 m2。

長溝泵站上游閘口寬度23.4 m，閘底板高程30.8 m，設計最低通航水位34.2 m，設計最低通航水位時閘口過水斷面面積為78.6 m2。防撞墩處斷面寬度74.9 m，底高程30.8 m，南水北調南四湖至東平湖段輸水與航運結合工程設計最低通航水位34.2 m，邊坡1∶3，設計最低通航水位時閘口過水斷面面積為289.3 m2，防撞墩鋼管樁、浮體及浮筒阻水斷面面積為120.1 m2，實際有效過水斷面面積為169.2 m2，大于閘口處過水斷面面積78.6 m2。

經綜合分析，防護設施對長溝泵站調水不產生影響。

3.2 對航道行洪影響分析

長溝船閘上游段屬于梁濟運河（長溝泵站～鄧樓泵站段），其20 年一遇的洪水位為38.56 m，航道底高程30.8 m，底寬為45 m，邊坡1∶3，其行洪斷面面積約為530 m2。防護位置處航道底高程30.8 m，底寬78.5 m，邊坡 1∶3，其洪水位時斷面面積約為790 m2，防撞墩鋼管樁、浮體及浮筒阻水斷面面積約為154 m2，實際有效過水斷面面積為636 m2，大于閘口處過水斷面面積530 m2。

長溝船閘下游段屬于梁濟運河（湖口～長溝泵站段），其20 年一遇的洪水位為38.47 m，航道底高程28.7 m，底寬為66 m，邊坡1∶3，其行洪斷面面積約為931 m2。防護位置處航道底高程28.7 m，換算成垂直航道的底寬88.5 m，邊坡1∶3，其洪水位時斷面面積約為1 151 m2，防撞墩鋼管樁、浮體及浮筒換算成垂直航道的阻水斷面面積約為201 m2，實際有效過水斷面面積為950 m2，大于閘口處過水斷面面積931 m2。

經綜合分析，防護工程對航道行洪不產生影響。