山區(qū)航道通航環(huán)境適應(yīng)性分析

鄺曉璐

摘要：進(jìn)入“十四五”階段，在交通強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略部署下，為貫徹國(guó)家供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和廣東省補(bǔ)齊軟硬基礎(chǔ)設(shè)施短板政策，廣東省內(nèi)河航運(yùn)發(fā)展迎來重大機(jī)遇，山區(qū)水運(yùn)發(fā)展將迎來新的局面。然而，隨著航道擴(kuò)能升級(jí)工程的穩(wěn)步推進(jìn)，山區(qū)航道在提升航道等級(jí)的建設(shè)中面臨著諸多問題，如橋梁通航標(biāo)準(zhǔn)、船閘通過能力、單向通航管理調(diào)度等。結(jié)合航道實(shí)例，通過對(duì)河段通航環(huán)境適應(yīng)性、橋區(qū)通航環(huán)境、單向通航管理等進(jìn)行分析，系統(tǒng)摸排現(xiàn)行船閘、橋梁、航道整治工程方案在全部實(shí)施后的航道通過能力，評(píng)估通航的適宜性及風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步提出改善措施建議，從而提升航道通航適應(yīng)能力。

關(guān)鍵詞：山區(qū)航道;急彎段;通航環(huán)境;措施

山區(qū)河流狹窄，平面形態(tài)較平原河流更為復(fù)雜，兩岸常有巖嘴和亂石堆深入河中，形成卡口、急彎和汊道，河道崎嶇曲折，岸線凹凸不平，航槽彎窄，沿線兩岸植被較好，多為沙卵石和石質(zhì)河床灘多流急，洪水傳播時(shí)間快。由于山區(qū)航道水運(yùn)發(fā)展較為落后，受區(qū)域航道等級(jí)的局限，航道通過能力較小，在提升航道等級(jí)時(shí)，可進(jìn)行通航環(huán)境適應(yīng)性分析研究，本文以韶關(guān)市武江航道為例，該航道從Ⅵ級(jí)提升至Ⅲ級(jí)，對(duì)范圍內(nèi)的長(zhǎng)安樞紐、廂廊彎道、武廣客運(yùn)專線武江特大橋進(jìn)行分析，研究結(jié)論可為內(nèi)河山區(qū)高等級(jí)航道建設(shè)提供借鑒。

通航環(huán)境分析

1.1長(zhǎng)安樞紐以上河段正常蓄水位時(shí)回水長(zhǎng)度9.45km，平面走向上總體較為彎曲，特別是靠近長(zhǎng)安樞紐處形成急彎，沿程寬窄變化較大，樞紐上游局部形成洲灘密布的寬淺河段，除采砂活動(dòng)、壩下沖刷等人類活動(dòng)影響外，天然情況下研究河段總體上河床較為穩(wěn)定，少有劇烈沖淤。該樞紐位于一個(gè)S型大彎道中下部，若船閘與樞紐主體相鄰布置，則船閘上、下引航道將形成較大曲率的彎道，易于出現(xiàn)不利流態(tài)，通航條件差。新建千噸級(jí)船閘應(yīng)切長(zhǎng)安樞紐南側(cè)凸岸而過，部分解決河勢(shì)帶來的不利因素，大大減小船閘上、下游引航道的彎曲程度。由于 1000t 級(jí)船閘尺度相對(duì)較大，且受樞紐河段原有河勢(shì)的限制，船閘基本都需要在樞紐左岸、右岸進(jìn)行開挖;再加上盡量考慮減少拆遷量、開挖難度等因素，船閘上游、下游引航道往往與河道存在夾角，在較大流量條件下引航道橫向流速可能超標(biāo)。通過河道開挖疏浚、隔離堤、潛壩等工程措施來控制、引導(dǎo)樞紐上、下游的主流方向，減小船閘引航道口門區(qū)的橫向流速分量，可將各樞紐的最高通航流量提升至1200m3/s以上。

1.2武江廂廊彎道段河道急彎且河面較為狹窄，彎頂航道轉(zhuǎn)向角約150°。對(duì)于急彎河段，由于其特殊的河勢(shì)條件及流速分布特征，船舶航行通過時(shí)操縱難度加大、航跡帶寬度增加，所要求的航道水流條件及航道尺度也不同于一般的直線段航道，整治難度相對(duì)較大。廂廊彎道在整治前同時(shí)存在縱向流速與橫向流速過高的問題，影響船舶上行及雙向通航時(shí)的會(huì)船安全。急彎段整治可對(duì)左右岸存在的挑流凸嘴和礁石進(jìn)行清理，平順岸線，利用物理模型試驗(yàn)進(jìn)行通航流量選取。由于山區(qū)航道左右岸多為農(nóng)用地，不乏存在永久基本農(nóng)田。在選擇單向或雙向通航的時(shí)候，可綜合船舶通過能力、工程量以及用地情況進(jìn)行選擇。

1.3武廣客運(yùn)專線武江特大橋橋區(qū)河段河寬水淺，左側(cè)為大片淺灘，現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，目前設(shè)一個(gè)通航孔通航?？绾又鳂?yàn)椋?0+64+40）m 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，不滿足《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》（GB50139-2014）設(shè)計(jì)最高通航水位按10年一遇洪水，通航凈高10m，雙向通航凈寬110要求。根據(jù)前期船模試驗(yàn)結(jié)論，武廣客運(yùn)專線武江特大橋橋區(qū)在最高安全通航流量1200m3/s下，滿足規(guī)范10m凈高通航要求，但凈寬不能滿足雙向110m通航要求。但是，目前山區(qū)航道跨河橋梁大部分難以滿足規(guī)范要求，需要進(jìn)行拆除重建。然而，類似韶關(guān)市橋梁眾多的山區(qū)城市不在少數(shù)，橋梁征拆量大，對(duì)交通組織有較大影響。因此，在開展山區(qū)航道擴(kuò)能升級(jí)時(shí)，按照規(guī)范采用洪水頻率確定設(shè)計(jì)最高通航水位，往往航道急彎段，橋區(qū)通航水流條件難以滿足規(guī)范要求。綜合考慮山區(qū)河流最高通航水位高且歷時(shí)段的特性，以及流域代表船型和庫(kù)區(qū)日均水位，建議采取高水保證率（或歷時(shí)率）法復(fù)核橋梁通航尺度。

2.單向通航管理

為了保障船舶通航安全，山區(qū)航道急彎段及部分橋區(qū)航段不得不采取單向通航管理。為解決這些航段中雙向船舶交會(huì)的問題，應(yīng)在單向通航航段上、下游分別設(shè)置錨地，使得上行、下行船舶交替通過。錨地?cái)?shù)量應(yīng)基于船舶平均到達(dá)率，得出的理論等待時(shí)間內(nèi)能保證到達(dá)船舶?？浚ūＷC率大于95%）。聯(lián)合調(diào)度措施是當(dāng)前高效、智能的管控措施。目前的單向航道通過時(shí)間計(jì)算基于最高通航流量下的運(yùn)行工況，考慮到平時(shí)大部分時(shí)間河道流量較小，船舶應(yīng)能以更快速度通過單向航道航段，若考慮船閘、錨地與單向航道的聯(lián)合調(diào)度管理，由于船閘為通過瓶頸，在調(diào)度上保障其自身通過能力最大化即可，而錨地、單向航道通過接收船閘出閘船隊(duì)信息來作出相應(yīng)調(diào)度準(zhǔn)備。在信息化水平不高時(shí)，單向航道及其上下游錨地及時(shí)共享單向航道是否被占用、船隊(duì)航向等基本信息即可，在此基礎(chǔ)上制定各種情況下的到達(dá)船舶通過、停泊方案。遠(yuǎn)期的聯(lián)合調(diào)度管理可通過船舶交通管理系統(tǒng)來實(shí)時(shí)進(jìn)行，監(jiān)控單向航道內(nèi)部與鄰近船舶的航速、位置，在航道被占用時(shí)通知、引導(dǎo)趨近的船舶在錨地停泊，并在航道可用時(shí)通知、引導(dǎo)錨地船舶盡快通過單向航道。

3.航道等級(jí)提升后的通過能力

航道擴(kuò)能升級(jí)后，航道主要航段的通過能力遠(yuǎn)超過未來水運(yùn)量需求的預(yù)測(cè)值。同時(shí)由于高等級(jí)航道的建成，實(shí)際通航情況應(yīng)更接近于自由通航方式，不需采用單艘通航方式，如廂廊彎道與橋區(qū)等瓶頸航段即使單向通航，其通過能力也不存在太大問題?？傮w而言船閘通過能力比航道更低，即整個(gè)航道擴(kuò)能升級(jí)工程建成后，工程整體的通過能力主要受船閘制約。近期過閘船型更接近于現(xiàn)狀船型，此時(shí)通過能力若考慮實(shí)際運(yùn)載量可滿足貨運(yùn)量需求，船型不變則遠(yuǎn)期運(yùn)力可能緊張;隨著船型標(biāo)準(zhǔn)化的推進(jìn)，遠(yuǎn)期過閘船型若更接近標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中代表船型，此時(shí)船閘通過能力隨之提高，也可滿足貨運(yùn)量需求。

4.山區(qū)航道信息化建設(shè)

目前對(duì)通航環(huán)境適應(yīng)性的分析基于一些假設(shè)條件，不同條件對(duì)分析結(jié)果有較大影響。而信息化建設(shè)對(duì)航道的全方位覆蓋與數(shù)字化有利于管理部門獲得第一手信息，提高了管理部門的掌控能力，從而非常有利于未來的改進(jìn)與對(duì)新形勢(shì)的適應(yīng)性。如船閘調(diào)度系統(tǒng)、船舶交通管理系統(tǒng)對(duì)來往船舶的統(tǒng)計(jì)形成完善的數(shù)據(jù)庫(kù)，可方便地做出全局性統(tǒng)計(jì)、發(fā)現(xiàn)缺陷與解決問題，以及更新對(duì)未來發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)測(cè)。 此外，信息化建設(shè)也是應(yīng)急管理的有力工具，各種監(jiān)控、通信措施可使管理部門第一時(shí)間做出反應(yīng)，提高航道建筑物與設(shè)施的損毀維修、水上搜救等職能的執(zhí)行效率等。因此，建議近期可著重于船閘過閘、單向航道、錨地、橋區(qū)等敏感航段及不利水文氣象條件下的信息化管理，然后循序漸進(jìn)地建立沿線船閘完整的聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng)、覆蓋河段的船舶交通管理系統(tǒng)等。

5.結(jié)語

在山區(qū)航道高等級(jí)建設(shè)中，綜合考慮下一階段及船舶大型化、標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展趨勢(shì)，可建立符合山區(qū)航道特性的通航標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)山區(qū)航道建設(shè)給予一定的政策支持。同時(shí)信息化建設(shè)水平也要跟上高等級(jí)航道建設(shè)步伐，在有條件的情況下，也可考慮開展山區(qū)航道交通仿真模擬等研究工作，有利于從微觀尺度上進(jìn)一步了解不同航段船舶的通過能力與通航情況等，從而為未來基于信息系統(tǒng)的航道通航精細(xì)化管理奠定基礎(chǔ)，提高決策能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]《北江航道擴(kuò)能升級(jí)上延工程塘頭樞紐船閘整體定床物理模型研究 （包含武江武廣橋區(qū)及廂廊彎道河工模型研究?jī)?nèi)容）》，交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所，2018年7月

[2]《北江上延（武江長(zhǎng)來至桂頭段）長(zhǎng)安樞紐模型試驗(yàn)報(bào)告》（西科水運(yùn)咨詢中心，2020年1月）