桂林市小东江枢纽方案及过船建筑物型式探讨

2010-08-15南江江

山西水利 2010年4期

南江江

小东江是漓江在桂林市区内的一条叉河，于叠彩山对岸的漓江左岸与漓江分叉，在穿山公园下游约800m处汇入漓江，全长5.8km。为改善小东江的通航条件，在河道疏浚、拆除现有实体壅水坝的基础上，拟在穿山公园下游的已废弃电站闸坝处兴建过船建筑物枢纽工程，达到小东江全线通航、改善水环境和开发两岸旅游资源的目的。过船建筑物枢纽由壅水坝和斜面升船机组成，不仅能满足通航功能，同时也可形成以过船建筑物为核心的新的景观群。小东江航线开通后，可增加“两江四湖”水上旅游线路，丰富游乐内容，提高环城水系通航的保证率。

1 工程概况

小东江过船建筑物枢纽位于桂林市穿山公园下游约600m的废弃电站闸坝处，河道宽50～60m，河道纵坡较缓。根据《防洪总体规划》，当漓江枯水期P＝90%的枯水流量为32.4m3/s时，小东江分水流量为2.4m3/s。枢纽工程由壅水坝、通航建筑物组成。

2 枢纽位置确定

为实现小东江全段通航，将通航建筑物枢纽布置在小东江出口处。该工程枢纽位置的选择主要是对斜面升船机位置进行方案比选。

2.1 一体式方案

一体式方案是将斜面升船机和壅水坝集中布置在主河道上，壅水坝布置在河道右岸，升船机布置在河道左岸。为避免影响船只通航，须将坝下游现有废弃电站闸坝拆除，另外在工程区建设一座交通桥，以恢复两岸交通。

将斜面升船机布置在主河道方案最大的优点是引航道尺度完全满足船闸规范要求，船只进出闸平顺通畅。缺点是：一是斜面升船机上的设备较多，发生洪水时不宜作为行洪断面。这样，河道断面会缩窄，形成小东江的水位壅高，使河道加宽或堤防加高；二是拆除原电站闸坝及新建交通桥，将延长施工工期，增加工程投资。

2.2 分体式方案

分体式方案是壅水坝和斜面升船机分开布置，在已有电站闸坝上游设置拦河壅水坝，在壅水坝上游的沙洲上（小东江与漓江之间的洲）新开的一条连通小东江和漓江的航道上布置斜面升船机。

该方案最大的优点是：一是壅水坝不会缩窄河道，对小东江的河道行洪极为有利；二是新开航道不在主河道内，河道行洪对斜面升船机坡道及设备的影响较小；三是现有电站闸坝不需要拆除，可以有效降低工程投资；四是结构复杂的斜面升船机不在现有河道上，利于施工导流，缩短工期。

该方案的缺点是电站闸坝会对景观产生不利影响，但可通过外部装饰得以改善。

通过以上综合分析，该工程推荐采用分体式斜面升船机方案，即壅水坝布置在小东江主河道，斜面升船机布置在新开航道上。

3 过船建筑物型式比选

3.1 过船建筑物类型确定

过船建筑物包括船闸和升船机两大类，其中升船机又可分为垂直升船机和斜面升船机。船闸是利用水力作用控制闸室内水位升降，使船舶通过航道上的集中落差；垂直升船机是利用机械传动装置带动承船箱垂直升降，使船舶克服集中落差，实现通航目的；斜面升船机是利用机械传动装置，带动承船箱沿一定的斜坡上下运行，以实现通航的目的。

目前，桂林市春天湖和木龙湖出口分别采用船闸和垂直升船机，该工程以旅游通航为主要目的，根据建筑物景观多样性的要求，小东江出口采用斜面升船机（俗称水坡）。

3.2 斜面升船机型式选择

斜面升船机分为干式斜面升船机和湿式斜面升船机两种。

3.2.1 干式斜面升船机

目前国内现有斜面升船机均为干式斜面升船机，大多建于江浙一带的天然河道上，且均为货船通航。国内唯一一座客运斜面升船机位于北京护城河上，为干式斜面升船机，此载客斜面升船机在试运行后即停运，据管理处和设计单位介绍，由于运行过程中游客有恐惧感而停运。

干式斜面升船机上下游均为斜坡，运行时，承船厢内无水，游船直接停放在承船厢底板上。其优点是承船厢重量轻，设备动力小。但在运行中存在一些问题，主要表现在：船只过顶时需依靠惯性作用，对操作人员控制运行的要求较高；由于跨越拦河建筑物需两边放坡，主体建筑（即斜坡段）不但高，且较长，不仅占地面积较大，而且在承船厢过顶时游客有恐惧感；采用干式斜面升船机，观感不太好；因船直接放在承船厢底板上，故对船型有要求，螺旋浆易划破衬垫。

3.2.2 湿式斜面升船机

由于干式斜面升船机存在的问题较多，但通过采取改进措施，可将干式斜面升船机改为湿式斜面升船机。湿式斜面升船机吸收了垂直升船机和干式斜面升船机的优点和成熟技术，采用下游单面坡，在坡顶设置控制闸门与承船厢对接。其优点是：克服了干式斜面升船机平面占地长，立面高度大，游客产生恐惧心理的不足；吸收了垂直升船机高位对接的成熟技术和游船水中停泊、游客舒适度高及外观优美的优点；克服了垂直升船机设备复杂、所需动力大的不足。

缺点是承船厢较干式斜面升船机重，牵引设备动力略大，上游水位变化对工程运行影响较大，但可通过调节壅水坝的坝高来维持上游正常通航水位基本不变，保证工程正常运行，或通过改善承船厢的结构来适应上游水位的变化。

经综合比较，桂林市小东江出口升船机采用运行较为平稳、景观效果较好的湿式斜面升船机。

3.2.3 湿式斜面升船机运行程序

游船可沿水坡航道双向运行，以游船上行为例，其运行程序为：承船厢沉入下游水中（满足最小行船水深），船只直接驶入承船厢并系缆；卷扬设备拖动承船厢连带游船沿坡道上行至坡顶；上闸首闸门打开，上闸首与承船厢间充满水，然后打开承船厢闸门；船只解缆驶出承船厢后，下行船只驶入承船厢并系缆；同时关闭上闸首闸门和承船厢上游闸门；卷扬设备拖动承船厢连带游船下行沉入下游水中（满足最小行船水深）；下行船只解缆并驶出承船厢后，等待上行船只驶入。