乍嘉苏航道国家塘新建防洪水闸闸孔尺寸设计

朱顺　宋伟　黄平　张金花

摘要：乍嘉苏航道防洪水闸建于1991年，现状规模无论闸孔宽度还是闸底板高程均无法满足乍嘉苏航道V级航道升级为III级航道的要求，加之原闸门防洪期间启闭麻烦，桥梁已被鉴定为危桥，防洪水闸改建迫在眉睫。在确定闸桥分建的总体方案的前提下，确定水闸闸孔规模既要考虑到百年一遇国家塘的防洪要求，又要满足III级航道的通航要求，同时又要为将来的发展留有适当的余地，最终在满足上述条件的基础上，选取经济合理，符合周边实际情况的水闸规模作为最终结论。

关键词：水闸；乍嘉苏航道；闸孔宽度

引言

嘉兴港区乍嘉苏航道原防洪水闸位于嘉兴港区乍嘉苏航道与老01省道（国家塘）交汇处，现状水闸规模为2孔12米，与01省道合建为闸桥，于1991年建成投入使用，建成后至今已25年，原防洪水闸工程建成后，根据调度要求，每年台风期均需运行，但是由于叠梁门建设标准低，渗漏严重，吊装时间长，严重影响防洪安全。此外，原防洪水闸现状底板标高为-2.14米，其处所在航道为乍嘉苏航道，通航最低水位为0.46米，通航净深仅2.60米，根据现状统计资料显示，乍嘉苏航道起点嘉兴港区海河联运港池年吞吐量约为1500万t左右，平均日吞吐量为4万t，规划乍嘉苏航道为III级航道，通航宽度不小于16米，通航净深要求不小于3.50米。因此，原防洪水闸无论闸宽还是通航深度均已无法满足浙北杭嘉湖地区III级航道的通航要求，且桥梁现状已鉴定为危桥，严重影响周边生产生活安全。

该项目引起了浙江省委省政府高度重视，2015年12月21日，副省长孙景淼率省相关部门来嘉兴市调研交通工作，要求尽快解决乍嘉苏线航道闸桥安全及瓶颈问题。2015年12月29日，嘉兴市柏卫东副秘书长在港区召开该项目的方案讨论会，会上提出加快工作进度，力争十三五期间完工建设，彻底解决该安全隐患。

新建防洪水闸拟建在原水闸南侧40米位置，在根据规范要求确定百年一遇防洪水闸闸顶高程为6.96米的前提下，水闸闸槛的设计高程确定直接影响到通航设计水深、防洪水闸闸门的高度、基坑开挖的深度；水闸闸孔宽度[1]的确定直接影响到航道的通航能力；上述两项因素又影响到金属结构[2]的设计、启闭机的配设、基坑围护的方案，最终影响工程的投资。因此水闸闸槛高程[3]和水闸闸孔宽度是水闸建设的两项重要指标，合理地确定此两项指标对水闸的建设显得尤为重要。

1、 周边情况

1.1 周边航道情况

嘉兴港区[4]主要航道有运河、杭申线、乍嘉线、杭平线、湖嘉申线等近十条三级或四级航道，港区内最小通航水深大约为3.6米，现状运力基本在300～1000t，航道内通航的集装箱船型多以24TEU和36TEU为主，现阶段嘉兴港区主要航道基本均可满足36TEU集装箱船，部分不能通过的航道也可以通过局部开挖拓宽或疏浚清淤等方式来满足通航要求。

1.2 周边通航水闸情况

根据21世纪以来本地区周边江浙沪地区建成的通航水闸、船闸情况的调查统计，本地区周边与本水闸规模相同的江苏省谏壁船闸、上虞大厍船闸、上虞塘角船闸闸孔宽度均在16米以上，设计水深均为3.50米以上。

2、水闸闸孔设计

2.1 设计船型

本水闸位于乍嘉苏航道起点，随着近年来我国海洋经济战略的不断发展，海河联运的不断深入，浙北内河集装箱运输量的不断增加，船舶向大型化发展的趋势越来越明显，嘉兴内河集装箱船舶的设计船型标准也以满足三级航道要求的36TEU集装箱船舶[5]作为设计标准。根据《嘉兴市海河联运网航道“十二五”规划（修编）》乍嘉苏线航道设计船型主要有1000t机动驳、1拖4×1000t及1顶2×1000t，其设计船型宽度均为10.8米，设计吃水为2.00米～2.30米。

2.2 闸孔宽度

根据《内河通航标准》，Ⅲ级限制性航道船闸有效闸孔宽度≥16米。考虑到本工程地处乍嘉苏航道首部，距离海河联运港池仅80米，船只通过水闸即将面临转弯至港池，為尽可能保证船只通行速度，同时兼顾海河联运的船只越来越向集装箱货轮发展，设计船型也逐步向更宽的船型发展，闸孔宽度宜尽可能取大值。现状浙北千吨级航道设计船闸单孔最大净宽为20米，本水闸设计闸孔宽度在保证现状通航能力的前提下，不为航道再次造成瓶颈，同时考虑到现状航道宽度为60米，且航道两侧不具备拓宽条件，2孔水闸中墩宽度约为10米，水闸闸孔宽度确定为2孔20米较为合适。

2.3 闸门高度

本工程属嘉兴港区老01省道3.0km海塘处置工程的延伸段，为国家海塘的一部分，保护的范围为杭嘉湖东部平原及内陆地区是长三角重要的粮食产地和经济中心，确定本工程为一等工程，防洪标准与国家海塘标准一致为100年一遇。按照露顶式闸门顶部应在可能出现的最高挡水位以上有0.3～0.5mi的超高，综合闸顶高程、地面沉降等因素本项目闸门顶高程取值为6.96米。

根据《内河通航标准》，Ⅲ级限制性航道船闸有效门槛水深要求大于等于3.5米，同时需满足不小于1.6倍设计船舶满载吃水。乍嘉苏航道设计船型最大设计吃水深度为2.30米，相应船闸有效门槛水深应大于等于3.68米，考虑到本研究水闸地处乍嘉苏航道首部，自港池进入乍嘉苏航道过闸由南向北的船只多为海河联运的满载货船，为避免因船闸底槛高程设置低易造成货船过闸速度慢，从而影响乍嘉苏航道通航能力。同时兼顾实际载货船只超载现象较为普遍的现状，因此水闸设计水深按保守情况取值为4.0米。根据本地区设计最低通航水位0.46米，设计水闸闸槛高程取值为-3.54米，本研究水闸为降低闸前淤积可能性，减少因开挖深基坑对周边建筑物的影响，减少工程投资，闸底板顶高程与闸槛高程取值一致为-3.54米。

故闸门高度设计取值为10.5米。

结语

乍嘉苏航道为长三角地区浙北杭嘉湖平原一条重要的水上运输线路，随着长三角地区海洋经济的不断发展[6]以及乍嘉苏航道“五改三”改造工程的加快推进，乍嘉苏航道的重要性越来越高。本研究水闸属于国家海塘的一部分，具有重要的防洪作用，并且处于乍嘉苏航道的源头，兼具防洪和通航的作用。从防洪而言，水闸的口门越小越易于封堵，发生不利情况下抢险的难度也越小；而从通航的角度来看，通航的口门越大越有利于船舶的通行，通过对现场河道两侧的实际限制情况，国家塘百年一遇的防洪和乍嘉苏航道III级通航的要求，经综合论证，防洪水闸口门按照2孔20米规模确定，闸门高度设计取值为10.5米。

【参考文献】：

[1] 陈秀青. 水闸基本尺寸设计方案比较[J]. 水利技术监督， 2013， 21（4）： 49-52.

[2] 王芳， 王根祥. 沿海地区通航排水闸金属结构设计[J]. 水利水电技术， 2011， 42（4）： 45-47.

[3] 李春日. 平原地区天然河道节制闸闸槛高程的选择[J]. 中国科技信息， 2012， （21）： 58-59.

[4] 马金樑， 孟超. 嘉兴港独山港区概况及进港船舶几个注意问题[J]. 航海技术， 2011， （2）： 13-14.

[5] 吴一婷， 艾万政， 淦学甄. 嘉兴内河集装箱标准化船型比选研究[J]. 中国水运月刊， 2014， 14（10）： 19-20.

[6] 王双. 我国海洋经济的区域特征分析及其发展对策[J]. 经济地理， 2012， 32（6）： 80-84.endprint