大藤峡水利枢纽工程预留二线船闸布置方案比选分析

2018-06-22朱卫国麦建清

西部交通科技 2018年4期

陆峰，周坤，朱卫国，麦建清

(广西交通设计集团有限公司，广西南宁 530029)

0 引言

大藤峡水利枢纽船闸位于黔江干流，地处我国西南水运出海中线通道和北线通道汇合口下游，是桂西北、黔西南和黔东南地区及经济重镇柳州的出海水运咽喉要道，是广西“一干七支”内河航道网络建设的重大节点，在广西西江黄金水道建设上具有十分重要的地位。大藤峡水利枢纽一线船闸及预留二线船闸的建设关系到我国西南水运建设的长远发展，应秉持科学严谨的态度，同时为将来发展留有余地。为此，广西壮族自治区人民政府提出，在不影响工程全面开工建设前提下，以顾全大局、着眼于长远、实现工程综合效益最大化为原则，用发展的眼光和对事业负责、对历史负责的态度，对大藤峡水利枢纽预留二线船闸位置及方案应做进一步研究[1]。

1 工程概况

大藤峡水利枢纽位于西江水系黔江河段大藤峡峡谷出口的弩滩处，下距黔江和郁江汇合口约10 km，是以防洪、航运、水资源配置、发电为主结合灌溉等任务的综合性枢纽[2]。大藤峡水利枢纽通航建筑物采用单级船闸，布置于黔江主坝左岸，为内河Ⅰ级船闸。船闸设计最大水头为40.25 m，闸室有效尺度为280 m×34 m×5.8 m。

2 “月弯型”二线船闸布置方案

根据《大藤峡水利枢纽工程初步设计报告》，预留二线船闸位于枢纽左岸弃渣场处，采用两级船闸分散式布置，由第一级船闸、第二级船闸和中间渠道组成，两级船闸闸室有效尺度均为280 m×34 m×5.8 m，中间渠道底宽90～110 m，总长3 639 m。船闸及中间渠道中心线穿越弃渣场区围绕山岭呈“月弯型”，总线路长度约6 029 m，如图1所示，主要尺度及参数如表1所示。

图1 “月弯型”二线船闸总体布置图

3 一线船闸左侧“平行”二线船闸布置方案

根据《大藤峡水利枢纽工程预留二线船闸布置方案比选研究》，二线船闸在一线船闸左侧并列平行布置，按照二线船闸实施基本不影响枢纽建筑物、两线船闸上下游引航道被左岸副坝隔开的安全距离考虑，初步拟定两线船闸中心线间距为340 m。二线船闸建设规模与一线相同，均为内河Ⅰ级船闸，闸室有效尺度280 m×34 m×5.8 m。一次过闸吨位平均值13 038 t，年通过能力为上行1 248万t，下行3 224万t，年过闸货运量为4 472万t。

二线船闸主体段长385 m，上下游引航道均采用“曲进直出”的进出闸方式布置。上、下游引航道净宽分别为75 m、155 m，导航调顺段分别为250 m、350 m，停泊段均为300 m；上、下游口门区长度均为455 m，净宽分别为115 m、155 m；二线船闸上、下游引航道(含口门区)长度分别2 181 m、2 403 m，二线船闸轴线总长4 969 m。“平行”二线船闸总体布置如图2所示。

表1 “月弯型”二线船闸总体布置方案尺度参数表

图2 “平行”二线船闸总体布置图

4 “月弯型”与“平行”二线船闸布置方案比选

4.1 船闸级数比选

本枢纽船闸最大设计水头为40.25 m，为采用一级或两级船闸均可行的临界水头，二线船闸采用一级或两级船闸均符合《船闸总体设计规范》的规定。考虑规范中“船闸级数的选择，应优先采用单级船闸[3]”的要求，本枢纽预留二线船闸在左岸一线船闸左侧采用单级集中式布置方案，并无明显的受地形和地质条件制约等因素；而两级船闸分散式布置方案线路长、范围大，受地形和地质条件的影响和制约更大。从技术条件分析，采用单级船闸集中式布置方案比两级船闸分散式布置方案更为合理。

4.2 船闸水力学条件对比

“月弯型”二线船闸布置方案平面尺度参数理论上基本符合《内河通航标准》、《船闸总体设计规范》的有关规定，但中间渠道断面系数不满足《内河通航标准》有关限制性航道的断面系数不应小于6的要求[4]。中间渠道的通航水力条件还存在较多复杂技术问题需要研究解决，在技术上还存在诸多不确定因素。因此，若将该方案作为预留二线船闸的布置方案宜慎重考虑。

“平行”二线船闸布置方案最大设计水头为40.25 m，与一线船闸设计水头相同。由于一线船闸已批准采用单级船闸方案建设，其设计研究和工程措施实质上已经解决了本枢纽单级船闸方案的总体布置、结构型式和水力学等相关技术问题，二线船闸完全可以借鉴一线单级船闸方案的设计成果和经验，并采用相似的总体布置和结构型式，因而理论上不存在高水头的水力学条件等方面不能克服的技术问题。

因此，从船闸水力学条件对比来看，“平行”布置方案明显优于“月弯形”布置方案。

4.3 方案工程实施对枢纽建筑物的影响对比

“月弯形”和“平行”二线船闸布置方案均不需要对初步设计的枢纽总体布置方案进行调整，不增加目前枢纽工程的征地和投资，对正在实施的枢纽施工组织、工期、交通配套工程等基本没有影响；不影响枢纽的防洪、通航、发电等主要功能。将来二线船闸实施时，两方案对枢纽建筑物做局部改建如下：

“月弯形”布置方案需要调整并部分拆除、重建左岸上游黔江副坝及下游局部对外交通道路，并需建设两座跨二线船闸的永久交通桥，解决左岸一、二线船闸之间场地内村民的出行及两线船闸间的交通问题；“平行”布置方案也需要调整并部分拆除、重建左岸上游黔江副坝，并对下游左岸的对外交通道路和两座跨闸交通桥进行改建。

两方案在上游调整并部分拆除和重建黔江副坝是基本相同的，“月弯形”方案对枢纽左岸场内道路改建范围较大，改建工程量较多，交通工程改建的投资较大。从两方案对枢纽建筑物影响对比方面看，“平行”布置方案与“月弯形”方案相似。

4.4 船闸通航安全、运行调度和维护管理对比

(1)“月弯形”布置方案

对于“月弯形”方案，一、二级船闸相距较远，且中间渠道中部为角度较大的弯曲段，总体布置通航轴线长，一、二级船闸及中间渠道上、下两段不能通视，上、下行船舶有操作不当容易发生碰撞的风险；尤其在弯曲段，受较为复杂的水流条件影响，在船舶航行方面存在较大的安全隐患。

“月弯形”中间渠道为两端封闭的限制性航道，要求渠道内全部船舶均按照过闸管理调度及航行安全要求行船及停船操作才能确保渠道内的畅通和安全，需要较高的船、闸联合运行管理水平及安全保障措施。如船只发生故障或突发事故，均会阻塞航道而导致整条二线船闸停航，从而对枢纽的正常通航运行造成较大影响。因此，对中间渠道安全通畅的保障率要求高，控制影响因素多。

“月弯型”二线船闸方案设上、下两级船闸，与枢纽一线船闸共构成3座分散布置的船闸，且相距较远，运行、管理和维护难度较大，运行管理需要的人员多，运行费用高。此外，由于3座船闸分处三地，对船闸的检修维护也很难做到统筹兼顾，维护成本也相对较高。

(2)“平行”布置方案

二线船闸采用单级船闸，在一线船闸左侧并列平行布置，两座通航建筑物布置相对集中，便于联合运行调度运行，后期维护和管理成本低。本方案没有中间渠道的通航安全问题。

从船闸通航安全、运行调度和维护管理方面看，“平行”布置方案具有明显的优势。

4.5 船舶过闸时间对比

经估算，“月弯型”布置方案船舶平均过闸时间约为194 min，“平行”布置方案船舶平均过闸时间约为66 min，“月弯型”船舶过闸时间是“平行”布置方案的3倍，“月弯型”布置方案船舶过闸时间长，通航效率低。

4.6 工程占地对比

“平行”布置二线船闸主要布置于枢纽左岸弃渣平台和施工临建设施的枢纽临时占地范围内，局部超出枢纽工程范围。枢纽左岸弃渣平台和施工临建设施区为枢纽的施工临时占地，如二线船闸按本方案实施，则工程穿越的临时占地范围需转为永久占地；本方案超出枢纽工程占地范围的占地，则按新增占地处理。经初估，本方案枢纽临时占地转永久占地共1 283亩；超出枢纽工程范围的新增占地995亩。

“月弯形”二线船闸布置方案的一级船闸和部分中间渠道穿越左岸弃渣平台，下游引航道穿过枢纽左岸的施工临建设施区，以上工程占地在枢纽的临时占地范围内，如二线船闸按本方案实施，则工程穿越的临时占地范围需转为永久占地；中间渠道的大部分及二级船闸需穿越大禾塘、洛连村、黎明村、徐屋坝村、龙屈塘村、云陆岭等6个村庄，超出枢纽工程占地范围，为新增占地。经初估，本方案枢纽临时占地转永久占地共1 067亩；超出枢纽工程范围的新增占地2 918亩。

“月弯形”比“平行”布置方案临时转永久占地少216亩，新增占地多1 923亩。