1、北江乌石至三水河口段千吨级航道尺度研究摘 要：通过对北江乌石至三水河口航道现状和碍航特性的分析，结合营运组织论证结果、航道规划确定设计代表船型，计算航道尺度，提出两种航道尺度方案进行比选，最终选定分段的航道尺度方案为优选方案，经验证该方案在工程技术上是合理的。本研究提出的方案思路可为我国内河特别是山区渠化河流航道整治提供参考与借鉴。 关键词：北江 千吨级 航道尺度 近年来，北江乌石至三水河口段航道通航船舶有大型化趋势，航道内经常出现船舶堵塞和搁浅现象。北江腹地社会经济的迅猛发展要求该航段具备更强的水路运输能力。为改善北江通航条件，促进区域经济协调发展，将该段航道提升为通航千吨级船舶的航道是非常
2、必要和迫切的1。因此广东省交通运输厅提出了该航段的最新规划，将北江乌石至三水河口段航道规划为内河 III 级航道，通航 1000 吨级船舶，通航保证率98%。基于航道现状及碍航因素，该段航道等级提升需要解决各方面的整治难点，其中航道尺度的分析研究是需要解决的首要问题。 1.航道现状和碍航特性 乌石至三水河口属北江中下游段（见图 1） ，该段河道已建有白石窑、飞来峡、清远三座水利枢纽，河流渠化，航道兼有山区及库区航道特性。其中，乌石至清远段按内河级航道标准整治建设，其主体工程已于2012 年底基本完工，航道设计尺度为 1.3m40m260m，通航 300T 级机动驳或 300T 级机动驳顶推 3
3、00T 级分节驳。清远至三水河口段九十年代末按内河级航道标准进行了先期整治，航道尺度为 1.3m40m260m，满足枯水期 220kw 推轮顶推 2300T 分节驳船队的通航要求。 2.设计代表船型 北江营运组织一般为单船运输，少数船组运输，没有船队运输。船型为机动半舱货船和机动多用途集装箱船。北江航道运输的主要货物为煤炭、水泥、非金属矿石、矿建材料、其他货类和集装箱等。营运组织论证结果表明 1000 吨级船舶比 500 吨级和 300 吨级船舶的必要运营费率低，更为经济适用5。鉴于北江乌石至三水河口段航道规划等级为内河III 级，因此该段航道设计代表船型选为 1000 吨级内河驳船及多用途集
4、装箱船。 现行标准规范中适用于北江航道的 1000 吨级内河驳船主要有 9 种，多用途集装箱船型主要有 6 种，见表 1。 从北江中游现有的航道水深条件、船舶营运现状和北江船舶到珠江水系航线的航道情况来分析，代表船型按照珠江干线货运船舶船型尺度来考虑是不太适合的，因为其短小、肥大、吃水深的船舶尺度特点不宜在北江中游一带航行。本河段代表船型应该要适合北江航道吃水较浅的特点，且在珠三角航线中更能发挥经济效益的船舶，主要考虑采用内河通航标准和内河货运船舶船型主尺度系列中的船型。 多用途集装箱船主要运输线路为北江沿岸至港澳。北江航道特点是在大塘以下河段水深相对较好，大塘以上河段浅滩较多，经整治后可达到
5、水深有限。鉴于集装箱货流主要集中在北江大塘以下河段，所以提出多用途集装箱设计代表船型按河段分段选取的方案。 结合内河通航标准 、 珠江干线货运船舶船型主尺度系列 、 内河货运船舶船型主尺度系列中的内河普通货船、驳船和珠江干线多用途集装箱船型，以及北江中下游现状 1000 吨级运输船型，并考虑到航道水深的实际情况，选取最合适尺度的船型作为北江 1000 吨级设计代表船型（见表 2） 。 根据航道整治工程技术规范中有关最小弯曲半径的计算规定：内河航道的最小弯曲半径，宜采用顶推船队长度的 3 倍或货船长度、拖带船队最大单船长度的 4 倍。本研究河段通航船舶为单船，最小弯曲半径采用 4 倍货船长度，航
6、道最小弯曲半径计算结果见表 5。 4.航道尺度方案选取 航道尺度的水深、航宽和最小弯曲半径的分析，主要考虑情况如下：航道水深：根据北江航道条件分析，结合北江航道集装箱船舶主要集中在马房港区，大塘以上主要以干散货船运输为主，且与北江三水河口衔接的东平水道，航道尺度按 4.0m80m400m 的标准建设，北江大塘以下 37km 河段航道水深优良，航槽都在 4m 水深以上；而大塘以上河段，特别是白石窑坝下、飞来峡枢纽坝下浅滩群通过整治大幅提高航道水深极为困难，确定航道设计水深应分段研究较为可行。即大塘以下满足较大吃水船舶水深，大塘以上满足浅吃水船舶水深要求。 航道宽度：根据航道自然条件、安全航行及日
7、常维护等具体条件，依据计算结果和标准双线宽度，将航道宽度确定为 60m，并提出在重点浅滩河段，航槽疏浚底部宽度增加 20m，采用 80m 的备选方案。 弯曲半径：航道弯曲半径分按规范取值和按航道实际情况分段取值两种，按规范为 480m，结合自然条件乌石至大塘段取 330m，大塘至三水河口段取 400m。 航道宽度取值上方案一与方案二的区别在于白石窑至飞来峡长 75km的河段航道宽度的取值。方案一考虑到白石窑枢纽坝下枯季下泄流量偏少，通过单纯缩窄整治线的措施使该浅段水深从现状的 1.3m 提高 2.5m水深难度极大基本不可，因此采用深疏浚措施，在标准航宽 60m 两侧各加宽 10m 的疏浚底宽，
8、实现回水衔接至白石窑坝下，并通过新建一座船闸和对旧船闸进行改建的措施使白石窑通航船闸下门槛高程降低，以实现枢纽航道上、下游航道连接通航，同时沿程辅以整治建筑物保持航槽稳定。方案二 60m 宽航槽外边线即为浅滩，且沿程布置丁坝较多，在未来货运繁忙船舶密度较大的情况，船舶适航水域将较为紧张。经过物理模型动床研究结果显示：方案一实施后局部河段回淤问题难以避免，当总体上能使该浅段航道水深基本能维持 2.5m 水深，方案二河床回淤明显，最小 2.5m 水深宽度淤至 30m 以下；枯水期水流归槽，航道通航宽度受限，从通航安全的角度考虑 80m 宽更适合船舶航行；且两方案从选取特征航道断面进行断面系数分析计
9、算可知，在设计低水位情况下，航道断面采用航宽 80m 和 60m，水深 2.5m，挖槽边坡取 1：3，按双向代表船型航行要求，计算的断面系数结果为： 航宽 80m=7.9、9.5 航宽60m=7.5、8.9，即方案一断面系数优于方案二。 综合以上分析，从航道整治工程的经济适用性、航道回淤量、船舶适航性和通航安全性几方面综合考虑。本文选取方案一为北江千吨级航道尺度的优选方案。 4.2.2 航道尺度方案的验证 北江乌石至三水河口段属于山区河流，且枯季流量小，沿线枢纽基本不具备调节流量的能力，因此在回水不衔接的枢纽下游段仍然维持山区河流特性。本次整治工程的重点是近枢纽下游段浅段，水面比降大，在进行方
10、案验证过程中，选取最小流量下枢纽下游过水断面面积最小和船舶型宽和满载吃水最大的船型进行断面系数的计算，计算结果显示方案一各区段的断面系数均大于 6 满足规范7要求（见表 7） ，验证了方案一工程技术上的合理性。 5.结语 本文结合北江航道实际特点及内河通航标准的相关规定分析了北江的航道尺度，提出了两个可行的比选方案。经分析方案一在河床回淤和船舶适航性等方面更符合河道规律及特性，确定其为推荐方案。该方案是将乌石至三水河口范围内航道尺度以水深和航宽结合分为四段：乌石至白石窑航道尺度取为 2.5m60m330m；白石窑至飞来峡航道尺度取为 2 . 5 m8 0 m3 3 0 m；飞来峡至大塘碍航浅段
11、航道尺度取为 2 . 5 m6 0 m3 3 0 m；大塘至三水河口航道尺度取为4.0m80m400m。河工物理模型动床研究结果表明方案一整治工程实施后，航道水深及航宽均能达到设计尺度的要求，方案在工程技术上是合理的。北江乌石至三水河口属北江中下游段，河流渠化，航道兼有山区和库区航道特性，因此本研究提供的方案思路可供我国内河特别是山区河流航道整治工程参考与借鉴。 参考文献： 1郑健良.浅论广东省北江乌石至三水河口千吨级航道建设必要性J.珠江水运，2012， （12）：76-78. 2广东省交通运输厅.广东省内河航运发展规划（2010-2020 年）R.2012. 3广东省发展和改革委员会.关于北江（乌石至三水河口）航道整治工程项目建议书的批复R.2012. 4覃益官，林超明，李俊娜. 北江（乌石至三水河口段）提升至级航道整治难点分析及整治措施探讨J.人民珠江，2010， （3）：16-18，53. 5刘勇南，车进胜，覃益宫. 关于北江中游 1000 吨级航道设计代表船型选取的探讨J.珠江水运，2012， （8）：58-61.6中华人民共和国交通部.GB 501392004， 内河通航标准S.北京：中国计划出版社，2004. 7长江航道局.JTJ 3122003， 航道整治工程技术规范S.北京：人民交通出版社，2004.
