沙颖河航道安徽段3座船闸通过能力研究

沙颖河航道安徽段3座船闸通过能力研究杨昌道【摘要】通过对沙颍河航道安徽段3座船闸通过能力的研究,重点论述了船闸通过能力与设计船型的关系,并结合运量预测结果,提出了建设复线船闸的时机,以满足运量发展和社会经济发展的需要.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2010(000)008【总页数】4页(P93-96)【关键词】船闸通过能力;设计船型;运量预测;复线船闸【作者】杨昌道【作者单位】安徽省交通勘察设计院,安徽,合肥,230011【正文语种】中文【中图分类】U641.7+31 概述全国内河航道和港口布局规划（2006—2020年）中，全国干线航道网规划为“两横”、“一纵”、“十八线”，沙颍河航道为“十八线”中第12线，自河南漯河至安徽沫河口全长378 km，规划等级为Ⅴ～Ⅳ级；安徽省内河航运发展（2006—2020年）也将沙颍河航道安徽段列为安徽省骨干航道网“两干三支”中的“一支”，航道等级规划为Ⅳ级。

目前沙颍河航道安徽段航道整治工程正在进行开发建设的前期工作，其上3座船闸的通过能力对项目开发建设影响较大，因此有必要对3座船闸的通过能力进行分析与研究，并结合运量预测结果，提出了建设复线船闸的时机。

沙颍河航道安徽段全长206 km，分布有3座船闸，依次为耿楼船闸、阜阳船闸、颍上船闸。

1.1 耿楼船闸耿楼枢纽位于沙颍河左岸太和县境内耿楼村，整个枢纽由节制闸和船闸组成。

耿楼船闸位于节制闸左侧，于2009年6月建成通航。

耿楼船闸按500吨级通航标准设计，闸室为钢筋混凝土坞式结构，总长130 m，净宽12 m，门槛水深3 m。

船闸设计最高通航水位采用10年一遇洪水位，上游侧最高通航水位为35.86 m，下游侧最高通航水位为35.66 m。

设计最低通航水位按95%保证率水位确定，上游侧最低通航水位为28 m，下游侧最低通航水位为24.5 m。

最大水级8.0 m。

上下游引航道按Ⅴ级设计，底宽32 m，水深1.9 m。

1.2 阜阳船闸阜阳船闸位于阜阳市城东3 km的三河湾处，东临阜阳节制闸，西接颍河故道，为阜阳枢纽工程主要组成部分之一。

阜阳船闸按500吨级通航标准设计，阜阳船闸按Ⅳ级通航标准设计，设计最大船舶为500吨级，闸室尺度：180 m×12 m×3.5 m（长×宽×门槛水深）。

船闸设计最高通航水位采用10年一遇洪水位，上游侧最高通航水位为31.4 m，下游侧最高通航水位为31.1 m。

设计最低通航水位按95%保证率水位确定，上游侧最低通航水位为24.35 m，下游侧最低通航水位为20.2 m。

闸室为钢筋混凝土U型结构，长180 m，净宽12.0 m，底板顶高程16.70 m。

上下引航道按Ⅳ级设计，底宽35 m，水深2.5 m。

引航道直线段底宽35.0 m。

下游引航道直线段后设120 m长底宽渐变段，后接281 m长弯道，后接口门连接段长428 m，底宽52 m，在阜裕大桥上游与颍河主航道平顺衔接。

上游引航道直线段后设112 m长底宽渐变段，前接336 m长弯道，弯道前再接120 m长直道和270 m长反弯道，反弯道前接80 m长口门连接段，底宽52 m，在颍河大桥下游与主航道平顺衔接。

1.3 颍上船闸沙颍河颍上船闸位于颍上县城城东、颍上节制闸处，上距阜阳闸80 km，下距沫河口45 km，于2008年底建成通航。

船闸按500吨级通航标准设计，闸室总长180 m，净宽12 m，门槛水深3 m。

引航道按Ⅳ级设计，底宽35 m，水深2.5 m。

船闸设计最高通航水位采用10年一遇洪水位，上游侧最高通航水位为27.13 m，下游侧最高通航水位为27.05 m。

设计最低通航水位按95%保证率水位确定，上游侧最低通航水位为19.13 m，下游侧最低通航水位为17.00 m。

闸首采用预应力混凝土坞式结构，净宽12 m，长度180 m。

上游引航道总长1319 m，其中第一段为直线段，长551 m，底宽35 m；下游引航道总长1804 m，其中第一段为直线段，长743.38 m，底宽35 m。

2 船闸通过能力船闸通过能力大小与船闸设备、航道条件、管理水平、营运情况等因素有关，所以船闸通过能力始终处于动态变化之中。

沙颍河航道安徽段航道现有主要船型技术状况见表1。

表1 沙颖河安徽段航道现有主要船型技术状况船型总长/m水线长/m最大宽度/m型宽/m型深/m标准吃水/m载质量/t功率/kW驳船32.40 7.00 2.40 2.10 30039.00 35.00 7.60 7.35 2.70 2.28 31039.60 36.40 8.15 8.00 2.702.18 33034.00 9.20 2.00 1.50 34036.50 34.00 7.10 6.90 2.60 2.25 37036.0 7.50 2.70 2.20 40037.60 34.70 7.30 7.10 2.65 2.30 42047.00 9.00 2.25 1.60 50049.50 9.60 2.00 1.70 50039.70 36.50 8.04 7.90 2.85 2.43 58047.00 8.50 2.90 2.30 600机动驳37.60 36.30 7.10 6.85 2.652.16 28039.80 38.20 8.15 7.85 2.85 2.33 36042.00 40.30 7.80 7.652.60 2.05 36036.00 7.50 2.80 2.30 40043.00 40.50 8.20 8.00 3.00 2.55 490 18442.30 40.00 8.50 8.20 3.00 2.60 500 13645.20 42.50 8.60 8.30 3.30 2.88 550 20247.00 8.50 3.00 2.50 600顶（拖）轮26.0 23.30 5.80 5.50 2.15 1.60 18428.70 26.65 6.40 6.10 2.40 1.90 30027.00 25.407.20 7.00 2.30 1.90 32826.40 24.30 6.10 5.80 2.50 2.00 22024.50 6.80 3.20 2.30 2942.1 船闸通过能力计算2.1.1 双向通过能力分析根据JTJ 305—2001《船闸总体设计规范》[1]，船闸双向年过闸货运量按下式计算：式中：T为单、双向平均一次过闸时间；τ为日工作小时；n为日平均过闸次数；no为日非运客、货船过闸次数；N为年通航天数；G为一次过闸平均载质量；α为船舶装载系数；β为运量不均衡系数。

T主要与船舶经营管理、水头差有关，考虑其不确定性因素过大，根据目前颍上船闸、耿楼船闸实际运营情况，T基本与设计值相同。

故耿楼船闸取设计值39 min，阜阳船闸、颍上船闸取设计值40 min。

各船闸均过闸繁忙，τ取22 h。

由于沙颍河航道无客运船、渔政等非货运船也较少，no取0。

根据船闸实际经营及检修天数等，N取330 d。

G采用标准船型系数法[2]。

式中：g为过闸船舶的平均载质量；S为闸室有效面积；λ为闸室利用率；s（g）为内河船舶吨位与面积的函数，根据沙颍河航道运营船舶情况，采用京杭运河标准船型函数；g为目前各船闸过闸船舶平均载质量为450 t，考虑船舶大型化发展趋势，2015年取500 t，2015年取550 t，2030年取600 t。

S为闸室面积减去镇定面积。

参考京杭运河沿线船闸统计，2015年λ取0.55，2020年、2030年λ取0.60。

2015，2020，2030年各船闸双向通过能力见表3。

表2 船闸一次过闸平均载质量G注：α，目前各船闸统计为0.55，考虑过闸上下行运量的不对称性及运量发展，远期仍取0.55；β，目前统计为1.45，考虑未来货运量增加，航道繁忙，β系数将下降，2015年取1.4，2020年和2030年取1.3。

年份船闸S/m2 λ g/t s（g）/m2 G/t 2015耿楼船闸 1440 0.55 500 349 1134.67阜阳船闸 2160 0.55 500 349 1702.006颍上船闸 2160 0.55 500 349 1702.0062020耿楼船闸 1440 0.6 550 372.5 1275.705阜阳船闸2160 0.6 550 372.5 1913.557颍上船闸 2160 0.6 550 372.51913.5572030耿楼船闸 1440 0.6 600 396 1309.091阜阳船闸 2160 0.6 600 396 1963.636颍上船闸 2160 0.6 600 396 1963.636表3 船闸双向通过能力年份船闸T/min τ/h n计算/次 n取值/次 n0/次 N/d G/t α β P/万t 2015耿楼船闸 39 22 33.85 33 0 330 1134 0.55 1.40 485.15阜阳船闸 40 22 33.00 33 0 330 1702 0.55 1.40 728.15颍上船闸40 22 33.00 33 0 330 1702 0.55 1.40 728.152020耿楼船闸 39 22 33.85 33 0 330 1275 0.55 1.30 587.43阜阳船闸 40 22 33.00 33 0 330 1913 0.55 1.30 881.38颍上船闸 40 22 33.00 33 0 330 1913 0.55 1.30 881.382030耿楼船闸 39 22 33.85 33 0 330 1309 0.55 1.30 603.10阜阳船闸 40 22 33.00 33 0 330 1963 0.55 1.30 904.41颍上船闸40 22 33.00 33 0 330 1963 0.55 1.30 904.412.1.2 单向通过能力分析根据JTJ 305—2001《船闸总体设计规范》[1]，船闸单向年过闸货运量按下式计算：式中：T为单、双向平均一次过闸时间；τ为日工作小时；n为日平均过闸次数；no为日非运客、货船过闸次数；N为年通航天数；G为一次过闸平均载质量；α为船舶装载系数；β为运量不均衡系数。

计算2015年、2020年、2030年各船闸上下行通过能力见表4和表5。

根据双向通航运量不对称性，上行、下行装载α系数分别采用各船闸过闸运量预测表中的上行、下行运量除以小计运量，再考虑5%的双向重载运输船舶求得，取值见表6。

表4 船闸上行通过能力年份船闸T/min τ/h n计算/次 n取值/次 n0/次 N/d G/t α β P/万t 2015耿楼船闸 39 22 33.85 33 0 330 1134 0.26 1.40 114.67阜阳船闸 40 22 33.00 33 0 330 1702 0.27 1.40 178.73颍上船闸40 22 33.00 33 0 330 1702 0.25 1.40 165.492020耿楼船闸 39 22 33.85 33 0 330 1275 0.24 1.30 128.17阜阳船闸 40 22 33.00 33 0 330 1913 0.22 1.30 176.28颍上船闸 40 22 33.00 33 0 330 1913 0.21 1.30 168.262030耿楼船闸 39 22 33.85 33 0 330 1309 0.24 1.30 131.58阜阳船闸 40 22 33.00 33 0 330 1963 0.22 1.30 180.88颍上船闸40 22 33.00 33 0 330 1963 0.21 1.30 172.66表5 船闸下行通过能力年份船闸T/min τ/h n计算/次 n取值/次 n0/次 N/d G/t α β P/万t 2015耿楼船闸 39 22 33.85 33 0 330 1134 0.84 1.40 370.48阜阳船闸 40 22 33.00 33 0 330 1702 0.83 1.40 549.42颍上船闸40 22 33.00 33 0 330 1702 0.85 1.40 562.662020耿楼船闸 39 22 33.85 33 0 330 1275 0.86 1.30 459.26阜阳船闸 40 22 33.00 33 0 330 1913 0.88 1.30 705.10颍上船闸 40 22 33.00 33 0 330 1913 0.891.30 713.112030耿楼船闸 39 22 33.85 33 0 330 1309 0.86 1.30 471.51阜阳船闸 40 22 33.00 33 0 330 1963 0.88 1.30 723.53颍上船闸40 22 33.00 33 0 330 1963 0.89 1.30 731.75表6 各船闸过闸运量预测万t2015年 2020年 2030年上行下行小计上行下行小计上行下行小计耿楼船闸 70 260 330 115 480 595 140 610 750阜阳船闸 41 147 188 70 340 410 98 475 573颍上船闸 69 277 346 111 605 716 153 795 948船闸表7 各船闸通过能力万t2015年 2020年 2030年上行下行小计上行下行小计上行下行小计耿楼船闸 115 370 485 128 459 587 132 471 603阜阳船闸 179 549 728 176 705 881 181 723 904颍上船闸 165 563 728 168 713 881 173 731 904船闸2.2 船闸通过能力分析[2]各船闸通过能力分析见表7。