汉江兴隆至汉川段航道等级提升尺度研究

    欧阳飞 王业祥

    

    

    

    摘 要：通过理论计算方法，运用水力学计算公式，对汉江兴隆至汉川段航道等级提升航道尺度进行研究。计算结果表明，在现状来流条件下，汉江兴隆至汉川段航道尺度理论上可提升到内河Ⅱ-3级航道兼顾3000吨级货船航行的航道尺度。

    关键词：航道等级;提升尺度;理论计算

    中图分类号：U676.3? ? ? ? ? ? 文献标识码：A? ? ? ? ? ? 文章编号：1006—7973（2019）07-0081-02

    汉江是长江中游的最大支流之一，发源于陕西省秦岭南麓的宁强县，流经陕西省汉中、安康，于白河附近进入湖北省境内，再经十堰、襄樊、荆门、天门、潜江、仙桃、孝感等市，于武汉市汇入长江，全长1567km。

    1研究背景

    汉江下游1000t级航道整治工程陆续实施[1]，航道条件已达到Ⅲ级航道标准。汉江下游1000t级航道形成后，汉江干流航道已成为省内仅次于长江的水运大动脉和南北向的综合运输大通道，在发展沿江经济、促进城市建设、密切区域经济合作和物资交流等方面发挥着重要作用。

    汉江下游1000t级航道整治工程的实施，稳定了汉江下游中枯水河势，为后续航道尺度的提升奠定了重要基础，目前，船舶大型化十分明显，进一步提高汉江兴隆至汉川段的航道等级呼声日渐高涨，通过对该段航道升等航道尺度的研究，可为汉江航道规划等级提供必要的技术支撑。

    2 航道现状

    汉江兴隆至汉川段航道整治工程于2010年3月开工建设，建设规模为Ⅲ（2），截至2014年9月，整治工程主体工程已基本完工并通过了交工验收。根据汉江兴隆至汉川段航道整治工程效果观测及实船适航试验成果[2-3]，汉江兴隆至汉川段航道整治工程实施以后，工程河段已达到设计航道尺度，即2.4m×90m×500m（水深×双线航宽×弯曲半径）。

    3 规模及技术标准

    汉江兴隆-汉川段航道已达到Ⅲ级航道标准，可常年通行1000t级船舶（队）。本次航道等级提升方案拟对2000吨级、3000吨级航道标准进行研究。

    （1）2000吨级航道尺度。根据《内河通航标准》GB50139-2014，天然河流2000吨级航道等级尺度，同时根据汉江现状船舶及航道水深、航宽、弯曲半径情况，本次2000吨级航道尺度按3.0 m×75m×550m（水深×双线航宽×弯曲半径）进行研究。

    （2）3000吨级航道尺度。根据汉江现状船舶及航道情况，结合《内河通航标准》GB50139-2014天然河流3000吨级航道尺度，本次研究3000吨级航道尺度选取两种方案：①取内河通航标准中的Ⅰ-3级航道尺度：3.5m×135m×670m（水深×双线航宽×弯曲半径）。②按通航3000t级单船航道尺度：3.5m×75m×550m（水深×双线航宽×弯曲半径）。

    4航道等级提升技术可能性

    4.1理论河宽计算

    现运用水力学公式[4]来推求现状设计流量情况下，在兴隆至汉川段选取典型滩段断面，按不同水深条件计算理论上能达到的河宽，以此分析达到上述三航道尺度方案的可能性：

    计算公式：B=Q·n/（H5/3·J1/2）

    式中： B—河宽;Q—设计流量，采用各滩段设计流量;H—断面平均水深;H=ηΗ1;H1—航道水深，η水深修正系数0.7～0.9，根据经验本河段取0.85;J—平均比降，按2016年1月实测枯水比降;n—糙率，根据枯水率定计算结果[5]，糙率取值0.0143～0.0206。

    各特征滩段特征断面主要参数统计见表2。对沿线滩段特征断面航道水深分别按3.0m、3.5m计算，计算结果见表3。

    从表3看出，按航道水深3m计算，各滩段计算河宽约为150～250m;按航道水深3.5m计算，各滩段计算河宽约为115～190m。各方案航道尺度对比分析如下：

    （1）方案一：航深3.0m，航宽75m。在控制各滩段河宽达到150～250m时，理论上水深能达到3.0m，此时河宽大于75m，因此理论计算上该河段能达到方案一航道尺度要求;

    （2）方案二：航深3.5m，航宽135m。从计算结果来看，水深达到3.5m，满天星、狗头湾、桃花洲等三个滩段河宽需要小于135m，回龙寺、马口等滩段所需河宽也较航道宽度135m富裕较小，因此，从理论计算来看，汉江下游现状流量条件下，达到方案二航道尺度较困难。

    （3）方案三：航深3.5m，航宽75m。从计算结果来看，在限制各滩段河宽115～190m时，理论上航道水深能达到3.5m，此时计算河宽大于75m，因此理论上能达到方案三尺度要求。

    4.2 理论流量计算

    计算公式：

    根据上述公式，考虑航宽等于河宽的极限情况下，对三个方案计算所需最小流量反算，结果如表4。

    从计算结果来看，方案一、方案三所需极限最小流量均小于现状设计流量，方案二满天星、狗頭湾、桃花洲等滩段极限最小流量均大于现状设计流量。

    综合理论河宽及流量计算结果来看，在现状来流条件下，通过控制河宽等措施，汉江兴隆-汉川段航道尺度能达到方案一，方案三的航道水深、航宽要求，即能达到2000t级Ⅱ-3航道尺度，同时能满足3000t级货船航行尺度，要达到方案二的航道尺度有一定困难。

    5? 结论

    （1）从理论计算来看，在现状来流条件下，通过控制河宽等措施，汉江兴隆至汉川段航道尺度可提升到3.5m航道水深、75m航宽要求，即：能达到2000t级Ⅱ-3航道尺度，同时可满足3000t级货船航行尺度。

    （2）从理论计算来看，在现状设计流量条件下，汉江兴隆-汉川段要达到3000t级标准规定的最小尺度3.5m×135m×670m（水深×双线航宽×弯曲半径）难度较大。

    参考文献：

    [1]? 汉江下游航道整治工程兴隆至汉川段初步设计报告[R].湖北省交通规划设计院，2009.

    [2]? 汉江下游航道整治工程兴隆至汉川段整治效果分析[R].湖北省交通规划设计院股份有限公司，2018.

    [3]? 汉江下游航道整治工程兴隆至汉川段实船适航试验报告[R].湖北省交通规划设计院股份有限公司，2017.

    [4]? 成都科技大学水力学教研室编;吴持恭主编.水力学[M].北京：高等教育出版社，1994.

    [5]? 汉江兴隆-汉川段航道整治工程一维数学模型计算分析报告[R].长江水利委员会水文局;武汉大学，2007.