上海市內(nèi)河非貨運(yùn)航道通航凈空尺度研究

湯晨，于佳乾

1 研究思路

目前國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50139—2014《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》[1]和地方規(guī)范DG/TJ 08-2116—2012《內(nèi)河航道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]中的通航凈空尺度，均針對貨運(yùn)船舶提出，而貨運(yùn)船舶與游覽船舶的差別很大。

1）航行條件差別大。與貨船相比，觀光游覽船舶以載人游覽為主，對航速要求低，對航運(yùn)安全要求高。為確保安全，可限制其按規(guī)定航速航行（如阿姆斯特丹運(yùn)河上橋區(qū)段游覽船限制航速為6 km/h），因此航行的要求（如自然條件、水流流速和船舶航速）與貨船不同。

2）船舶尺度和形狀差別大。由于尺度差別較大，因此航道的性質(zhì)（限制性或非限制性）會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致要求的航道尺度、跨河建筑物通航凈空尺度以及跨河方式均會(huì)發(fā)生變化。

3）船舶的操縱性不一致，對航道的要求也不一致。內(nèi)河游覽船通常為雙槳雙舵或三舵，操縱方便，適合于在狹窄航道中航行，對于相鄰兩座橋梁之間的距離、航道轉(zhuǎn)彎半徑等常規(guī)技術(shù)要求與貨運(yùn)航道不一樣，對特殊航段的處理方式也不一樣。如遇到航道急彎段，在沒有條件改變航道的前提下，可以通過航行規(guī)定和配套工程措施滿足游覽船安全通行需求。

4）航行需求不一致，對航道的設(shè)計(jì)參數(shù)選擇產(chǎn)生影響。貨運(yùn)船舶一般需保證不間斷航行，因此需要適應(yīng)較為復(fù)雜的航行環(huán)境。游覽船舶以水上觀光游覽為目的，在遇到不利于水上游覽的自然情況時(shí)（如航道水位過高導(dǎo)致橋下通航凈空不夠），可以選擇停航，因此在航道設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇上可以更加靈活。

此外，由于非貨運(yùn)航道一般穿越中心城區(qū)或鎮(zhèn)區(qū)，現(xiàn)有跨航道橋梁受兩側(cè)房屋和道路接坡限制，一般比較低矮，因此需要結(jié)合航道沿跨河設(shè)施情況合理確定通航尺度[3]。

綜上所述，本次研究按以下思路展開：

1）參考《內(nèi)河航道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》以及《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于航道通航凈空尺度的計(jì)算方法，并借鑒國外成功范例，在水上過河建筑物通航凈空尺度的計(jì)算中，引入船閘寬度及引航道寬度的計(jì)算方法，研究非貨運(yùn)航道通航凈空尺度的計(jì)算。

2）對于局部的特殊區(qū)域或特殊不利航段，本次研究充分借鑒國外成功經(jīng)驗(yàn)，通過增設(shè)安全保障措施和交通指示設(shè)施等方法[4]，適當(dāng)代替航道整治手段，并輔以船舶航行限制條件以滿足游覽船舶通航要求。

2 非貨運(yùn)航道通航凈空尺度計(jì)算

根據(jù)跨河建筑物現(xiàn)狀及建設(shè)情況，結(jié)合船舶航速、導(dǎo)助航輔助設(shè)施建設(shè)等因素，分以下3種情況進(jìn)行通航凈空尺度計(jì)算[5]。

1）常規(guī)情況：指新建或改建跨河建筑物的情況。

2）特殊情況：指已有跨河建筑物，遠(yuǎn)期需改建，但近期受現(xiàn)狀建設(shè)條件制約暫不改建的情況。

3）極端困難情況：指已有跨河建筑物，無法進(jìn)行改建的情況。

2.1 常規(guī)情況通航凈寬計(jì)算

考慮游覽船普遍吃水較小，斷面系數(shù)一般大于10，采用《內(nèi)河航道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中“非限制性航道水上過河建筑物通航凈寬計(jì)算”公式進(jìn)行計(jì)算，通航凈寬計(jì)算公式如下：

式中：Bm1為單孔單向通航凈寬，m；BF為船舶船跡帶寬度；Bm2為單孔雙向通航凈寬，m；駐Bm為船舶與兩側(cè)橋墩之間的富裕寬度，m，取駐Bm=0.5BF；b為上下行船舶會(huì)船時(shí)的安全距離，m，可取船舶寬度；Pd、Pu分別為下行、上行船舶偏航距，m，參照《內(nèi)河航道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄D中喻級(jí)航道取值，對于開敞航道，考慮水流條件較差，按橫流0.3 m/s取值，對于閘控航道，考慮水流條件較好，按橫流0.1 m/s取值；茁為船舶航行漂角，（毅），閘控航道時(shí)遇耀喻級(jí)航道取 1.5毅耀2毅，本次研究考慮游覽客運(yùn)船舶抗風(fēng)浪能力較弱，從安全角度出發(fā)，取茁=2毅；Bs為船舶寬度；Lc為船舶長度。

對于上底寬b可取0.75倍通航凈寬計(jì)算值，若計(jì)算上底寬約（航道底寬+2）m時(shí)，通航孔應(yīng)取矩形斷面。

2.2 特殊情況通航凈寬計(jì)算

對于已有跨河建筑物，當(dāng)橋梁跨度受周邊建設(shè)環(huán)境約束，暫時(shí)不具備改建條件時(shí)，基于游覽船舶操控性好、對航速無過高要求且可控，在增設(shè)防護(hù)設(shè)施和引航設(shè)施、控制橋區(qū)航速6~8 km/h前提下[6]，可以按照以下公式計(jì)算（本公式借鑒JTJ 305—2001《船閘總體設(shè)計(jì)規(guī)范》引航道寬度計(jì)算公式），如圖1所示。

圖1 橋下通航示意圖（特殊情況）Fig.1 Schematic diagram of navigation under bridge(Exceptional case)

式中：駐b1為船舶之間的富裕寬度，m，駐b1=Bs；駐b2為船舶與岸之間的富裕寬度，m，取駐b2=0.5Bs。

特殊情況下，通航孔為矩形斷面。

2.3 極端困難情況通航凈寬計(jì)算

針對需要開通水上客運(yùn)游覽航道但航道水上跨河建筑物難以改建（如古橋、鐵路橋）的情況，建議進(jìn)行專項(xiàng)研究。基于橋梁墩柱結(jié)構(gòu)較強(qiáng)、客運(yùn)船舶操控性好、游覽船舶航速可嚴(yán)格控制在限制航速（6 km/h）下航行，在增設(shè)防護(hù)設(shè)施、引航設(shè)施、交通控制設(shè)施和單向通航組織的前提下，可按以下公式計(jì)算通航凈寬作為參考（本公式借鑒《船閘總體設(shè)計(jì)規(guī)范》閘室寬度計(jì)算公式）。極端困難情況單孔單向通航橋下通航示意圖見圖2。

計(jì)算公式如下：

圖2 橋下通航示意圖（極端困難情況）Fig.2 Schematic diagram of navigation under bridge(Extremely difficult circumstances)

計(jì)算公式如下：

式中：Bm為通航凈寬，m；駐B為富裕寬度附加值，m。當(dāng)Bs臆7 m時(shí)，駐B逸1 m，當(dāng)Bs躍7 m時(shí)，駐B逸1.2 m。

除上述要求外，橋梁通航孔布置還需同時(shí)滿足下列要求：

1）對于常規(guī)情況，橫流0.25 m/s臆V臆0.5 m/s時(shí)，水上跨河建筑物應(yīng)一跨過河，且跨河建筑物通航凈寬應(yīng)在式（1）耀式（3）計(jì)算值的基礎(chǔ)上適當(dāng)加大，加大值可參照《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》表C.0.3中喻級(jí)航道貨船取值。橫流超過0.5 m/s時(shí)，宜進(jìn)行船模試驗(yàn)確定通航凈寬加大值。

2）對于特殊情況，水上跨河建筑物區(qū)域航段除設(shè)置防護(hù)設(shè)施外，還應(yīng)增設(shè)引航設(shè)施。

3）對于極端困難情況，水上跨河建筑物區(qū)域航段除設(shè)置防護(hù)設(shè)施、引航設(shè)施外，還應(yīng)進(jìn)行船模試驗(yàn)等專題研究，對該航段船舶通航的安全性進(jìn)行評(píng)估[7]。

2.4 通航凈高

根據(jù)上海市工程建設(shè)規(guī)范《內(nèi)河航道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》條文說明12.1.1，等外級(jí)航道上的水上跨河建筑物的通航凈高一般不小于3 m，條件困難時(shí)不小于2.5 m。

本次研究的航道為取消了貨運(yùn)功能的低等級(jí)航道，參照等外級(jí)航道來考慮，對于常規(guī)情況、特殊情況及極端困難情況，非貨運(yùn)航道水上跨河建筑物通航凈高一般不應(yīng)小于3.0 m，條件困難時(shí)不小于2.5 m，同時(shí)新建橋梁梁底標(biāo)高不低于航道現(xiàn)有橋梁最低梁底標(biāo)高。

3 輔助措施

在通航條件較差航段，宜考慮增加以下措施，以進(jìn)一步保障船舶航行安全。

1）限速通航。在通過水上跨河建筑物通航凈空尺度較差航段、極窄航段等時(shí)，應(yīng)單船按限制航速通過該航段，以保證航行安全。限制航速與船舶性能密切相關(guān)，建議通過船舶操縱試驗(yàn)確定。若不具備試驗(yàn)條件時(shí)，限制航速取6 km/h為宜。

2）在航道轉(zhuǎn)彎航段，尤其是急彎航段，必要時(shí)應(yīng)設(shè)置頂靠調(diào)頭板和防護(hù)設(shè)施，以減小船舶實(shí)際轉(zhuǎn)彎半徑，并保護(hù)船舶和護(hù)岸的安全。

3）在航道急彎航段、航道交匯口和通視條件差的航段，應(yīng)設(shè)置反光鏡或交通控制設(shè)施，增強(qiáng)駕駛視野，引導(dǎo)船舶安全通航。

4）完善標(biāo)志標(biāo)牌等導(dǎo)航設(shè)施，如提示船舶與橋梁、急彎或極窄航段的距離等，便于船舶提前制動(dòng)。

4 結(jié)語

隨著城市化的發(fā)展和貨運(yùn)需求的轉(zhuǎn)變，上海非貨運(yùn)航道仍將不斷增加，考慮貨運(yùn)船舶與游覽船舶的差別，如仍按照原有航道等級(jí)確定航道通航凈空尺度，則對跨航道橋梁建設(shè)提出了較高的要求?？紤]國內(nèi)目前尚沒有針對非貨運(yùn)航道通航技術(shù)尺度方面的相關(guān)規(guī)定的情況，借鑒相關(guān)規(guī)范，針對上海市內(nèi)河非貨運(yùn)航道通航技術(shù)尺度的計(jì)算進(jìn)行了研究，在規(guī)范統(tǒng)一非貨運(yùn)航道通航凈空尺度的同時(shí)，優(yōu)化內(nèi)河航道結(jié)構(gòu)，合理拓展內(nèi)河航道功能，同時(shí)為該類航道的日常管理等工作提供技術(shù)依據(jù)和支持。

本文對非貨運(yùn)航道通航凈空尺度進(jìn)行了初步探討，分為3種情況新建或改建跨河建筑物；遠(yuǎn)期需改建，但近期受現(xiàn)狀建設(shè)條件制約暫不改建；以及已有跨河建筑物，無法進(jìn)行改建。針對這3種情況分別對通航凈空尺度進(jìn)行了分析，提出了相應(yīng)的通航凈寬的計(jì)算方法及公式。成果可供管理部門作為非貨運(yùn)航道上的跨河建筑物設(shè)計(jì)尺度參考。

[1]GB 50139—2014，內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)[S].GB 50139—2014,Navigation standard of inland waterway[S].

[2]DG/TJ 08-2116—2012，內(nèi)河航道工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].DG/TJ 08-2116—2012,Inland channel engineering design code[S].

[3] 施踐，賈曉明.上海市吁級(jí)以下內(nèi)河航道規(guī)劃編制若干問題[J].水運(yùn)管理，2013，35（12）：5-7.SHI Jian,JIA Xiao-ming.Issues on the planning of inland water原way channel below grade V in Shanghai[J].Shipping Management,2013,35(12):5-7.

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