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摘要：本次评价的主要目的是根据炼钢浜与赵家沟水系沟通工程建设方案结合航道的现状通航状况及规划发展要求，分析本工程建设可能对航道通航条件产生的影响因素，对涵闸运营阶段提出必要的通航安全保障措施，从而尽量避免和减少本工程的实施对相关航道内船舶通航的影响，维护通航秩序，保护通航资源，保障通航安全。
关键词：内河航道临河工程航道影响评价
0引言
根据《中华人民共和国航道法》第二十九条：“建设与航道有关的工程，建设单位应当在工程可行性研究阶段就建设项目对航道通航条件的影响作出评价，并报送有审核权的交通运输主管部门或者航道管理机构审核”。因此，针对浦东新区高行镇新开及拓宽炼钢浜河道整治工程进行通航条件影响评价研究。
1工程概况
根据《上海市水污染防治行动计划实施方案》，浦东新区高行镇炼钢浜列入新区重点河道之一。本工程地处高行镇南部，本次整治炼钢浜河道北起东靖路，南至赵家沟东沟枢纽外侧河口，河道流经A-4地块、东高路、G08地块。炼钢浜为规划三级河道，现状炼钢浜北起东靖路，南至界路河。
现对炼钢浜界路河至赵家沟段新开河道，并在交汇口处新建涵闸一座，涵闸出水口与赵家沟东沟船闸引航道段相连通。该涵闸主要为水体交换排水（兼顾引水）之用，不设引排水泵。炼钢浜与赵家沟连通工程位于浦东新区高行镇赵家沟北岸，出水口外边线距离闸门下闸首轴线距离44.2m
2本次维修设计及施工方案简述
2.1主要设计参数
1、建设规模
本工程具有防洪、排涝和水资源调度等功能，工程主要内容包括：
1）涵闸单孔4m×4m，闸室底板高程为0.5m，引排双向功能，主要为排水，兼顾引水。
2）当内河侧（闸内）水位小于3.75m且内外水位差不大于0.3m时，采用涵闸闸门上直径0.8m的闸门孔进行引排水，闸门孔在水位差大于0.3m时自动关闭；
当炼钢浜内河水位高于3.75m时（注：赵家沟闸内设计最高通航水位3.2m），超排涝设计标准条件下，开启涵闸闸门排涝，即超20年一遇暴雨的情况下，启用涵闸。
3）河道长768.48m，其中新开河道632.48m，拓宽河道136m，河道规划为：河底宽5.0m，河底高程0.5m，河口宽14.0m，两侧各设6.0m宽绿化带。
2、布置方案
涵闸出口与赵家沟防汛墙斜交，水闸轴线与一线堤防斜交出江（夹角约33°）。使出流河道的水流流向尽可能与赵家沟河道有一定的倾斜角度，以减小垂直赵家沟河道的横向流速分量。
3、涵闸水力设计
（1）引排水流量估算
炼钢浜河道长度678m，按标准横断面估算河道平时储存水量为1.3万m3，水体可按每天1/3水体交换，使得水体更新。从外河潮位分析，在50%保证率的情况下，外河水位与内河水位的差值在0.3m以内的时间为2小时。
计算交换流量为0.6m3/s。
（2）闸门孔口过流计算
初步拟定孔口直径与水位组合的计算工况
由于受风浪影响，孔口应在水位平静时启用，经计算，在水位差0.3m，孔口直径800mm时，可通过流量0.6m3/s。
4、流速计算
（1）计算工况及边界条件
根据水闸和船闸的使用情况对计算工况进行分析。水闸包括引水和排水两种状态，船闸区包括静态和涨落潮的三种状态，因此共6种工况。考虑到水闸引水时水位较高，过水断面相对较大，流速相对较小；排水时水位较低，过水断面相对较小，流速相对较大，因此排水工况更为不利，将计算工况减少为3种。
计算工况为：
工况1：赵家沟涵闸排水，船闸区为静态。
工况2：赵家沟涵闸排水，船闸区为落潮。
工况3：赵家沟涵闸排水，船闸区为涨潮。
赵家沟西连黄浦江，外河水位随着变化产生流速，具体潮位详见下表。
根据两种设计方案，模型北部为闸门流量边界，采用水位差0.3m时的设计流量0.744m3/s。
模型东部为船闸区水位边界，考虑最恶劣的水位条件为内河水位降低至低水位2.0m，则外河侧水位为1.7m。
模型西部为船闸区，工况1条件下，采用与东部相同的水位边界1.7m，以保障船闸区初始为静态。工况2、3条件下，根据赵家沟潮位变化，模拟出赵家沟流速。
模型区域内河道顺直，且为人工形式，因此河道糙率取0.025。
3种计算工况，详见下表。
（2）河道模型
根据地形资料和两种设计方案，建立河道二维模型。模型区域北至设计水闸，东至船闸闸室外口，西至船闸区最西处。
模型采用不均匀三角形网格，网格分辨率约为2m。
（3）计算成果
对3种计算条件分别进行计算，得到计算成果如下：
工况1条件下，区域流速分布见下图
图1.2.2-7工况1流速分布图
横向流速分布见下图，河道中横向最大流速均不超过0.012m/s。
图1.2.2-8工况1横向流速分布图
纵向流速分布见下图，河道中纵向最大流速均不超过0.016m/s。
图1.2.2-9工况1纵向流速分布图
工况3条件下，区域纵向流速分布见下图。
图1.2.2-15工况3流速分布图
横向流速分布见下图，河道中横向最大流速均不超过0.012m/s。
图1.2.2-16工况3横向流速分布图
纵向流速分布见下图，河道中纵向最大流速均不超过0.032m/s。
图1.2.2-17工况3纵向流速分布图
在内、外河水位差0.3m的排水条件下。①工况1：赵家沟船闸停泊段按静水考虑，拟建涵闸与赵家沟交汇口，横向最大流速0.012m/s，纵向最大流速0.016m/s；②工况2：赵家沟船闸受黄浦江退潮影响，拟建涵闸与赵家沟交汇口，横向最大流速0.012m/s，纵向最大流速0.024m/s；③工况3：赵家沟船闸受黄浦江涨潮影响，拟建涵闸与赵家沟交汇口，横向最大流速0.012m/s，纵向最大流速0.032m/s。
因此，各工况下横向最大流速0.012m/s，纵向最大流速0.032m/s。
2通航环境分析
赵家沟通过东沟船闸与黄浦江相连通。作为上海“一环十射”高等级内河航道网的重要组成部分，赵家沟（黄浦江至规划大浦线）规划航道等级III级，航道水系控制宽度基本为60~85m。目前，赵家沟已基本完成航道整治工程，船闸尚未移交通航。
3工程符合性论证
3.1工程平面布置符合性评价
1、平面选址说明
根据浦东新区河道水务规划要求，要求按河道既有规划，炼钢浜河道整治与涵闸一并实施，直接与赵家沟连通。
炼钢浜涵闸出口位置受规划河道蓝线及周围建筑物的影响，炼钢浜涵闸出口难以避免布置在赵家沟东沟船闸引航道区域。
2、符合性评价
根据赵家沟河道水系蓝线控制规模，本工程涵闸位于规划河道蓝线后方，其开口位置与现状赵家沟引航道结构顺接，且未突出赵家沟船闸引航道内水域，符合规范的相关要求。
3.2与通航有关的技术参数论证
1、规范要求
（1）根据《内河航道工程设计规范》12.4.3条，排水设施建设后通航水域内的纵向和横向水流流速应满足下表中的相关要求：
表4.4.1-1通航水流条件
（2）上表中通航水流条件根据航道位置的不同进行区分，分别为水中设墩桥区航道、船闸引航道口门区及其他航段。其中，水中设墩桥区航道、船闸引航道口门区的要求是一致的，“其它航段”则有所区别。根据规范中的注解，对于开敞航道，水中设墩桥区航道指水中设墩桥梁上游或下游航道代表船型顶推船队长度的3倍或拖带船队长度的2倍范围内的航段。
（3）根据《船闸总体设计规范》（JTJ305-2001）5.3.5条：引航道内不应布置其他取水、排水设施，当难以避免时，其设施不得占用引航道尺度，引航道导航和调顺段内宜为静水区，制动段和停泊段的水面最大流速纵向不应大于0.5m/s，横向不应大于0.15m/s，静水区和动水区之间的流态，可有过渡。
2、方案评价
（1）按照《内河航道工程设计规范》
本工程涵闸出水口距离上游水闸桥（未设墩）最小距离44.2m，小于145.4m（2倍代表船型90TEU内河集装箱船船长）的要求，属于表4.4.1-1中船闸引航道口门区，根据规范，涵闸出水口横向流速不应超过0.3m/s。
（2）按照《船闸总体设计规范》
根据《船闸总体设计规范》（JTJ305-2001）中5.3.3条之规定，引航道内不应布置其他取水、排水设施，当难以避免时，其设施不得占用引航道尺度，引航道导航段和调顺段内宜为静水区，制动段和停泊段的水面最大流速纵向不应大于0.5m/s，横向不应大于0.15m/s，静水区与动水区之间的流态，可有过渡。
（3）设计方案评价
根据设计单位提供的方案，本工程涵闸出水口按河道蓝线规划实施，且周边两侧均为已建小区，已无法避开船闸导航段及调顺段，属于船闸规范中所指“难以避免”的情况。此种情况下，涵闸出口流速（横流和纵流）应尽量减小以接近静水区流态，减少对船舶通航的安全影响。
最大限制流速则综合考虑《内河航道工程设计规范》和《船闸总体设计规范》中的相关要求，按横向流速≤0.15m/s及纵向流速≤0.5m/s进行评价。
涵闸引排水分为两种情况：
一是炼钢浜闸内水位大于3.75m（注：赵家沟闸内设计最高通航水位3.2m）时，开启涵闸闸门进行排水。此时，由于水位过高，赵家沟内已不通航。因此涵闸开启对于赵家沟通航影响较小。
二是当内河侧（闸内）水位小于3.75m且内外水位差不大于0.3m时，采用涵闸闸门上直径0.8m的闸门孔进行引排水，闸门孔在水位差大于0.3m时自动关闭；此时设计流量为Q=0.6m3/s。
根据设计单位提供的计算成果，各工况下最大横向流速及纵向流速分别为0.012m/s及0.032m/s，满足规范要求。
此外设计单位对于涵闸闸门位置选定进行了优化，将闸门布置于距离引航道56m处，使闸门出口水流在到达赵家沟引航道之前进一步降低，从而减小了流速，降低了隐患。
4小结
综上所述，本工程航段受赵家沟船闸建设的影响，其河床断面已经稳定。但由于该段位于感潮航段，且位于船闸引航段，淤积情况不可避免，为了确保该航段的正常运营，应按设计标准进行日常维护。涵闸出水口位于规划河道蓝线后方，未占用通航水域；建设完成后，考虑了横流对通航船舶经过该航段时的风险，赵家沟东沟船闸通航期间涵闸出水口流速满足规范要求。
但是，由于本次出水口紧邻船闸下闸首，若横流过大易对进出船闸的船舶通航产生影响，因此运营期应严格按照设计工况下进行引排水，避免因流速超过设计计算横流引起船舶通航事故。
同时，为确保涵闸与赵家沟东沟船闸的有效沟通与协作，建议将炼钢浜涵闸纳入一级河闸，东沟船闸和炼钢浜涵闸由水闸所统一管理。
作者简介：陆善兵（1967-），男，高级工程师，从事港口与航道工程监理及相关研究工作。