西津二線船閘的順利通航，能有效解決西津一線船閘通過能力不足的問題，適應經(jīng)濟發(fā)展對西江航運的需求。為驗證船舶通航的安全性和閥門運行方式的合理性，并為過閘船舶（船隊）的駕駛操縱提供科學依據(jù)，文章通過實船試驗分析船舶在上下游引航道及閘室的航行、停泊條件。結(jié)果表明：在推薦運行方式下，船舶駕引操縱容易，通航水流條件良好。

西津二線船閘；停泊條件；實船試驗；航行特性

U641.9A662163

作者簡介：

葉" 青（1967—），高級工程師，主要從事水運工程船閘和樞紐電站技術(shù)管理、工程建設(shè)及運營管理工作。

0" 引言

實船試驗是船閘試通航前的過閘演練，既能檢驗船舶在上下游引航道及閘室的航行和停泊條件，還能檢驗船閘集中控制系統(tǒng)的正確性，是一種對船閘工程的設(shè)計布置方案和實際運行流程進行檢驗的常用有效方式，也能為后續(xù)正式通航過閘船舶（船隊）的駕駛操縱提供科學依據(jù)。本文主要闡述西津水利樞紐二線船閘工程實船試驗的試驗方法和數(shù)據(jù)結(jié)論，提供一種有效合理的船閘工程試航方式，可為其他同類船閘用作理論參考。

1" 概況

西津水利樞紐工程位于西江航運干線廣西段起點南寧市，是西江航運干線南寧至梧州段四個渠化梯級的第一個梯級，其通航能力直接影響西江黃金水道的航運暢通，具有十分重要的航運地位。1966年通航的一線船閘等級低、尺度小、設(shè)施簡陋，不能滿足現(xiàn)有過閘需求。為適應經(jīng)濟發(fā)展對西江航運的需求，有效解決西津一線船閘通過能力不足的問題，新建西津二線船閘工程。二線船閘位于西津水利樞紐工程范圍內(nèi)，布置在已建一線船閘的右側(cè)，兩線船閘中心距為120 m，一線二線船閘平面位置見圖1。西津二線船閘建設(shè)規(guī)模為3 000噸級（Ⅰ級船閘），設(shè)計代表船型為3 000噸級貨船、2×2 000噸級頂推船隊、2 000噸級貨船、2 000噸級港澳航線多用途集裝箱船、1 000噸級貨船、1 000噸級集裝箱船和2×1 000噸級頂推船隊。船閘有效尺度為280 m×34 m×5.8 m（有效長度×有效寬度×檻上水深），通航凈空為18 m［1］。船閘上游設(shè)計最高通航水位為樞紐正常擋水位62.12 m，上游最低通航水位為57.62 m；下游最高通航水位為57.44 m，下游最低通航水位為41.82 m。

船閘的總體布置應保證通航期內(nèi)過閘船舶的暢通和安全，應滿足船舶安全操作所需的條件，船舶過閘時應具有良好的航行姿態(tài)和合理高效的過閘速度［2］。西津二線船閘為采用閘底雙長廊道側(cè)支孔輸水系統(tǒng)布置規(guī)模較大的船閘，相關(guān)水力指標較高。同時，上下游不同的通航水位使得其水力條件變化大，較大的船閘規(guī)模及較大的慣性長度導致輸水末期慣性超高（降）也較大，可能危及停泊于閘室內(nèi)的船舶安全［3］。船閘充泄水時，從上下游引航道直接取、泄大量水體，在上下游引航道寬度和水深不變的情況下，單位時間內(nèi)進出引航道的能量和水體對上下游引航道停泊條件的影響較大［4］。基于以上情況，通過實船試航試驗來獲取、驗證現(xiàn)場實際各項通航條件十分必要。2023年03月，在已完成西津二線船閘無水、有水觀測與調(diào)試的基礎(chǔ)上，開展了相應的實船試航試驗。

2" 試驗內(nèi)容及方法

2.1" 試驗內(nèi)容

先后開展船舶上行、下行過閘全過程試驗，主要測試內(nèi)容為：（1）船舶上、下游進出閘室的航行特性，包括船舶的航速、航跡線以及漂角，傾角等航行姿態(tài)；（2）船舶在上、下游靠船墩及閘室的停泊條件，包括上、下游靠船墩位置的水位波動、水流流速以及船舶停靠靠船墩、閘室內(nèi)時所受的系纜力。實船試驗工況見表1。

2.2" 設(shè)備及測點安排

西津二線船閘試通航初期，航段內(nèi)過閘實載均≤2 000 t，經(jīng)過多方溝通，從貴港航段內(nèi)協(xié)調(diào)選擇3 000噸級設(shè)計代表性船舶“貴港興泰6358”開展實船試驗，船舶主要技術(shù)參數(shù)見表2。船舶重載試驗時，實載為2 800 t，吃水為3.95 m。

各位置停泊條件的測點布置如圖2所示。試驗時在船首和船尾纜繩上各布置一個拉力測試儀，并將船舶首尾呈“八”字系纜以獲得可靠的系纜力，采用ADV流速儀測量靠船墩處的流速，采用水位計觀測靠船墩處的波動。在船舶上、下行過程中，通過在船舶中軸線上布置慣性導航系統(tǒng)，直接測量獲得船舶航速、橫傾、縱傾、方位角及位置經(jīng)緯度，并通過后處理獲得船舶航跡線及漂角。

3" 航行特性

西津二線船閘上下游引航道均采用“曲進直出”的方式［5］。曲線進閘-直線出閘的布置方式，船舶待閘時可更靠近閘首，出閘時航路通暢，出閘航速相對較快，因而船舶的過閘時間相對更短，過閘效率更高［2］。實載2 800 t船舶下行、上行全過程航跡線見圖3和圖4。由圖3～4可知，船舶在進出閘時航跡線平滑，航行過程中姿態(tài)參數(shù)變化平穩(wěn)，相應的特征值見表3。由表3可知，各項參數(shù)數(shù)值較小，表明船閘在當前的布置、運行方式下，能夠滿足船舶正常航行的需求，且船舶駕引操作較容易。

4" 停泊條件

4.1" 靠船墩水面波動

閘室充水時上游引航道靠船墩附近水面波動過程線、閘室泄水時下游引航道靠船墩附近水面波動過程線見下頁圖5。由圖5可知，靠船墩處水面存在明顯的周期性波動，船閘充水時，上游靠船墩處初始水位為61.30 m，船艏船艉水面最大降低為0.38 m、壅高為0.30 m，波動周期約為8.30 min；船閘泄水時，下游靠船墩處初始水位為43.10 m，船艏水面壅高為0.40 m、最大降低為0.71 m，波動周期約為10.42 min，船艉水面壅高為0.50 m、最大降低為0.73 m，波動周期約為10.42 min。船閘充泄水時，靠船墩處水面波動周期較長，衰減較慢，不影響船舶停泊安全。

4.2" 靠船墩水流流速

本次試驗以平行引航道中心線指向下游為縱向流速X正方向、以垂直引航道中心線指向左岸為橫向流速Y正方向。閘室充水過程，上游靠船墩附近流速見下頁圖6。由圖6可知，閥門開啟過程中水流向閘室內(nèi)流動，水流較平緩，流速逐漸增大，在閥門全開附近縱向平均水流為0.35 m/s，橫向平均流速≤0.25 m/s。閘室泄水過程，下游靠船墩附近流速見下頁圖7。由圖7可知，水流由閘室向下游流動，流速逐漸增大，縱向水流正向流速最大值＜0.8 m/s，反向流速最大值＜-0.2 m/s；橫向水流流速最大值＜0.5 m/s，反向流速最大值＜-0.2 m/s；泄水時流速換向為下游引航道振蕩長波引起，與船頭船尾出現(xiàn)水頭差段重合，不影響船舶停泊安全。

4.3" 系纜力

船舶所受的外部荷載均通過系船纜繩傳遞到系船設(shè)施上，系纜力超過規(guī)范允許值可能會引發(fā)斷纜、傾覆等安全事故，因此船舶系纜力是影響船舶停泊安全的重要指標［6］。一般將閘室內(nèi)船舶系纜力變化過程分為三個階段：（1）船舶進閘停泊過程；（2）船閘充水/泄水過程；（3）上/下閘首人字門開啟過程。實載2 800噸級船舶在上下游靠船墩、閘室內(nèi)停泊共6個工況的系纜力均小于《船閘輸水系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》［7］限值，并有較大的富余，現(xiàn)階段運行條件下，通航船舶滿足停泊安全要求。2 800噸級船舶系纜力統(tǒng)計見表4，系纜力變化過程見圖8、圖9。由表4和圖8～9可知，船舶在上游靠船墩處系纜力最大，最大值為26.94 kN；重載船舶在閘室內(nèi)系纜力約為6～17 kN，最大值為16.74 kN；充水大于泄水，符合規(guī)律；在閘室閘室5#和8#系船柱?？?，充水時閘室水流稍有向上游流動的趨勢，在閘室閘室5#和8#系船柱?？?，泄水時閘室水流稍有向下游流動的趨勢。總體而言，閘室消能充分，出流均勻。

5" 結(jié)語

西津二線船閘實載2 800噸級設(shè)計船舶實船試驗，全面觀測了船舶進出閘室的航行特性、上下游引航道及閘室內(nèi)的停泊條件，驗證了船舶通航的安全性和閥門運行方式的合理性。

試驗結(jié)果表明，船舶上下游進出閘室過程中航行參數(shù)變化平穩(wěn)，閘室內(nèi)最大航速基本在1.5 m/s左右，閘室外航速可達3.12 m/s，正常航行過程中漂角在0°～15°，船舶駕引操縱容易，通航水流條件良好。

實載2 800噸級船舶在上下游靠船墩、閘室內(nèi)停泊共6個工況的系纜力均小于規(guī)范限值，并有較大的富余，現(xiàn)階段運行條件下，通航船舶滿足停泊安全要求。船舶在下行充水上游靠船墩處系纜力最大，最大值為26.94 kN；受充水非恒定流影響，上游引航道內(nèi)形成長周期波動，周期約為8.30 min，靠船墩處水面波動約為±0.38 m，應關(guān)注波動對人字門運行的影響；充泄水階段最大系纜力充水大于泄水，重載船舶最大系纜力約為8～27 kN，閘室出流較為均勻；水位齊平時人字門及時開啟，閘室輸水慣性超高降控制較好，人字門開啟后并未出現(xiàn)系纜力顯著增大的情況。

［1］蔣" 峰，麥建清，陸宏健.西津水利樞紐二線船閘工程總平面布置方案研究［J］.西部交通科技，2014（4）：75-79.

［2］JTS-2021，船閘總體設(shè)計規(guī)范［S］.

［3］鄧倩玉，嚴秀俊.西津二線船閘閥門段空化特性及抑制效果［J］.水運工程，2024（2）：86-93.

［4］于寶海，曹玉芬.船閘引航道水力與停泊條件的分析［J］.中國港灣建設(shè)，2007（4）：5-7，54.

［5］周家俞，徐" 奎，黃成林，等.西津水利樞紐二線船閘下引航道布置方案對比［J］.水運工程，2018（11）：108-113.

［6］王" 蛟，楊" 斌.閘室船舶系纜力研究綜述［J］.水道港口，2014，35（5）：527-531.

［7］JTJ306-2001，船閘輸水系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范［S］.

20240408