丁 堅，姚建衛(wèi)，李安中，楊

(1.河海大學海岸災害及防護教育部重點實驗室，江蘇南京 210098;2.江蘇省交通廳航道局，江蘇南京 210004)

江蘇省內(nèi)河多屬平原河網(wǎng)性質(zhì).近年來沿河兩岸城鎮(zhèn)居民日益增多，多數(shù)河道兩側(cè)受到限制無法拓寬擺動，同時由于地方經(jīng)濟發(fā)展，江蘇的運河干線如京杭大運河江蘇段等水運繁忙，對岸線需求日益高漲，使得岸線資源供需矛盾突出[1-3].由于目前沿岸設(shè)施控制標準規(guī)范還不完善，江蘇省內(nèi)河岸線沒有得到合理規(guī)劃配置，大多數(shù)處于無序開發(fā)狀態(tài)，臨跨河建設(shè)混亂，搶占、亂建現(xiàn)象突出，?？孔鳂I(yè)很不規(guī)范，甚至占據(jù)主航道作業(yè)等[4-8]，造成堵?lián)鯏嗪浆F(xiàn)象時有發(fā)生，影響航道的健康發(fā)展.在資源有限的條件下，合理規(guī)劃岸線，加強沿岸設(shè)施控制至關(guān)重要[9-12].本文旨在通過研究合理配置江蘇省內(nèi)河岸線資源，為航道岸線使用提供依據(jù)，并提出航道岸線控制標準，為江蘇省立法部門規(guī)范航道建設(shè)提供科學依據(jù).

1 江蘇省內(nèi)河航道沿岸設(shè)施控制標準的理論分析

1.1 航道占有率關(guān)系模型

航道空間占有率與船舶密度的關(guān)系為

式中:O——航道占有率;ˉL——船舶的平均長度，m;ρ——船舶密度，艘/km.

航道中的船舶流量Q、速度v及密度ρ存在以下關(guān)系:

將式(1)代入式(3)可得

式中a，b為相應變量系數(shù).

1.2 計算航道最大船舶密度 ρmax時的船舶領(lǐng)域模型

目前在船舶避碰領(lǐng)域主要存在3種不同類型的模型:

a.藤井模型.對避碰領(lǐng)域的定義為:圍繞一船中心的，其他船舶必須避免進入的二維水域.藤井通過在日本沿海水域海上交通調(diào)查并對船舶相對位置的二維頻率分布分析研究，提出了船舶領(lǐng)域模型.

b.Coldwell模型.在藤井等提出船舶領(lǐng)域的概念后，英國學者Coldwell對Humber水道中對遇和追越的船舶領(lǐng)域模型進行了研究，提出了用于限制水域的船舶領(lǐng)域模型.該模型對船舶領(lǐng)域的定義為:典型駕駛員考慮到其他船舶的存在所實際保持的圍繞該船周圍的有效水域.

c.內(nèi)河水域船舶領(lǐng)域模型.內(nèi)河航道復雜多變，航道淺窄，水深、航寬不足，船舶易發(fā)生淺水效應和出現(xiàn)岸壁現(xiàn)象;在橋區(qū)航道，若凈空高度或凈寬不足，則船舶無法安全通過.由于二維船舶領(lǐng)域模型在內(nèi)河水域中應用局限性較大，因此內(nèi)河船舶領(lǐng)域三維模型應是能包容在一個長方體內(nèi)的內(nèi)切橢球體模型.

1.3 蘇南運河容許最大交通密度

蘇南運河船舶領(lǐng)域采用橢圓形避碰領(lǐng)域，最大交通密度計算公式為

式中:r——橢圓形避碰領(lǐng)域的長軸;s——橢圓形避碰領(lǐng)域的短軸.

在實際航道中，行駛的船舶大小不可能相同，根據(jù)船舶流處于擁擠狀態(tài)時的換算交通量系數(shù)統(tǒng)一推算標準船舶的船長，求出平均最大交通密度:

式中:i——不同大小船舶(船隊)分類數(shù);ki——各種船舶(船隊)的比例;ωi——各種船舶(船隊)的換算交通量;LC——標準船的長度.

2 江蘇省內(nèi)河航道沿岸設(shè)施建設(shè)的規(guī)劃控制

2.1 基本原則

沿岸設(shè)施控制的基本原則主要有:航道尺度保障原則;岸線合理使用原則;與跨河建筑物配合協(xié)調(diào)原則;環(huán)境保護與綠化生態(tài)協(xié)調(diào)原則;與城市規(guī)劃協(xié)調(diào)原則;人性化服務協(xié)調(diào)原則.

2.2 影響通航條件的臨河建筑物

影響航道通航條件的臨河建筑物主要有:前沿作業(yè)水域?qū)挾炔蛔愕捻槹妒酱a頭;尺度不足的挖入式港池;設(shè)施布置不當、造成航道橫向水流的取、排水建筑物;距離靠船設(shè)施太近的跨河設(shè)施;沿岸缺少船舶停泊區(qū)的航道.

2.3 影響航道及岸線的運輸船舶和代表船型

江蘇省運輸船舶數(shù)量多、噸位大、船型雜，航道擁擠，是占用和損害航道及岸線的主要因素之一.據(jù)資料統(tǒng)計，蘇北運河1994年平均船舶噸位為100.6t，到2003年已達322.7t.現(xiàn)場調(diào)查研究表明，目前江蘇境內(nèi)航行的船舶大多是標示著“魯濟寧”或“濟寧”號的大型船隊，船大型寬，占用水域面積大，最大吃水可達3.3m.

2.4 臨河設(shè)施規(guī)劃及岸線利用控制標準

2.4.1 順直河段航道岸線的利用控制

江蘇省內(nèi)河航道以運河為主，順直河段航道占絕大部分.經(jīng)過各航道處的調(diào)查反饋意見，其沿岸建設(shè)船舶靠泊設(shè)施控制標準為:順岸式碼頭前沿設(shè)置船舶?？繉挾葢刂圃诙n船舶寬度;挖入式港池長度為2個泊位，寬度為2～3個泊位.

2.4.2 挖入式港池的規(guī)劃控制

據(jù)計算，航道沿岸挖入式港池具體尺寸見表1.

2.4.3 順岸式碼頭的規(guī)劃控制

順岸式碼頭岸線控制要求見表2.

2.4.4 公路橋梁、管道等跨河建筑物上下游岸線利用的控制

橋梁等跨河建筑物上下游禁止建造碼頭的安全距離隨航道等級不同有所變化，具體見表3.

2.4.5 取、排水工程設(shè)施的控制

航道岸邊修建取、排水工程設(shè)施，在平面上不得占用規(guī)劃主航道，不允許取、排水設(shè)施伸入航道，為保證船舶航行所需的安全距離，一般自航道邊緣向河岸縮進1倍船寬為宜.若當?shù)貤l件特殊，取、排水設(shè)施必須伸入航道時，必須設(shè)置專設(shè)航標標志，并進行通航安全論證.在運輸船舶擁擠航段或航道等級四級以上航道其管頂標高必須低于航道底高程以下2m;在運輸船舶暢行航段或航道等級五級以下航道其管頂標高必須低于航道底高程以下1m.同時，在取、排水口伸入航道的情況下，還要求運行時不得形成妨礙船舶航行安全的橫流、旋渦及其他不良水流條件.

表1 挖入式港池最小平面尺度Table 1 Smallest plane dimensions of excavated basins m

表2 順岸式碼頭岸線控制要求Table 2 Requirements for waterfront with parallel wharfs m

表3 橋梁、管道等跨河建筑物上下游安全距離Table 3 Safe distances between upstream and downstream sides of structures (bridges，pipelines)along rivers m

2.4.6 交叉河口航道岸線的控制

為了保證進出船舶的安全，在交叉河口航道段沿岸3～4倍駁船長度或半個船隊長度范圍內(nèi)，不得修建港池、碼頭、囤船、修造船廠等沿岸設(shè)施.

2.4.7 沿岸道路、廠房設(shè)施的控制

在運河、水網(wǎng)地區(qū)航道岸邊興建房屋、廠房、道路、堆場等沿岸設(shè)施，不得占用已規(guī)劃確定的航道岸線保護范圍，應控制在規(guī)劃航道岸線以外20m，留有航道沿岸綠化、美化的空間.當沿岸設(shè)施存在動荷載等特殊情況時，應進行專門論證監(jiān)控，確保航道岸線的穩(wěn)定安全.

2.4.8 河口段工程設(shè)施的控制

在運河口門段規(guī)劃利用航道岸線時，應適當拓寬航道寬度，加大航道岸線與航道中心線的距離，一般較順直河道口門處航道拓寬6～10倍船寬，即利用單側(cè)航道岸線比正常順直河道的岸線按后移30～50m加以控制.

2.4.9 船閘引航道上下游河段岸線的控制

在船閘上下游引航道遠區(qū)調(diào)度站以外區(qū)域，嚴格控制1～2倍船隊長度距離內(nèi)，不得建造沿岸設(shè)施.

2.4.10 航道沿岸船舶停泊服務區(qū)的規(guī)劃控制

為避免大量運輸船舶擁入市區(qū)城鎮(zhèn)航道，滯留、堵塞航道，同時方便船舶?？啃菡?，一般宜在市郊、城鎮(zhèn)結(jié)合部位設(shè)立船舶停泊服務區(qū)，其間距可控制在20km左右.

2.4.11 河、湖寬闊水域航道水生植物種植的控制

為了確保航道暢通，在航道兩側(cè)的一定范圍內(nèi)禁止種植水生植物，并控制航道外種植水生植物的范圍.

2.5 彎曲河段航道岸線的利用控制

在彎曲河道航段，凸岸岸線利用遵照順直河道岸線利用的控制原則，凹岸航道岸線則應考慮到航道中心線偏靠凹岸的自然規(guī)律，在凹岸側(cè)航道岸線利用應比一般順直河道岸線后移一半航道寬度，確保原有航道尺度不受侵占，并且宜嚴格控制凹岸岸線的利用，不得連續(xù)開挖使用凹岸岸線.

3 沿岸設(shè)施布置實例

以蘇南大運河無錫段洛社河段為例，該河段布置有順岸式碼頭、城市段挖入式港池、郊區(qū)挖入式港池、大型錨地等臨河設(shè)施，類型較為齊全，可作為今后其他航道建設(shè)沿岸設(shè)施的參照.

3.1 順岸碼頭布置形式及平面尺度

該河段開辟建設(shè)順岸式?？康拇a頭區(qū)，根據(jù)當前大運河上大多數(shù)是1拖12艘500～800t的拖帶船隊的狀況，順岸長度設(shè)6個泊位，碼頭全長450m，可滿足1個船隊停泊.

3.2 現(xiàn)有大型開發(fā)區(qū)港池

惠山開發(fā)的一個具有一定規(guī)模的綜合性港區(qū)挖入式港池的尺度也與提出的規(guī)模相吻合，碼頭泊位的總長度也能滿足大型船隊進出、裝卸作業(yè)及調(diào)頭等方面要求，是一個優(yōu)良的內(nèi)河港區(qū)，可作為類似港區(qū)建設(shè)的參考實例.

3.3 城鎮(zhèn)郊區(qū)利用小河濱設(shè)置挖入式港池

城鎮(zhèn)郊區(qū)段利用小河濱設(shè)置挖入式港池，三級航道挖入式港池口門寬度130m，挖入式港池縱深長度200m.當需求與條件允許時，還可考慮擴大規(guī)模，甚至在港池內(nèi)再設(shè)支汊港，安排支線鐵路、門吊等，成為設(shè)施完善的內(nèi)河港區(qū).

3.4 城市區(qū)段設(shè)置挖入式港池

洛社鎮(zhèn)內(nèi)沿河房屋建筑密集，要設(shè)置郊區(qū)港池的規(guī)模是不可能的，但城區(qū)裝卸貨物又特別多，不得不設(shè)碼頭，為此在城市區(qū)段提出了一種最小的挖入式港池布置模式.三級航道挖入式港池口門寬度65m，挖入式港池縱深長度85m，港池內(nèi)兩側(cè)岸壁各設(shè)置1個泊位，?？?檔船舶，港池內(nèi)不允許船只調(diào)頭，港池是最小尺度.所以在城區(qū)段建港，還應選擇航道邊線以外有較大水域的河段為宜.

3.5 錨泊區(qū)布置

現(xiàn)布置在洛社下游的錨泊區(qū)正好處在河灣處，水域較寬，按6排船舶?？?，設(shè)置6個泊位.這樣的規(guī)?？梢匀菁{3個1拖12艘500～800t級的船隊，城區(qū)內(nèi)小港池碼頭一次容納不下一個船隊的船舶，均可到此待泊.該實例因位于彎道凸岸，具有有利的水域條件.

4 結(jié) 語

通過沿岸設(shè)施控制標準的理論分析，將船舶密度與碰撞領(lǐng)域相關(guān)，從航道水域占有等模型，得出合理船舶密度標準，針對大運河蘇南段，提出了容許最大交通密度等概念.

研究提出市區(qū)擁擠航道、市郊暢行航道的不同岸線使用類型，明確了市區(qū)擁擠航道段不設(shè)船舶調(diào)頭區(qū)水域和市郊暢行航段的港池應設(shè)船舶調(diào)頭區(qū)水域的建設(shè)模式;明確了市區(qū)擁擠航段和市郊暢行航段不同的挖入港池布置;提出了橋梁、管道等跨河建筑物上下游在不同航道等級下的安全距離;提出了取、排水工程設(shè)施，交叉河口航道岸線，沿岸道路、廠房設(shè)施，河口段工程設(shè)施，船閘引航道上下游河段岸線，航道沿岸船舶停泊服務區(qū)，河、湖寬闊水域航道水生植物種植，彎曲河段航道岸線利用等的控制原則.研究成果較為適合于江蘇水網(wǎng)地區(qū)和城市密集型經(jīng)濟發(fā)達區(qū)的沿岸設(shè)施布置，具有較強的可操作性.

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