杭甬运河姚江船闸~甬江大桥航段实船试验成果报告

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中图分类号：TV91文献标识码： A

一、前言

杭甬运河，浙江省东部宁绍平原上的主干航道。又名浙东运河。西起杭州三堡，经钱塘江航程27公里后，又经萧山、绍兴、上虞、余姚、鄞县、宁波至镇海。杭甬运河贯穿浙江经济最发达的杭州、宁波、绍兴三个地区，是浙江省航道规划二十条高等级航道之一，该运河，西连京杭大运河，东接北仑港，全长239公里，沟通了长江、京杭大运河以及钱塘江、甬江水系。

杭甬运河改造工程是国家规划建设的长三角高等级航道网“二纵六横”中的重要组成部分，概算总投资达28亿元。完工后可通航500吨级船只。

由于姚江大闸～甬江大桥段的姚江河床淤积、桥梁较多，造成自姚江船闸至甬江大桥段航行条件较差。受宁波明州杭甬运河有限公司委托，通过招投标，最后由我单位中标进行此次实船试验项目。通过此次试验，可以为合理确定设计船型在本航段的航速、从实际出发计算不同横流条件下的桥梁净宽提供依据；探索在现状通航条件下的船舶操控规律，为发现问题和隐患、确保安全通航积累经验。

二、前期准备

１、根据实船试验实施方案和6月潮汐预报资料，确定具体试航时间在6月5日8：00开始，按实船试验实施方案发船进行各参数测试，直至6月7日12：00结束。

２、在6月1日前布设两个潮位观测点并进行实时连续潮位观测。一个在三江口，另一个在大闸闸下，即与2006年7月水文测验同址。

３、四艘300吨级试航船只准备，及试航船舶的尺度、船况及船员资料。两艘测流船。

具体船只参数见表1。

表1 测试船型调查表

４、收集永丰桥至甬江大桥试验航段数字地形图（岸线、设计航道线、桥梁等），测量各桥通航桥孔净宽、桥孔净高、左右桥墩坐标位置等要素，各桥梁参数见表2。

表2 各桥梁参数表

５、人员、设备

ADCP走航仪2台，测距仪2台，罗经2台，DGPS2台，摄像机2台，测流用船２艘，车辆2部。

三、试验程序

１、试验安排

本次实船试验共采用4艘船只，在连续两个全潮（天文大潮汛）期间进行试验，根据通航所需的最低水位及最高上限水位，共进行了36次试验。300吨级设计船型在涨落潮、顺逆流、空满载航次共29次，具体分布见表3。

另外根据委托方要求，增加旅游船天马7号在一个涨落潮期间往返共进行了7次试验。

表3 300吨级船型试验航次一览表

由于空载船舶高度在5.0~5.3米，而解放桥通航桥底板高程只有5.70米（假定高程基准，以下同），试验时拆掉驾驶室，使船只水面以上高度降至4.3米，潮位在1.00米以上就停止试验。满载船只吃水深在1.90～2.40米，而解放桥到永丰桥段航深在―2.60米左右，试验时涨潮期在0.50米后发船，落潮期在0.90米后停止。根据各种影响试验安全的情况综合，使原方案有所改变，试验航次按安全适航潮位来控制，尽量满足4次/工况。

２、试验船上工作安排

船上配３人。负责ＤＧＰＳ记录航行轨迹和船舶过桥时测量与左、右桥墩距离等１人，负责罗经记录航速、航向等１人，负责记录全程观测情况摄像等１人。

２.１航迹记录

本次试验采用2台GPS差分信标机记录航迹，实时差分信标的定位精度为亚米级，船只在桥下时没有卫星信号，在过桥一段距离后才能从新记录。本次试验各航次的航迹记录见附图。

２.２船位、舵角记录与漂角、偏航距计算

船位记录采用罗经记录，舵角记录采用船上舵角仪记录，分别记录船只经过各断面时的船位和舵角。漂角计算采用船只过桥时的航迹与船位的夹角，偏航距计算采船只过桥航迹与设计航道中心线的距离。

２.３制动距离计算

制动距离与船只航速、航向的顺逆流有关，本航段航深较浅，在低水位时进行制动距离测试容易搁浅，所以本次试验在水位适当的时候分别在新江桥便桥~解放桥、解放桥~永丰桥以及到达终点时进行了制动试验。制动时记录制动开始与基本停止的时间，根据开始和停止时的航迹来计算制动距离。

３、流量测验

本次试验共在5个断面进行流量测验，分2个测流组。船上配２人，负责各测点的流速测量。分别为永丰桥、解放桥、新江桥便桥、三江口及甬江大桥。流量测验采用走航式ADCP测流仪，测验船只通过上述5个断面时的流速、流向，并根据桥位的法线方向与流向计算桥下横流。

四、试验过程及结论

1、各种工况下，桥下横流与船舶漂角、偏航距的关系

在实船走航时的各种工况下，桥下横流与船舶漂角无明显的关系，根据水文测验，在船舶过桥时桥下有横流存在，但横流不足以影响船舶的航行。船舶漂角不主要是有横流影响而产生的，直接跟舵角相关，而舵角在瞬时变化很大。

偏航距产生最大的是在三江口段，即新江桥便桥下游～三江口中心，主要原因是由于该段左边涂面淤积太高，不能满足通航所需的航深要求，为避免搁浅事故发生，船舶进出便桥都呈90°转弯，在本次试验中其他河段所出现的偏航是在不经意时出现的现象，横流导致的影响较小。其次偏航距较大的是甬江大桥河段，原因是由于航道太靠近桥墩，直觉上要避开障碍物，以防遇到状况时有回旋余地，于是出现较大偏航距。

2、空满载设计船型在本航段顺逆水航行时的控制船速范围

船舶在过桥时的航速及从甬江大桥～永丰桥的平均航速见表4。

表4 300吨级船型试验航速表

3、船舶过桥及在甬江、姚江、奉化江三江汇处时的注意事项

船舶在经过甬江大桥至三江口段不存在问题，但在姚江大闸排水期间在三江口区要注意来自姚江水流和甬江水流作用产生的漩涡。

三江口区域来往船舶自甬江进入姚江时要注意口门的水下地形，设计航道过于偏江北侧，要到达三江口中心点开始打满舵，对准新江桥便桥通航桥洞，同时不能减速，要保持较快船速来克服横流影响。

空载船舶进入姚江后过桥以解放桥来控制船高，一般船舶空载时都高于3.9米，空载时进出姚江段船舶必须严格侯潮行驶，或通过加载压舱来降低高度，确保过桥安全。

满载船舶在姚江航段主要考虑吃水深，目前解放桥至大剧院航段未达到设计航深，按2.5米吃水深计算，则满载船舶在0.5米以下不能通航，同时还要注意船舶水面以上高度。

五、建议：

a、船闸至新江桥便桥航段航道底高保持在设计高程－3.4米。

b、在适当地点设置动态潮位和高潮位预报信息告示牌。

c、在三江口实船试验基础上,结合已有经验,重新分析研究该弯曲段航道的弯曲半径、航道度及其加宽位置。

4、船舶的制动距离

船舶的制动距离与船速、空满载、顺逆流、流速及采取制动方式有关，根据本次试验，一般情况下制动距离在100～200米左右，逆流时制动距离可以控制在100米以下。