通航水位与通航条件

第二节　通航水位与通航条件

一、通航水位

水位是指河流或其他水体的自由水面相对于某一基面的高程。通常以航行基准面和理论最低潮面作为水位基面。

航行基准面是不包括河口潮流段的内河航道测图上所载水深的起算基面。

理论最低潮面是沿海和河口潮流段测图上所载水深的起算基面。

长江江阴以上采用航行基准面，江阴以下采用理论最低潮面。

由于江河、湖泊的水面受上下游多种水文因素的影响，处于涨落变化状态，因此，水位是一个经常变化的值。

我们通常把水位涨落过程中河流呈现的特性，结合对航道、航运、水利等方面的影响程度，将河流的水位上升、下落过程划分为洪水位期、中水位期和枯水位期。水位可以在一定程度上反映航道规律性的特点。

洪水位期，水流速度大，航道尺度也大，平原河道洲滩泛滥，山区河流流态复杂。

中水位期，除少数航槽外，航道稳定，条件良好。

枯水位期，航道尺度较小，航道多变。

1．设计最高通航水位

设计最高通航水位是设计规定某一河段或具体部位允许标准船舶或船队正常通航的最高水位。

设计最高通航水位主要用于桥梁、船闸设计。对船闸而言，当实际水位超过设计最高通航水位时，船舶便不能通航;对无船闸河段或通航桥梁，它并不是断航水位，但是，对船舶水线以上高度有限制。

2．设计最低通航水位

设计最低通航水位是设计规定某一河段或具体部位允许标准船舶或船队正常通航的最低水位。

设计最低通航水位主要用于航道整治设计标准与浅滩航道维护的依据。当实际水位低于设计最低通航水位时，航道不能保证标准维护水深，但吃水适宜的船舶可以照常航行，大型船舶(船队)需要减载控制吃水方可航行。

二、通航条件

通航条件是指与通航有关的条件，包括通航尺度、水流条件、气象条件、河床边界条件和通航设施状况等的总称。这里主要介绍通航尺度和通航水流条件。

1．通航尺度

通航尺度是航道尺度、船闸有效尺度和通航净空尺度的总称。

1)航道尺度

航道尺度包括航道水深、航道宽度、航道弯曲半径。

为保证标准船舶和船队正常通航，航道所必须具有的最小水深、宽度和弯曲半径称为航道标准尺度。不同的航道等级对应的航道尺度不同，《内河通航标准》有明确的规定。

航道维护管理单位在航道维护的过程中，要根据现行的《内河通航标准》的规定，结合河流的客观条件和运输实际需要，按照相关程序确定计划维护的航道标准尺度，也称为计划维护尺度。

航道尺度不仅是航道维护管理单位应该保证的标准，是体现航道维护状况的重要指标，也是航道设计、建设与验收的标准，同时也是航行船舶合理配载、控制吃水、安全航行的依据。

(1)航道水深:是指航道范围内从水面到河床底部的最小垂直距离。就局部河段而言，通常指航道内最浅处水面到河底的垂直距离。

在航标配布设计中所使用的设标水深，是指根据不同水位时期对水深的要求，航标所标示的航道范围内应有的最小水深。

航道水深与船舶吃水及相关因素关系的公式如下:

H= T+ΔH

式中：H——航道水深，m;

　　　T——船舶吃水，m;

　　　ΔH——富裕水深，m。当航行船舶利用上述公式时，船舶吃水应该以其在相应载重量时，首吃水或尾吃水中较大者为计算取值。

富裕水深是指设计船舶在标准载重静浮状态下，船底龙骨外缘至河床底部间的垂直距离。是航行船舶在充分利用航道水深时不可忽略的因素。

ΔH值通常在0．1～0．5m之间，石质河床ΔH值较沙质河床ΔH值大，装载危险品货物船舶的富裕水深更大些，如长江规定:装载危险品货物船舶的富裕水深另加0．1m。

航道部门公布的航道水深是航道范围内维护的最小水深，是船舶的配载依据。

(2)航道宽度:是指垂直于航道中心线的航道两边线之间最小的水平距离。就局部区段而言，通常指航道最窄处的水平距离。《内河通航标准》规定了航道标准宽度的计算方法。航道部门公布的航道宽度是航道实际维护最小宽度。

(3)航道弯曲半径:是指弯曲航道中心线的圆弧半径，就局部区段而言，通常指航道中心线上最小的圆弧半径。

2)船闸有效尺度

船闸有效尺度包括船闸有效长度、有效宽度和门槛水深。

船闸有效长度是指闸室内可供安全泊船的长度。

船闸有效宽度是指闸室内可供安全泊船的宽度。

门槛水深是指设计最低通航水位至门槛顶部的垂直距离。

3)通航净空尺度

通航净空尺度是通航净高和净宽尺度的总称。

通航净高是指在跨越航道建筑物的通航孔两侧墩柱的内空范围内，从建筑物梁底最低点至设计最高通航水位间的垂直距离。

通航净宽是指在跨越航道建筑物的通航孔两侧墩柱的内空范围内，可供船舶或船队安全航行的有效宽度。

2．通航水流条件

与通航有关的水流条件包括水面比降、流速、流向、流态、波浪等。

航道仅有足够的航道尺度，而无适合的水流条件是不能满足船舶航行需要的。

1)流速

流速是指水质点在单位时间内沿某一特定方向移动的距离，单位是m/s。适宜船舶航行的允许流速不是指航道中的断面平均流速，而是指船舶在航道中实际遇到的流速。

在河流上、中游，尤其是山区河流的个别急流滩上，流速与比降是一个组合。各个河段根据不同的代表船型有不同的流速、比降允许值(通航水力标准，亦称通航水流条件标准)当实际值超过标准时，需要设置绞滩站。

2)流向

流向是指水流流动的方向。

3)流态

水流运动的形态称为流态。

在河床的几何形态、障碍物及其他自然因素的综合作用下，水流所表示的形态是不一样的。水流形态的好坏，直接关系到航道条件的好坏。险恶水流可以使航行船舶遭受搁浅、触礁、倾覆沉没等严重的海损事故。

4)水面比降

水面比降又称坡降，是水面两点间高差与其水平距离之比。

5)波浪

在外力作用下，具有自由面的液体质点偏离其平衡位置的有规律的振动被称为波浪。

对船舶航行有直接影响的主要有风成波、船行波、泄水波。

3．船舶尺度与通航尺度关系

理论上，航道、通航桥梁和船闸在三维空间尺度上，应该满足船舶的通航尺度要求。实际运用中，航行船舶应根据自身的情况，结合航道部门公布的航道维护尺度、水位以及桥梁、船闸的通航尺度，合理配载和编队。

船舶尺度和通航尺度之间的关系应满足以下条件:

1)船舶实际最大吃水加上富裕水深，应小于航道维护水深;

2)船舶或船队最大宽度应小于航道维护宽度;

3)船舶旋回运动所占水域的最大半径应小于航道弯曲半径;

4)船舶水线以上高度加上规定安全距离，应小于实际水面至建筑物有效净空最低点的垂直距离;

5)船舶或船队最大宽度加上规定的安全距离应小于通航净宽;

6)船舶实际最大吃水加上富裕水深，应小于船闸门槛水深;

7)船舶或船队最大船宽和最大长度应小于船闸有效宽度和有效长度。