邦纳维尔枢纽是梯级开发哥伦比亚斯内克河最下游也是最早的一个梯级。1938年修建的一座邦纳维尔船闸,闸室有效尺寸为152.4m×23.16m,槛上最小水深7.3m,此尺寸与其后在上游建成的7个梯级船闸的有效尺寸不相匹配。这些船闸均按现行标准船队一次过闸进行设计,闸室有效尺寸为205.5m×26.2m,整个渠化梯级上唯有原邦纳维尔船闸,必须将现行标准船队解开后分3 次过闸。原船闸的通航条件很差,过闸时间太长。老船闸采用简单长廊道侧向出水,在充泄水系统的出水口不设消能装置,输水阀门为正向弧形门。船闸在充水过程中,大部分时间在水面上可见较大的水花,闸室停泊条件较差。上游引航道长度短,靠枢纽1 号电厂侧的副导墙不能有效地把引航道与电厂水流隔开,引航道口门区的水流条件很差。同时由于在船闸上游布雷福特岛与鹰嘴之间存在一段流速较大的狭窄水道,船舶在此不能停泊和双向航行,在船闸未妥善准备好下行过闸的条件之前,船队不能进入该段航道;并规定,在上水出闸船队通过布雷福特岛和鹰嘴之间的狭窄航道之前,下水船舶不能离开锚地,从而较多地延长了船舶在上游进出闸的时间;此外,受地形影响,在锚地与船队间视线不清,船队进闸必须用无线电通讯导航。下游引航道通航水流条件同样较差。原船闸使用已达50年的设计年限,船闸的通过能力已不能满足货运量的要求。
哥伦比亚河现行标准船队为1 顶5 驳,驳船尺寸为67m×12.8m,吃水深4.3m,排水量3000t,新船闸按一次通过一个标准船队要求,采用与其他梯级船闸相同的有效尺寸,为205.5m×26.2m。但由于邦纳维尔以上港口的设施,不能适应经常往返太平洋北部各港深水船舶货物的装卸,原规划从波特兰到达来斯的8.23m 的深水航道未被利用,加上深水航道的施工和维护费用高,因此,新船闸闸槛的最小水深,放弃了老船闸槛上最小水深7.3m的标准,而采用5.8m。
邦纳维尔枢纽上游水库最高水位25.12m,最低水位21.34m,船闸上游通航水位23.47~21.34m,下游通航水位2.10~10.80m,最大工作水头21.37m。新船闸闸室平面有效尺寸为205.5m×26.2m。船闸区域基岩为辉绿岩。
新邦纳维尔船闸的线路位置,研究了布置在左、右岸和布雷福特岛(泄水闸与第1 号电厂之间)等多种方案,最终选择了布置在左岸老船闸左侧的方案。如将船闸线路尽量左移,增加的土石方开挖工程量较大,但对船闸的通航条件,特别是下游引航道的布置是有利的,一方面可以加长下游引航道静水段长度,另一方面可减小出口航线与水流之间的夹角。但由于左侧临近船闸处有铁路通过及存在陡岩滑坡体,下游有哥伦比亚河上重要的人工养鱼池,因此船闸线路不允许过分左移。同时船闸线路受到枢纽已建其他建筑物和周围环境的制约,基本上不能触动枢纽附近原有的建筑和景点,线路布置无法满足规定的水流条件和引航道尺度等要求,而只能灵活地按照在采取各种措施后船队基本上可以安全过闸的所谓“可接受的”原则进行布置。(www.xing528.com)
上游引航道左侧为岸坡,右侧为浮式导航堤,浮堤全长251m,由1 大4 小共5 节浮堤组成。其中大浮堤长122.5m,宽14.6m,高7.9m,吃水深6.7m;小浮堤长度不等,最长的一节46.6m,最短的一节23.8m,各节浮堤的宽、高和吃水相同,分别为10m、4m和3m。浮堤底部设有高3.4m、宽1.46m、厚0.3m、间隔0.3m的挡水挂板,以增加浮堤挡水深度。各节浮堤分别与5 个圆形钢板桩支墩连接。为改善上游航道通航条件,在兴建新邦纳维尔船闸时,对船闸上游约1.5km处制约通航水流条件的布雷福特岛和鹰嘴狭窄水道进行了整治,部分切除布雷福特岛和鹰嘴,并在引航道中加设了6 条不同角度的潜坝,目的是迫使靠近左岸的主流右移,减少航道内流速及进口处横流。尽管模型试验成果表明,挖除鹰嘴、平顺岸线可大大改善口门区水流条件,但鹰嘴为印第安人保护地,受政府法律保护,因此对岸坡只能作局部处理,下行船舶需在鹰嘴上游约274m处以高航速作S形拐弯进入引航道。
下游引航道长约700m,底宽76m,下游导航墙长289m。由于新邦纳维尔船闸下游引航道的轴线与主流交角很大(约为45°),在1 号电厂下泄设计通航流量时,口门区主流流速为2.5m/s,船队进入口门的条件很差,上行船队在进入口门前,需以高航速先驶过口门中心线后,再急转弯拐入引航道。下游引航道布置的特点主要是为了增加上行船队在进入引航道口门区时的调整余地,以加大口门右侧的圆弧半径的方式增加了口门宽度,同时为防止船队在拐入口门时被主流推向左岸,在引航道口门左侧修建了一根直径18m,外包厚橡皮的空心挡船柱。新邦纳维尔水利枢纽总布置,见图2-9。
图2-9 新邦纳维尔水利枢纽总布置图
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