改善三峡工程下游航道流量的构想

    高良云

    摘 要：从全新的视角围绕着三峡畅通问题进行分析研究，从水资源利用着手提出引导干支流水库之水改善三峡至荆江航道的方法，为打造黄金水道提升长江航运能力提供有益的思路。

    关键词：三峡工程 优化水资源调度 改善航道流量 黄金水道

    三峡—葛洲坝梯级水利枢纽由三峡水库和其下游38km处的反调节水库—葛洲坝水库组成。汛期，三峡河段两坝间最险莫过于丁头镇、大沙坝、石牌弯、鲤鱼潭等水域。三峡枢纽防洪加大下泄流量时，极易在该水域附近形成非正常水况，促使船舶行进在两坝间水域时不得不采取相应的安全措施克服大流量等环境影响顺利通过三峡河段。

    长江汛期流量与三峡通航现状

    汛期从6至9月份，主汛期为7、8月份，三峡水库下泄流量激涨对下游通航影响巨大，通航状况因流量过大会出现封航、停航、限航等复杂情况。下图为三峡库区2013年汛期入库流量与平均流量对照图。该年三峡汛期无停航、限航或碍航，是近年通航流量条件最好之年。

    两坝船闸封航：当特大洪水来袭时，上游入库流量大于56700立方米/秒，三峡船闸停航，葛洲坝二号、三号船闸考虑到黄柏河流量的介入在大于60000立方米/秒时停航，一号船闸大于20000立方米/秒流量停航。

    过闸船舶只过一坝：当三峡入库流量小于56700立方米/秒下泄流量大于45000立方米/秒时，三峡船闸正常通航，两坝间停航，上下游船舶均只能过一坝。

    过闸船闸连续过两坝：根据实船试验结果，当两坝间流量大于35000立方米/秒小于45000立方米/秒时，因两坝间仅限于部分大功率船舶在载货吨位标准的指导下装货才能连续过两坝。当两坝间流量大于25000立方米/秒小于35000立方米/秒时，大功率船舶畅行无碍，中小功率船舶需在载货吨位标准的指导下装货可以连续过两坝。当两坝间流量小于25000立方米/秒时，三峡河段畅行无碍。

    枯水期流量与三峡通航现状

    枯水期为12月-翌年4月份，三峡水库兴利蓄水下泄流量控制在最低通航流量5000立方米/秒。

    枯水期船舶过坝，受三峡水库控泄影响，葛洲坝三江引航道维护水深3.5米，最高仅能通过3000吨级以下单船；大江引航道、两坝间航道、三峡船闸及引航道维护水深能到4.5米以上，能正常通过5000吨级单船；整体通航能力略微下降是由于葛洲坝三江引航道水深问题。

    通观长江中游航线，枯水季节荆江河段枯水最小维护水深仅有3.2米，实施整治工程后也仅能维持水深3.5米。3000吨级以上单船（约占56%以上）即便能顺利通过三峡河段也将难以通过荆江，因此，很可能出现航运“淡季”期。

    船闸检修与流量组合的抉择

    根据近年船闸检修与通航情况来看，船闸检修期力求与通航流量最佳组合，必须做到“三个匹配”：即运行方向匹配、检修时间匹配、检修对象匹配。

    检修对象匹配：主要考虑检修规模和工期及复航期限的要求必须保持两坝一致，不至于造成两坝通航能力因单线不正常而失衡。组合方式为葛洲坝一号船闸对三峡南线（或北线）、葛洲坝二号船闸对三峡北线（或南线）、三号船闸对升船机。

    检修时间匹配：①修理一号船闸与三峡南线（或北线）组合时，选汛期大流量季节维修较好，此时为两坝间限制性通航时段，三江引航道最小维护水深4.5米，二号、三号船闸均可以保证3000～5000吨位船通过，比选择枯水期检修时通航能力更强；若两坝间流量改善比较好，仍然可以选枯水季节船流量低的通航时段进行。②修理二号船闸与三峡北线组合时，选枯水季节维修较好，此时为过闸船流最低通航时段，一号船闸最小维护水深在4.5米以上，可以保证3000-5000吨位船通过，比选择汛期检修时通航能力更强。③修理三号船闸与升船机组合时，选择两坝间限制性通航时段或枯水低船流时段维修均可；若两坝间流量改善比较好，仍然可以选枯水季节船流量低的通航时段进行。

    运行方向匹配：其中一个组合船闸航线在维修期间时，其余两个组合船闸航线均按照迎向方式运行；当出现上下游待闸船舶数量失衡的情况时，择机换向运行。

    三峡河段复杂水流环境的成因及对航运的影响

    当由开阔地带流入时，密度被压缩，风速便增大，空气会加速流过峡谷。当流出峡谷时，空气流速又会减缓。这种峡谷对气流的影响，称为“峡谷效应”。事实上，“峡谷效应”在自然界中普遍存在，当流水在峡谷中流动时，水位会壅高，流速也会加快。

    两坝间航道由三峡大坝下游近坝水域和葛洲坝上游近坝水域和两坝间峡谷地带组成。近坝水域河道宽阔，河床坡降平缓，而两坝间峡谷带河道狭窄，河床坡降陡急，因三峡水库下泄流水在峡谷带受阻由于壅水作用导致水位升高与著名的石牌大弯道组合形成了复杂的峡谷水流环境。

    根据三斗坪水文站和葛5#水文站提供的水位数据研究，发现三峡工程下泄流量与两坝间水位比降（即水位落差）呈线性递增规律，同时表现为流量越大流速越高的关系。如下图：

    自三峡成库以来，尤其是从2007年开始，坝区汛期超流量屡发，对通航影响呈现出增长态势。

    长时间受水情影响停航或限航，既造成了通航天数的缩短，又造成船闸通过能力无法得到充分发挥，加剧船舶在坝区水域积压待闸。如2012年因大流量导致三峡船闸停航达到近年来最高，南、北线船闸折算分别达到18.4天和16.5天。

    葛洲坝水域受恶劣水文影响被迫停航及限航，虽然不会直接影响到三峡船闸的正常运行，但是影响到两坝船闸的统一调度工作的顺利进行。如2012年汛期两坝间25000立方米/秒以上流量持续天数长达53天，大量小功率船舶因葛洲坝一号船闸停航和两坝间航道限航无法正常通过三峡船闸，导致坝区积压船舶数量最高达到941艘次。

    联合调度干支流水资源成就长江全流域之“黄金水道”

    事实上，三峡河段的流量保持在10000至35000之间均有助于大坝下游航运，并有利于从三峡坝址至城陵矶河段全年处于4.5米以上水深环境，使三峡河段和荆江河段航运难题同时得到解决。目前，位于金沙江支流的溪洛渡、向家坝梯级水库与三峡水库采取联合统一调度水资源行动，尽可能利用三峡防洪库容的调节能力按航运需要控制三峡水库下泄，将会在一定程度上改善三峡河段的汛期流量。

    例如，汛期金沙江控制好下泄流量，错开与其它四条支流的洪水相遇时间，避免在三峡库区发生重叠后同时抵达三峡，减轻三峡大坝下泄压力。枯水时，金沙江支流在其他支流均不能保证三峡水库总流量需求时增加下泄流量，三峡枢纽提高最低航运下泄流量，保证三峡至城陵矶河段航道处于深水状态，改变枯水期1-4月份水深不足造成3000吨-5000吨单船不能满载过三峡的问题。

    当前，长江上游金沙江与四大支流雅砻江、岷江、嘉陵江和乌江流量占三峡上游来水量的90%以上，并且修建了大中小型各类水库。有关专家认为，要从根本上改善三峡河段和荆江河段流量问题还需“五江”联手，按照金沙江调度模式实行干支联动，统一调度。那时，人们将会发现长江之夏季洪水发生了时空转移，而三峡工程之冬季出力“枯水”变“丰”，航运“淡季”变“旺”的繁荣景象，三峡枢纽发电、航运、生态等综合效益都将取得质的飞跃。

    结束语

    三峡工程及各支流水库群的联合调度是长江流域水资源优化配置的重要组成部分，改善三峡河段流量、打通荆江河段瓶颈就等于改变中上游航运结构、破局长江“中梗阻”，意味着5000吨级单船及万吨船队可以自重庆出发“直通江海”，从真正意义上实现长江黄金水道“畅中游，延上游”的战略格局。

    参考文献：

    [1]中国交通运输部，长江航务管理局.三峡工程初期运行期通航管理办法及补充规定.2006-2008.

    [2]姚育胜，长江上游水库群建设对长江航运的影响及对策.武汉交通职业学院学报.2012，3（9）：1-7.

    [3]李国祥.全面整治荆江航道 服务沿江经济发展.长江航运研究，2013，（4）：57-58.

    [4]库群优化调度[J].南京：河海大学，1997.

    （作者单位；长江三峡通航管理局）