三峡升船机建设运行及三峡水运新通道建设研究

    齐俊麟

    摘 要：有关设计单位和科研院校组织开展了三峡枢纽水运新通道建设和葛洲坝枢纽船闸扩能的前期研究，本文对三峡升船机建设运行及三峡水运新通道建设研究进行了分析，并提出了建议。

    关键词：三峡工程；航运技术；三峡水运新通道

    中图分类号：U642 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2017）09-0006-02

    三峡工程蓄水运用以来，其防洪、发电、航运等综合效益巨大。2011年后，三峡船闸单向年通过量均超过设计通过量，至2016年船闸年通过量已达1.3亿吨，船闸单向年通过量已达7千万吨，过闸船舶平均待闸时间超过40小时，船闸通过能力和过闸需求间的矛盾日益突出。

    2014年9月，国务院出台《关于依托黄金水道推动长江经济带发展的指导意见》，要求打造畅通、高效、平安、绿色的黄金水道，明确提出要加快三峡枢纽水运新通道和葛洲坝枢纽水运配套工程前期研究工作。有关设计单位和科研院校组织开展了三峡枢纽水运新通道建设和葛洲坝枢纽船闸扩能的前期研究，在此基础上，有必要对有关航运技术问题深入调研，为下一步工作提供技术支撑和决策咨询。

    1 前期研究进展

    1.1 三峡过坝运量需求

    预计2020年总计是16314万吨、2030年是22576万吨、2050年是11863万吨。

    1.2 三峡水运新通道可选方案

    三峡水运新通道三条线路方案技术上均可行，有待进一步优化论证，有关各方初步研究后对线路一方案比较认可。

    1.3 葛洲坝水运新通道可选方案

    通过研究，葛洲坝水运新通道提出了左右岸线路方案，左右岸线路方案技术上均可行，有待进一步优化比选论证。

    1.4 船闸平面尺度

    拟定闸室平面尺度长度控制在280m～400m之间，平面尺度宽度控制在34m～40m之间，具体规模须进一步论证。按照现行三峡船闸吃水控制标准，门槛最小水深为设计船舶最大吃水的1.27倍测算，新建船闸门槛最小水深暂采用7.0m。

    1.5 关于设计代表船型问题

    依据2015年11月交通运输部办公厅《关于报送三峡枢纽水运新通道设计代表船型初步研究成果的函》的相关数据，新通道设计代表船型的最大船舶宽为25m，船舶吃水5.5m，对江海直达船和万吨船队等船型须进一步研究。

    在三峡水运新通道路线选择、船闸门槛水深、施工对通航的影响等方面相关各方存在不同的观点。因此，有必要对有关航运技术问题进一步调研，为下一步工作提供技术支撑和决策咨询。按照交通运输部专家委员会的总体工作安排，对涉及航运技术问题进行了专题调研 。

    2 相关问题的研究与分析

    2.1 关于三峡、葛洲坝水运新通道建设迫切性问题

    ①国家正在实施加快长江内河水运发展战略对三峡通过能力提出了更高的要求。②综合交通体系建设对三峡船闸通过能力提出了更高的要求。③水运的比较优势不可替代 。④三峡船闸停航检修将使通过能力矛盾更加突出 。

    综上，长江沿江经济仍在快速增长，过闸需求保持持续增长态势，三峡船闸停航检修将进一步加剧通航能力不足的矛盾，必须加快三峡水运新通道建设研究工作进度。

    2.2 关于三峡、葛洲坝水运新通道线路问题

    2.2.1 三峡水运新通道三种线路方案综合对比

    综上，三个方案在技术上均可行，可进一步优化论证。

    2.2.2 葛洲坝水运新通道三种線路方案综合对比

    左、右岸方案在技术上都是可行的，需要进一步比较优化。

    2.3 关于葛洲坝新通道方案问题

    2.3.1 左案方案对三江下引航道通航组织影响

    ①三江航道通航条件进一步恶化。②航道不适应通航组织的需要。③该方案实施将受制于中华鲟核心保护区 。

    2.3.2 左右岸方案初步比选

    左岸方案在三江航道上布置三座大型船闸，航道维护宽度至少需要满足三线通航要求。此外，还需要在三江航道内增设应急停泊区，三江既有航道航宽明显不足，两岸护坡甚至三江大桥和新建成的至喜大桥均有可能拆除，拆迁及征地移民量大，难以得到宜昌市政府的支持。

    相比左岸方案，右岸方案更利于施工期及建成后的通航管理，为过闸运量留有富余，但也存在土石方开挖量大，需要进一步研究新通道出口对中华鲟活动的影响，拆除至喜大桥右岸引桥等设施等问题，工程投资相对较大。

    2.4 关于两坝间通航配套设施问题

    三峡、葛洲坝水运新通道通航配套设施应充分考虑两坝枢纽扩能船闸运行管理的需要，利用三峡河段现有配套设施，对坝区航道的航标、信号标进行适当的调整和补充，适当扩充坝上和坝下游锚地，并相应增加航道维护基地、维护设施及安全监管设施，两坝间航段船舶航线交叉水域较多，不宜新增锚地设施。

    2.5 关于新通道门槛水深问题

    根据《内河通航标准》和《船闸总体设计规范》要求，船闸门槛最小水深应不小于设计代表船舶或船队满载时最大吃水的1.6倍。

    门槛水深取大一些，可为未来船舶大型化发展留有一定富余，同时还可以减少船舶进出闸阻力，降低输水系统的设计难度，从而提高船闸的通过能力。因此，建议新通道船闸的设计门槛水深统一取8.0m。

    2.6 关于新通道船舶过闸运行组织方式问题

    在船舶大型化的趋势下，2011年提前19年三峡船闸达到1亿吨的设计通过能力，这其中的每线每天闸次数达不到设计水平年的22闸次数，分析原因主要是单船自航依次进闸的30min，远大于船队一次进闸的10.8min。

    船舶牵引进出闸技术在通航建筑物已有应用（如巴拿马船闸），尤其是国内大型船坞采用船舶牵引技术已非常成熟。如果将单船在船闸上下游引航道、导航墙段进行编组成队，采用牵引方式实现船队快速进出闸，将有可能将每线每天运行闸次数由目前的15～16闸次提高至设计提出的22闸次，从而切实提高船闸的通过能力。

    2.6.1 实施整体牵引进出闸的优点

    从通航安全角度分析，采取前后牵引进出闸，可以规范船舶进出船闸方式，保障通航建筑物运行安全。从运行效率角度分析，如实行整体牵引方式进闸，可缩短船舶进闸时间、提高船闸运行效率。从绿色环保角度分析，以2015年通过三峡、葛洲坝船闸15～16闸次和船舶总功率4278.5万kw为依据进行测算，如果船舶在牵引过闸过程中关闭主机，测算两坝船闸全年约可减少柴油14148多t燃烧的污染物排放量。

    2.6.2 实现整体牵引进出闸的设想

    ① 大型船坞牵引方式② 牵引系统工作原理③ 船舶过闸牵引系统布置

    2.7 通航隧洞的可行性

    鉴于目前地下工程建设技术已取得长足进步并日益成熟，结合新通道地质条件好、通航线路直线段较长且船闸为单向运行的工程特点，可考虑对部分航段采用通航隧洞式方案。

    在船闸上采用引航道与通航隧洞直接相连接的设置方式在国内外尚无先例。通过对贵州构皮滩升船机现场调研，目前已建成335m长通航隧洞，可以为下一步通航隧洞的深入设计提供参考依据。

    3 结论和建议

    3.1 结论

    ①尽快建设三峡、葛洲坝水运新通道。以适应推进长江经济带和“一带一路”国家发展战略的需要，水运的比较优势不可替代，过闸需求仍持续增长，三峡船闸停航检修工期延长将使通过能力不足问题更加突出。②三峡水运新通道线路三种方案基本可行，建议采取线路一方案。线路一所处地势低，总体线路较顺直，能够满足5级船闸的直线段布置要求；线路一采用明挖方案，施工难度较低。③葛洲坝水运新通道的选线和布置，左、右岸方案在技术上都是可行的，需要进一步比较优化。从利于通航管理和过闸运量留有富余等方面考虑，我们推荐右岸方案。④三峡水运新通道建设统一考虑配套设施建设。应考虑在原有通航配套工程基础上对航运配套设施适当补充和调整。⑤门槛水深要为未来船舶大型化发展留有一定富裕，应该按照设计规范和标准设计门槛水深，不能照搬三峡船闸现有的1.27倍参数，建议新通道船闸的设计门槛水深统一取8.0m。⑥在船闸上采用引航道与通航隧洞直接相连接的设置方式技术上是可行的。⑦可考虑新通道船舶进出闸实行牵引方式，在导航墙布置牵引装置引导船舶进出船闸，在导航墙对船舶实施捆绑成组后，由机械牵引船舶进闸、移泊和出闸。

    3.2 建议

    ①新建三峡、葛洲坝水运新通道应充分考虑航运发展的需求，交通部门应参与水运新通道的设计和建设。②三峡水运新通道下游引航道与现有三峡船闸和升船机航道共用一个口门区，对口门区布置、通航辅助设施及运行调度等方面进一步开展研究。③葛洲坝水运新通道左、右岸方案都作为比选方案，下阶段开展深入研究。④需要从配套锚地功能定位、分类和布局、船舶锚泊方式、配套锚地建设选址等方面开展研究。⑤借鉴牵引方式在大型船坞应用情况，进一步研究船舶牵引进出闸组织方式，对船舶成组及整体牽引过闸技术、船舶相应系靠船体规范、牵引设备在船闸水工结构具体布置等方面开展可行性研究。

    （作者系长江三峡通航管理局副局长）