【摘 要】 針對(duì)三峽船閘過(guò)閘需求增加和船舶大型化發(fā)展對(duì)允許過(guò)閘船舶的最大吃水需求的問(wèn)題，在相關(guān)管理規(guī)范基礎(chǔ)上結(jié)合模型研究，分析三峽船閘門檻水深、船舶航行下沉量及安全富余水深要求，以三峽船閘門檻水深5.125 m、5.5 m和6 m為參考，分別確定該水深期間允許過(guò)閘船舶的最大吃水，為對(duì)外發(fā)布吃水控制標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)，對(duì)過(guò)閘船舶配載發(fā)揮指導(dǎo)和參考作用。

【關(guān)鍵詞】 三峽；船閘；船舶；吃水

0 引 言

三峽工程蓄水后，庫(kù)區(qū)港口、航道等通航條件得到了較大改善。2003年三峽船閘開(kāi)始投入運(yùn)行，加速推進(jìn)了沿江經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，過(guò)閘貨運(yùn)量以年均16.6%的速度增長(zhǎng)；2011 年三峽船閘過(guò)閘貨物運(yùn)量突破億t，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的目標(biāo)值。得益于船型標(biāo)準(zhǔn)化政策，過(guò)閘船舶大型化發(fā)展明顯提速，過(guò)閘貨船平均載質(zhì)量從2003年的 t/艘，提高到2012年的 t/艘。過(guò)閘大型船舶所占比例增加，噸級(jí)以上船舶所占比例由2003年的不足1%，增長(zhǎng)到2012年的49.3%；噸級(jí)以上船舶自2008年以來(lái)呈現(xiàn)連年成倍增長(zhǎng)的趨勢(shì)。隨著船舶大型化的發(fā)展，船舶吃水深度也在增加。噸級(jí)以上船舶滿載吃水普遍超過(guò)3.7 m，噸級(jí)以上船舶滿載吃水一般超過(guò)4.3 m；最大的干散貨船載質(zhì)量已達(dá) t，其滿載吃水達(dá)6 m。這些變化對(duì)船舶通過(guò)船閘時(shí)的吃水控制管理提出了新的要求。

船閘是通航河流樞紐的重要組成部分，是用以保證船舶順利通過(guò)航道上集中水位落差的箱形水工建筑物。只有根據(jù)航道管理規(guī)范[1]，合理確定允許過(guò)閘船舶的最大吃水，留足富余水深，為過(guò)閘船舶的配載提供指導(dǎo)和參考，才能保證船舶過(guò)閘和船閘運(yùn)行的安全。

1 影響過(guò)閘船舶最大吃水確定的主要因素

過(guò)閘船舶吃水的增加將產(chǎn)生兩大風(fēng)險(xiǎn)：（1）船舶富余水深的減少可導(dǎo)致船舶擦底，危及船舶和船閘的安全；（2）船舶在閘室充水過(guò)程中受到水動(dòng)力作用的增大，危及船舶停泊和船閘設(shè)施安全。因此，在確定允許過(guò)閘船舶的最大吃水時(shí)，應(yīng)同時(shí)保證富余水深及滿足閘室停泊條件的要求。

1.1 船閘門檻水深

在不同的閘室門檻水深條件下，允許通過(guò)船舶的吃水有所不同。三峽船閘運(yùn)行過(guò)程中，船閘門檻水深和船閘的運(yùn)行方式與上下游水位密切相關(guān)，三峽船閘上下游水位的變化呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，目前已有參數(shù)為三峽船閘上下游水位的門檻水深計(jì)算模型。[2]

1.1.1 上游水位

自2010年三峽水庫(kù)首次蓄水至175 m以來(lái)，船閘上游水位變化規(guī)律與規(guī)程[3]要求基本一致。船閘上游水位一般在每年的1月底開(kāi)始下降，至5月30日前水位升至155 m以上，6月1日至10日快速下降至汛限水位145 m，6月10日至9月15日為汛期，維持在145 m運(yùn)行。汛末提前蓄水，通常每年的9月10日左右起蓄水，并進(jìn)行蓄水過(guò)程控制，9月底一般不超過(guò)165 m，10月底蓄水至最高水位175 m以后保持高水位運(yùn)行。

1.1.2 下游水位

現(xiàn)有通航調(diào)度規(guī)程[4]規(guī)定，三峽船閘下游水位按枯水期不低于62.5 m、汛期不低于63 m控制。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，三峽船閘運(yùn)行以來(lái)壩下水位沒(méi)有低于規(guī)程規(guī)定的記錄。

1.1.3 門檻水深計(jì)算

由圖1可知，每年大體可分為4個(gè)時(shí)段，分別為： 10月17日～次年4月8日的174天期間，門檻水深不低于6 m； 4月9日～5月31日的53天內(nèi)，門檻水深為5.125 m； 6月1日～9月30日的122天內(nèi)，門檻水深為5.5 m； 10月1日～10月16日的16天內(nèi)，門檻水深為5.125 m。

1.2 船舶航行下沉量

船舶在深水區(qū)航行時(shí)，與之相對(duì)運(yùn)動(dòng)的水流是從船的兩舷和底部由船首流向船尾的三元水流；當(dāng)船舶駛?cè)霚\水區(qū)時(shí)，由于流入船底的水流受到限制而被推向船舶的左右兩側(cè)，使船底過(guò)水?dāng)嗝鏈p小，流速增加，作用于船底的壓力降低，致使船體下沉和產(chǎn)生縱傾。對(duì)于深水區(qū)域和淺水區(qū)域的劃分，目前尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，但從水深影響船體阻力的相關(guān)研究成果來(lái)看，通常水深與吃水之比小于4時(shí)，為淺水區(qū)域。目前，過(guò)閘船舶吃水普遍在3 m以上，相比于三峽船閘的門檻水深，船舶過(guò)閘被認(rèn)為是在限制水域內(nèi)的淺水航行過(guò)程，此過(guò)程中的船舶航行下沉量不可忽略。

1.3 安全富余量

安全富余水深除考慮船舶航行下沉量、水位波動(dòng)影響、縱傾等外，為避免船舶觸底和增加船舶的可操控性，也應(yīng)考慮航道的底質(zhì)特性、運(yùn)營(yíng)特性、船舶操作特性等因素。針對(duì)三峽船閘閘首、閘室底面結(jié)構(gòu)、過(guò)閘船舶特性及船舶觸底后果等因素，綜合考慮過(guò)閘船舶觸底受損的可能性，觸底安全富余量取值0.3 m。若在水動(dòng)力作用下因安全富余量偏低而危及船舶停泊安全和船閘設(shè)施安全時(shí)，需要在實(shí)船試驗(yàn)的基礎(chǔ)上合理增加安全富余量。

2 允許過(guò)閘船舶最大吃水的計(jì)算

對(duì)外公布的允許過(guò)閘船舶最大吃水必須有一定的穩(wěn)定性，能有效地維持一段時(shí)間，才能對(duì)過(guò)閘船舶配載發(fā)揮真正的指導(dǎo)作用。從圖1可以看出，全年三峽船閘門檻水深均不低于5.125 m，門檻水深7 m的時(shí)間僅為1個(gè)月左右，且分布零散，穩(wěn)定性不強(qiáng)， 5.5 m和6 m的門檻水深持續(xù)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。因此，分別以5.125 m、5.5 m和6 m典型門檻水深為參考，確定允許過(guò)閘船舶的最大吃水。

2.1 普通船舶允許過(guò)閘的吃水

2.1.1 計(jì)算參數(shù)的選取

（1）航速 根據(jù)現(xiàn)有通航管理辦法[5]等有關(guān)法規(guī)規(guī)定，過(guò)閘船舶進(jìn)出閘最大航速為1 m/s，在閘室間移泊的航速不得超過(guò)0.6 m/s。取過(guò)閘船舶對(duì)岸速度1 m/s計(jì)算，按照觀測(cè)數(shù)據(jù)，船閘口門處存在約0.3 m/s的回流，因此，選取計(jì)算吃水控制標(biāo)準(zhǔn)的速度為1.3 m/s。

（2）閘室水下橫斷面面積 閘室有效尺度穩(wěn)定不變（34 m），水下橫斷面面積S為34€譎 （m2）。

（3）船舶中斷面的水下部分面積 將H為5.125 m、5.5 m和6 m分別代入公式（3），得出船舶最大下沉量的s值分別為115.4、125.8和139.8 m2。

2.1.3 滿足水動(dòng)力作用下安全停泊的吃水要求

三峽船閘系船柱設(shè)計(jì)縱向系纜力為8 t，橫向系纜力為5 t （允許的合力值約為9.43 t）。實(shí)船測(cè)試結(jié)果表明，實(shí)載 t以下船舶閘室停泊條件可以滿足設(shè)計(jì)要求，而吃水4.5 m的實(shí)載5 000 t大型船舶系纜力普遍超過(guò)10 t，超過(guò)浮式系船柱的設(shè)計(jì)極限，威脅到船舶停泊及閘室結(jié)構(gòu)的安全，須進(jìn)一步增加安全富余量。因此，水動(dòng)力作用下安全停泊的吃水要求為當(dāng)船閘門檻水深6 m時(shí)，允許過(guò)閘船舶的吃水可按4.5 m控制，但實(shí)載必須小于 t。

2.2 危險(xiǎn)品船舶允許過(guò)閘的吃水要求

近年來(lái)，危險(xiǎn)品船舶過(guò)閘流量快速增加，船舶大型化現(xiàn)象亦日趨顯現(xiàn)。為確保危險(xiǎn)品船舶過(guò)閘安全，相關(guān)管理規(guī)定對(duì)危險(xiǎn)品船舶過(guò)閘提出了特殊要求。吃水控制管理方面，《船舶航行長(zhǎng)江富余水深規(guī)定（試行）》提出了“裝載危險(xiǎn)貨物時(shí)另加0.1 m”的要求。因此，為保證過(guò)閘安全，按照這一要求，危險(xiǎn)品船舶允許過(guò)閘的吃水須在普通船舶基礎(chǔ)上減小0.1 m。

3 結(jié) 語(yǔ)

根據(jù)管理規(guī)范，結(jié)合模型研究，科學(xué)分析三峽船閘門檻水深、船舶航行下沉量及安全富余水深的要求，合理地確定允許過(guò)閘船舶的最大吃水，為對(duì)外公布吃水控制標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)，進(jìn)而為過(guò)閘船舶配載發(fā)揮指導(dǎo)和參考作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)（GB 50139―2004）[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2004.

[2] 張義軍，杜嘉立.多級(jí)船閘檻上水深計(jì)算模型[J].大連海事大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，38（4）：23-25.

[3] 國(guó)務(wù)院三峽建設(shè)委員會(huì).三峽（初期運(yùn)行期）―葛洲壩水利樞紐梯級(jí)調(diào)度規(guī)程[S].2007.

[4] 長(zhǎng)江三峽通航管理局.三峽（初期運(yùn)行期）―葛洲壩水利樞紐通航調(diào)度規(guī)程[S].2006.

[5]交通部長(zhǎng)江航務(wù)管理局.三峽工程初期運(yùn)行期通航管理辦法[S].2006.

【摘 要】 針對(duì)三峽船閘過(guò)閘需求增加和船舶大型化發(fā)展對(duì)允許過(guò)閘船舶的最大吃水需求的問(wèn)題，在相關(guān)管理規(guī)范基礎(chǔ)上結(jié)合模型研究，分析三峽船閘門檻水深、船舶航行下沉量及安全富余水深要求，以三峽船閘門檻水深5.125 m、5.5 m和6 m為參考，分別確定該水深期間允許過(guò)閘船舶的最大吃水，為對(duì)外發(fā)布吃水控制標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)，對(duì)過(guò)閘船舶配載發(fā)揮指導(dǎo)和參考作用。

【關(guān)鍵詞】 三峽；船閘；船舶；吃水

0 引 言

三峽工程蓄水后，庫(kù)區(qū)港口、航道等通航條件得到了較大改善。2003年三峽船閘開(kāi)始投入運(yùn)行，加速推進(jìn)了沿江經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，過(guò)閘貨運(yùn)量以年均16.6%的速度增長(zhǎng)；2011 年三峽船閘過(guò)閘貨物運(yùn)量突破億t，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的目標(biāo)值。得益于船型標(biāo)準(zhǔn)化政策，過(guò)閘船舶大型化發(fā)展明顯提速，過(guò)閘貨船平均載質(zhì)量從2003年的 t/艘，提高到2012年的 t/艘。過(guò)閘大型船舶所占比例增加，噸級(jí)以上船舶所占比例由2003年的不足1%，增長(zhǎng)到2012年的49.3%；噸級(jí)以上船舶自2008年以來(lái)呈現(xiàn)連年成倍增長(zhǎng)的趨勢(shì)。隨著船舶大型化的發(fā)展，船舶吃水深度也在增加。噸級(jí)以上船舶滿載吃水普遍超過(guò)3.7 m，噸級(jí)以上船舶滿載吃水一般超過(guò)4.3 m；最大的干散貨船載質(zhì)量已達(dá) t，其滿載吃水達(dá)6 m。這些變化對(duì)船舶通過(guò)船閘時(shí)的吃水控制管理提出了新的要求。

船閘是通航河流樞紐的重要組成部分，是用以保證船舶順利通過(guò)航道上集中水位落差的箱形水工建筑物。只有根據(jù)航道管理規(guī)范[1]，合理確定允許過(guò)閘船舶的最大吃水，留足富余水深，為過(guò)閘船舶的配載提供指導(dǎo)和參考，才能保證船舶過(guò)閘和船閘運(yùn)行的安全。

1 影響過(guò)閘船舶最大吃水確定的主要因素

過(guò)閘船舶吃水的增加將產(chǎn)生兩大風(fēng)險(xiǎn)：（1）船舶富余水深的減少可導(dǎo)致船舶擦底，危及船舶和船閘的安全；（2）船舶在閘室充水過(guò)程中受到水動(dòng)力作用的增大，危及船舶停泊和船閘設(shè)施安全。因此，在確定允許過(guò)閘船舶的最大吃水時(shí)，應(yīng)同時(shí)保證富余水深及滿足閘室停泊條件的要求。

1.1 船閘門檻水深

在不同的閘室門檻水深條件下，允許通過(guò)船舶的吃水有所不同。三峽船閘運(yùn)行過(guò)程中，船閘門檻水深和船閘的運(yùn)行方式與上下游水位密切相關(guān)，三峽船閘上下游水位的變化呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，目前已有參數(shù)為三峽船閘上下游水位的門檻水深計(jì)算模型。[2]

1.1.1 上游水位

自2010年三峽水庫(kù)首次蓄水至175 m以來(lái)，船閘上游水位變化規(guī)律與規(guī)程[3]要求基本一致。船閘上游水位一般在每年的1月底開(kāi)始下降，至5月30日前水位升至155 m以上，6月1日至10日快速下降至汛限水位145 m，6月10日至9月15日為汛期，維持在145 m運(yùn)行。汛末提前蓄水，通常每年的9月10日左右起蓄水，并進(jìn)行蓄水過(guò)程控制，9月底一般不超過(guò)165 m，10月底蓄水至最高水位175 m以后保持高水位運(yùn)行。

1.1.2 下游水位

現(xiàn)有通航調(diào)度規(guī)程[4]規(guī)定，三峽船閘下游水位按枯水期不低于62.5 m、汛期不低于63 m控制。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，三峽船閘運(yùn)行以來(lái)壩下水位沒(méi)有低于規(guī)程規(guī)定的記錄。

1.1.3 門檻水深計(jì)算

由圖1可知，每年大體可分為4個(gè)時(shí)段，分別為： 10月17日～次年4月8日的174天期間，門檻水深不低于6 m； 4月9日～5月31日的53天內(nèi)，門檻水深為5.125 m； 6月1日～9月30日的122天內(nèi)，門檻水深為5.5 m； 10月1日～10月16日的16天內(nèi)，門檻水深為5.125 m。

1.2 船舶航行下沉量

船舶在深水區(qū)航行時(shí)，與之相對(duì)運(yùn)動(dòng)的水流是從船的兩舷和底部由船首流向船尾的三元水流；當(dāng)船舶駛?cè)霚\水區(qū)時(shí)，由于流入船底的水流受到限制而被推向船舶的左右兩側(cè)，使船底過(guò)水?dāng)嗝鏈p小，流速增加，作用于船底的壓力降低，致使船體下沉和產(chǎn)生縱傾。對(duì)于深水區(qū)域和淺水區(qū)域的劃分，目前尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，但從水深影響船體阻力的相關(guān)研究成果來(lái)看，通常水深與吃水之比小于4時(shí)，為淺水區(qū)域。目前，過(guò)閘船舶吃水普遍在3 m以上，相比于三峽船閘的門檻水深，船舶過(guò)閘被認(rèn)為是在限制水域內(nèi)的淺水航行過(guò)程，此過(guò)程中的船舶航行下沉量不可忽略。

1.3 安全富余量

安全富余水深除考慮船舶航行下沉量、水位波動(dòng)影響、縱傾等外，為避免船舶觸底和增加船舶的可操控性，也應(yīng)考慮航道的底質(zhì)特性、運(yùn)營(yíng)特性、船舶操作特性等因素。針對(duì)三峽船閘閘首、閘室底面結(jié)構(gòu)、過(guò)閘船舶特性及船舶觸底后果等因素，綜合考慮過(guò)閘船舶觸底受損的可能性，觸底安全富余量取值0.3 m。若在水動(dòng)力作用下因安全富余量偏低而危及船舶停泊安全和船閘設(shè)施安全時(shí)，需要在實(shí)船試驗(yàn)的基礎(chǔ)上合理增加安全富余量。

2 允許過(guò)閘船舶最大吃水的計(jì)算

對(duì)外公布的允許過(guò)閘船舶最大吃水必須有一定的穩(wěn)定性，能有效地維持一段時(shí)間，才能對(duì)過(guò)閘船舶配載發(fā)揮真正的指導(dǎo)作用。從圖1可以看出，全年三峽船閘門檻水深均不低于5.125 m，門檻水深7 m的時(shí)間僅為1個(gè)月左右，且分布零散，穩(wěn)定性不強(qiáng)， 5.5 m和6 m的門檻水深持續(xù)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。因此，分別以5.125 m、5.5 m和6 m典型門檻水深為參考，確定允許過(guò)閘船舶的最大吃水。

2.1 普通船舶允許過(guò)閘的吃水

2.1.1 計(jì)算參數(shù)的選取

（1）航速 根據(jù)現(xiàn)有通航管理辦法[5]等有關(guān)法規(guī)規(guī)定，過(guò)閘船舶進(jìn)出閘最大航速為1 m/s，在閘室間移泊的航速不得超過(guò)0.6 m/s。取過(guò)閘船舶對(duì)岸速度1 m/s計(jì)算，按照觀測(cè)數(shù)據(jù)，船閘口門處存在約0.3 m/s的回流，因此，選取計(jì)算吃水控制標(biāo)準(zhǔn)的速度為1.3 m/s。

（2）閘室水下橫斷面面積 閘室有效尺度穩(wěn)定不變（34 m），水下橫斷面面積S為34€譎 （m2）。

（3）船舶中斷面的水下部分面積 將H為5.125 m、5.5 m和6 m分別代入公式（3），得出船舶最大下沉量的s值分別為115.4、125.8和139.8 m2。

2.1.3 滿足水動(dòng)力作用下安全停泊的吃水要求

三峽船閘系船柱設(shè)計(jì)縱向系纜力為8 t，橫向系纜力為5 t （允許的合力值約為9.43 t）。實(shí)船測(cè)試結(jié)果表明，實(shí)載 t以下船舶閘室停泊條件可以滿足設(shè)計(jì)要求，而吃水4.5 m的實(shí)載5 000 t大型船舶系纜力普遍超過(guò)10 t，超過(guò)浮式系船柱的設(shè)計(jì)極限，威脅到船舶停泊及閘室結(jié)構(gòu)的安全，須進(jìn)一步增加安全富余量。因此，水動(dòng)力作用下安全停泊的吃水要求為當(dāng)船閘門檻水深6 m時(shí)，允許過(guò)閘船舶的吃水可按4.5 m控制，但實(shí)載必須小于 t。

2.2 危險(xiǎn)品船舶允許過(guò)閘的吃水要求

近年來(lái)，危險(xiǎn)品船舶過(guò)閘流量快速增加，船舶大型化現(xiàn)象亦日趨顯現(xiàn)。為確保危險(xiǎn)品船舶過(guò)閘安全，相關(guān)管理規(guī)定對(duì)危險(xiǎn)品船舶過(guò)閘提出了特殊要求。吃水控制管理方面，《船舶航行長(zhǎng)江富余水深規(guī)定（試行）》提出了“裝載危險(xiǎn)貨物時(shí)另加0.1 m”的要求。因此，為保證過(guò)閘安全，按照這一要求，危險(xiǎn)品船舶允許過(guò)閘的吃水須在普通船舶基礎(chǔ)上減小0.1 m。

3 結(jié) 語(yǔ)

根據(jù)管理規(guī)范，結(jié)合模型研究，科學(xué)分析三峽船閘門檻水深、船舶航行下沉量及安全富余水深的要求，合理地確定允許過(guò)閘船舶的最大吃水，為對(duì)外公布吃水控制標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)，進(jìn)而為過(guò)閘船舶配載發(fā)揮指導(dǎo)和參考作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)（GB 50139―2004）[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2004.

[2] 張義軍，杜嘉立.多級(jí)船閘檻上水深計(jì)算模型[J].大連海事大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，38（4）：23-25.

[3] 國(guó)務(wù)院三峽建設(shè)委員會(huì).三峽（初期運(yùn)行期）―葛洲壩水利樞紐梯級(jí)調(diào)度規(guī)程[S].2007.

[4] 長(zhǎng)江三峽通航管理局.三峽（初期運(yùn)行期）―葛洲壩水利樞紐通航調(diào)度規(guī)程[S].2006.

[5]交通部長(zhǎng)江航務(wù)管理局.三峽工程初期運(yùn)行期通航管理辦法[S].2006.

【摘 要】 針對(duì)三峽船閘過(guò)閘需求增加和船舶大型化發(fā)展對(duì)允許過(guò)閘船舶的最大吃水需求的問(wèn)題，在相關(guān)管理規(guī)范基礎(chǔ)上結(jié)合模型研究，分析三峽船閘門檻水深、船舶航行下沉量及安全富余水深要求，以三峽船閘門檻水深5.125 m、5.5 m和6 m為參考，分別確定該水深期間允許過(guò)閘船舶的最大吃水，為對(duì)外發(fā)布吃水控制標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)，對(duì)過(guò)閘船舶配載發(fā)揮指導(dǎo)和參考作用。

【關(guān)鍵詞】 三峽；船閘；船舶；吃水

0 引 言

三峽工程蓄水后，庫(kù)區(qū)港口、航道等通航條件得到了較大改善。2003年三峽船閘開(kāi)始投入運(yùn)行，加速推進(jìn)了沿江經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，過(guò)閘貨運(yùn)量以年均16.6%的速度增長(zhǎng)；2011 年三峽船閘過(guò)閘貨物運(yùn)量突破億t，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的目標(biāo)值。得益于船型標(biāo)準(zhǔn)化政策，過(guò)閘船舶大型化發(fā)展明顯提速，過(guò)閘貨船平均載質(zhì)量從2003年的 t/艘，提高到2012年的 t/艘。過(guò)閘大型船舶所占比例增加，噸級(jí)以上船舶所占比例由2003年的不足1%，增長(zhǎng)到2012年的49.3%；噸級(jí)以上船舶自2008年以來(lái)呈現(xiàn)連年成倍增長(zhǎng)的趨勢(shì)。隨著船舶大型化的發(fā)展，船舶吃水深度也在增加。噸級(jí)以上船舶滿載吃水普遍超過(guò)3.7 m，噸級(jí)以上船舶滿載吃水一般超過(guò)4.3 m；最大的干散貨船載質(zhì)量已達(dá) t，其滿載吃水達(dá)6 m。這些變化對(duì)船舶通過(guò)船閘時(shí)的吃水控制管理提出了新的要求。

船閘是通航河流樞紐的重要組成部分，是用以保證船舶順利通過(guò)航道上集中水位落差的箱形水工建筑物。只有根據(jù)航道管理規(guī)范[1]，合理確定允許過(guò)閘船舶的最大吃水，留足富余水深，為過(guò)閘船舶的配載提供指導(dǎo)和參考，才能保證船舶過(guò)閘和船閘運(yùn)行的安全。

1 影響過(guò)閘船舶最大吃水確定的主要因素

過(guò)閘船舶吃水的增加將產(chǎn)生兩大風(fēng)險(xiǎn)：（1）船舶富余水深的減少可導(dǎo)致船舶擦底，危及船舶和船閘的安全；（2）船舶在閘室充水過(guò)程中受到水動(dòng)力作用的增大，危及船舶停泊和船閘設(shè)施安全。因此，在確定允許過(guò)閘船舶的最大吃水時(shí)，應(yīng)同時(shí)保證富余水深及滿足閘室停泊條件的要求。

1.1 船閘門檻水深

在不同的閘室門檻水深條件下，允許通過(guò)船舶的吃水有所不同。三峽船閘運(yùn)行過(guò)程中，船閘門檻水深和船閘的運(yùn)行方式與上下游水位密切相關(guān)，三峽船閘上下游水位的變化呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，目前已有參數(shù)為三峽船閘上下游水位的門檻水深計(jì)算模型。[2]

1.1.1 上游水位

自2010年三峽水庫(kù)首次蓄水至175 m以來(lái)，船閘上游水位變化規(guī)律與規(guī)程[3]要求基本一致。船閘上游水位一般在每年的1月底開(kāi)始下降，至5月30日前水位升至155 m以上，6月1日至10日快速下降至汛限水位145 m，6月10日至9月15日為汛期，維持在145 m運(yùn)行。汛末提前蓄水，通常每年的9月10日左右起蓄水，并進(jìn)行蓄水過(guò)程控制，9月底一般不超過(guò)165 m，10月底蓄水至最高水位175 m以后保持高水位運(yùn)行。

1.1.2 下游水位

現(xiàn)有通航調(diào)度規(guī)程[4]規(guī)定，三峽船閘下游水位按枯水期不低于62.5 m、汛期不低于63 m控制。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，三峽船閘運(yùn)行以來(lái)壩下水位沒(méi)有低于規(guī)程規(guī)定的記錄。

1.1.3 門檻水深計(jì)算

由圖1可知，每年大體可分為4個(gè)時(shí)段，分別為： 10月17日～次年4月8日的174天期間，門檻水深不低于6 m； 4月9日～5月31日的53天內(nèi)，門檻水深為5.125 m； 6月1日～9月30日的122天內(nèi)，門檻水深為5.5 m； 10月1日～10月16日的16天內(nèi)，門檻水深為5.125 m。

1.2 船舶航行下沉量

船舶在深水區(qū)航行時(shí)，與之相對(duì)運(yùn)動(dòng)的水流是從船的兩舷和底部由船首流向船尾的三元水流；當(dāng)船舶駛?cè)霚\水區(qū)時(shí)，由于流入船底的水流受到限制而被推向船舶的左右兩側(cè)，使船底過(guò)水?dāng)嗝鏈p小，流速增加，作用于船底的壓力降低，致使船體下沉和產(chǎn)生縱傾。對(duì)于深水區(qū)域和淺水區(qū)域的劃分，目前尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，但從水深影響船體阻力的相關(guān)研究成果來(lái)看，通常水深與吃水之比小于4時(shí)，為淺水區(qū)域。目前，過(guò)閘船舶吃水普遍在3 m以上，相比于三峽船閘的門檻水深，船舶過(guò)閘被認(rèn)為是在限制水域內(nèi)的淺水航行過(guò)程，此過(guò)程中的船舶航行下沉量不可忽略。

1.3 安全富余量

安全富余水深除考慮船舶航行下沉量、水位波動(dòng)影響、縱傾等外，為避免船舶觸底和增加船舶的可操控性，也應(yīng)考慮航道的底質(zhì)特性、運(yùn)營(yíng)特性、船舶操作特性等因素。針對(duì)三峽船閘閘首、閘室底面結(jié)構(gòu)、過(guò)閘船舶特性及船舶觸底后果等因素，綜合考慮過(guò)閘船舶觸底受損的可能性，觸底安全富余量取值0.3 m。若在水動(dòng)力作用下因安全富余量偏低而危及船舶停泊安全和船閘設(shè)施安全時(shí)，需要在實(shí)船試驗(yàn)的基礎(chǔ)上合理增加安全富余量。

2 允許過(guò)閘船舶最大吃水的計(jì)算

對(duì)外公布的允許過(guò)閘船舶最大吃水必須有一定的穩(wěn)定性，能有效地維持一段時(shí)間，才能對(duì)過(guò)閘船舶配載發(fā)揮真正的指導(dǎo)作用。從圖1可以看出，全年三峽船閘門檻水深均不低于5.125 m，門檻水深7 m的時(shí)間僅為1個(gè)月左右，且分布零散，穩(wěn)定性不強(qiáng)， 5.5 m和6 m的門檻水深持續(xù)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。因此，分別以5.125 m、5.5 m和6 m典型門檻水深為參考，確定允許過(guò)閘船舶的最大吃水。

2.1 普通船舶允許過(guò)閘的吃水

2.1.1 計(jì)算參數(shù)的選取

（1）航速 根據(jù)現(xiàn)有通航管理辦法[5]等有關(guān)法規(guī)規(guī)定，過(guò)閘船舶進(jìn)出閘最大航速為1 m/s，在閘室間移泊的航速不得超過(guò)0.6 m/s。取過(guò)閘船舶對(duì)岸速度1 m/s計(jì)算，按照觀測(cè)數(shù)據(jù)，船閘口門處存在約0.3 m/s的回流，因此，選取計(jì)算吃水控制標(biāo)準(zhǔn)的速度為1.3 m/s。

（2）閘室水下橫斷面面積 閘室有效尺度穩(wěn)定不變（34 m），水下橫斷面面積S為34€譎 （m2）。

（3）船舶中斷面的水下部分面積 將H為5.125 m、5.5 m和6 m分別代入公式（3），得出船舶最大下沉量的s值分別為115.4、125.8和139.8 m2。

2.1.3 滿足水動(dòng)力作用下安全停泊的吃水要求

三峽船閘系船柱設(shè)計(jì)縱向系纜力為8 t，橫向系纜力為5 t （允許的合力值約為9.43 t）。實(shí)船測(cè)試結(jié)果表明，實(shí)載 t以下船舶閘室停泊條件可以滿足設(shè)計(jì)要求，而吃水4.5 m的實(shí)載5 000 t大型船舶系纜力普遍超過(guò)10 t，超過(guò)浮式系船柱的設(shè)計(jì)極限，威脅到船舶停泊及閘室結(jié)構(gòu)的安全，須進(jìn)一步增加安全富余量。因此，水動(dòng)力作用下安全停泊的吃水要求為當(dāng)船閘門檻水深6 m時(shí)，允許過(guò)閘船舶的吃水可按4.5 m控制，但實(shí)載必須小于 t。

2.2 危險(xiǎn)品船舶允許過(guò)閘的吃水要求

近年來(lái)，危險(xiǎn)品船舶過(guò)閘流量快速增加，船舶大型化現(xiàn)象亦日趨顯現(xiàn)。為確保危險(xiǎn)品船舶過(guò)閘安全，相關(guān)管理規(guī)定對(duì)危險(xiǎn)品船舶過(guò)閘提出了特殊要求。吃水控制管理方面，《船舶航行長(zhǎng)江富余水深規(guī)定（試行）》提出了“裝載危險(xiǎn)貨物時(shí)另加0.1 m”的要求。因此，為保證過(guò)閘安全，按照這一要求，危險(xiǎn)品船舶允許過(guò)閘的吃水須在普通船舶基礎(chǔ)上減小0.1 m。

3 結(jié) 語(yǔ)

根據(jù)管理規(guī)范，結(jié)合模型研究，科學(xué)分析三峽船閘門檻水深、船舶航行下沉量及安全富余水深的要求，合理地確定允許過(guò)閘船舶的最大吃水，為對(duì)外公布吃水控制標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)，進(jìn)而為過(guò)閘船舶配載發(fā)揮指導(dǎo)和參考作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)（GB 50139―2004）[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2004.

[2] 張義軍，杜嘉立.多級(jí)船閘檻上水深計(jì)算模型[J].大連海事大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，38（4）：23-25.

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[5]交通部長(zhǎng)江航務(wù)管理局.三峽工程初期運(yùn)行期通航管理辦法[S].2006.