吳蓉 楊利 胡賽軍

摘 要：三峽水運(yùn)新通道和葛洲壩航運(yùn)擴(kuò)能工程實(shí)施后，三峽樞紐有五條船舶過閘通道，葛洲壩樞紐有四條過閘通道，三峽-葛洲壩樞紐水運(yùn)新通道的聯(lián)合運(yùn)行方式將變得更加復(fù)雜。本文基于三峽新通道建設(shè)后飽和運(yùn)行模式下，對(duì)三峽-葛洲壩樞紐水運(yùn)新通道的聯(lián)合運(yùn)行方式進(jìn)行了研究，包括樞紐通航建筑物聯(lián)合運(yùn)行的基本原則和三峽-葛洲壩樞紐水運(yùn)新通道的聯(lián)合運(yùn)行方式。

關(guān)鍵詞：三峽新通道;船閘;運(yùn)行方式

1引言

三峽樞紐船閘是長江航運(yùn)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，是長江經(jīng)濟(jì)帶高質(zhì)量發(fā)展的重要支撐[1]，自三峽船閘2003年6月通航，通航十幾年來，貨物通過量從3400多萬噸迅速發(fā)展到2019年的1.46億噸，年均增長約18%，提前達(dá)到設(shè)計(jì)通過能力。同時(shí)，隨著長江上游地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，三峽樞紐通過能力不足的問題已經(jīng)顯現(xiàn)，三峽船閘通過能力不可能無限制提升，而過閘貨運(yùn)需求不斷增長，根據(jù)預(yù)測(cè)2050年三峽樞紐過閘貨運(yùn)需求將達(dá)到2.5億噸，三峽樞紐通過能力缺口明顯，三峽新通道建設(shè)的相關(guān)研究亟需開展。本文主要對(duì)三峽新通道建設(shè)后飽和運(yùn)行模式下，三峽樞紐水運(yùn)新通道的運(yùn)行方式進(jìn)行了研究，包括樞紐通航建筑物聯(lián)合運(yùn)行的基本原則和三峽-葛洲壩樞紐水運(yùn)新通道的運(yùn)行方式。

2三峽-葛洲壩樞紐水運(yùn)新通道的布置

三峽水運(yùn)新通道和葛洲壩航運(yùn)擴(kuò)能工程（以下簡稱“工程”）是長江航運(yùn)建設(shè)的重要工程，工程的建設(shè)可徹底解決三峽船閘供需矛盾大、船舶積壓嚴(yán)重等問題，充分發(fā)揮黃金水道的航運(yùn)效益，加快構(gòu)建和完善區(qū)域綜合立體交通體系。針對(duì)多種新通道方案，經(jīng)綜合比選，推薦三峽水運(yùn)新通道一次新建兩線船閘，葛洲壩樞紐新通道建議采用“三號(hào)船閘改建+左岸新建一線船閘”方案，推薦方案均布置于長江左岸[2]。該方案下新通道建成后，三峽樞紐將包括三峽一線（現(xiàn)在的三峽南線船閘）、三峽二線船閘（現(xiàn)有的三峽北線船閘）、三峽三線、三峽四線船閘和三峽升船機(jī)，葛洲壩樞紐將包括葛洲壩一號(hào)閘、二號(hào)閘三號(hào)閘及四號(hào)閘。本文將進(jìn)一步研究該新通道方案下葛洲壩-三峽樞紐新通道聯(lián)合運(yùn)行方式。

3樞紐通航建筑物聯(lián)合運(yùn)行的基本原則

《三峽-葛洲壩水利樞紐通航調(diào)度規(guī)程》明確提出，三峽-葛洲壩水利樞紐通航設(shè)施實(shí)行“統(tǒng)一調(diào)度、聯(lián)合運(yùn)行”的調(diào)度方式，船舶過壩執(zhí)行“一次申報(bào)、統(tǒng)一計(jì)劃、分壩實(shí)施”的調(diào)度程序。船舶過壩調(diào)度原則[3]為：①安全第一、兼顧效率;②重點(diǎn)優(yōu)先、分類控制;③先到先過、合理分流。

新通道建成后，三峽樞紐有三峽一線（原三峽南線船閘）、二線（原三峽北線船閘）、三線（新建）、四線（新建）、三峽升船機(jī)共五條船舶過閘通道，葛洲壩樞紐有四條過閘通道?，F(xiàn)有的三峽-葛洲壩樞紐的船舶過閘吃水控制在4.3米以內(nèi)，升船機(jī)控制在2.7米以內(nèi)，未來的樞紐通航除了在遵循現(xiàn)有的樞紐設(shè)施運(yùn)行原則外，將進(jìn)一步根據(jù)船舶過閘尺寸、船型的不同，安排不同的船閘分流，保證兩壩樞紐通航安全、高效、均衡運(yùn)轉(zhuǎn)。

綜上所述，新通道建成后，三峽—葛洲壩水利樞紐通航設(shè)施聯(lián)合運(yùn)行遵循統(tǒng)一調(diào)度、聯(lián)合運(yùn)行、合理分流、安全高效、均衡運(yùn)轉(zhuǎn)的原則。

4三峽-葛洲壩樞紐水運(yùn)新通道聯(lián)合運(yùn)行方式研究

4.1三峽新通道運(yùn)行方式研究

新通道建成后，三峽樞紐有三峽一線（原三峽南線船閘）、二線（原三峽北線船閘）、三線（新建）、四線（新建）、三峽升船機(jī)共五條船舶過閘通道，其中三峽一線（原三峽南線船閘）、二線（原三峽北線船閘）、三線（新建）、四線（新建）可上行可下行，三峽既有船閘和新通道船閘作為多級(jí)船閘，一般采用單向運(yùn)行方式。三峽升船機(jī)作為快速通道運(yùn)用時(shí)，通過升船機(jī)的船舶從航向上看，既有上行，亦有下行。因此，三峽既有船閘和新通道船閘單向運(yùn)行，三峽升船機(jī)應(yīng)以迎向運(yùn)行為主，三峽通道理論運(yùn)行方式組合有16種。三峽升船機(jī)的運(yùn)行受船舶過閘類型、尺度尤其是船舶吃水的影響較大，且升船機(jī)設(shè)計(jì)為迎向運(yùn)行，可上行或下行，其運(yùn)行方式可根據(jù)船舶申報(bào)及實(shí)際運(yùn)行情況做靈活調(diào)整。

飽和運(yùn)行模式下，從運(yùn)行均衡角度考慮，三峽一至四線船閘應(yīng)兩線上行、兩線下行，理論上有如下六種運(yùn)行方式排列組合。三峽船閘理論運(yùn)行方式組合如表1所示。

根據(jù)三峽船閘設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，三峽一線船閘、二線船閘船舶最大吃水4.3m，未來隨著國家“一帶一路”和長江經(jīng)濟(jì)帶戰(zhàn)略的深入實(shí)施，川江船舶“江海直達(dá)”亦是發(fā)展必然趨勢(shì)。未來三峽新通道代表船型110～135 m×16.3 m-25 m x5.5 m作為船舶發(fā)展的主力船型，因此，新建的三峽三線、四線通道預(yù)期可通過船舶的最大吃水預(yù)期將大于既有的三峽船閘的4.3米吃水[4]?？梢钥闯觯M合A和組合B的運(yùn)行方式使得引航道內(nèi)船舶會(huì)遇次數(shù)最少，船舶航行風(fēng)險(xiǎn)較低。但是由于新、老船閘的過閘吃水控制不同，使得這A種船閘運(yùn)行組合方式下，上行吃水超過4.3m的船舶無法通過三峽樞紐，B種船閘組合方式下，下行吃水超過4.3m的船舶無法通過三峽樞紐。因此，為滿足吃水超過4.3m的船舶雙向過壩需求，三峽三線船閘、四線船閘應(yīng)一線上行，一線下行。從上下行均衡角度來看，三峽一線船閘、二線船閘相應(yīng)需一線上行、一線下行。因此，運(yùn)行方式組合A、B應(yīng)摒棄，可供選擇的運(yùn)行方式組合為C、D、E、F。

運(yùn)行方式組合C，既有通道和新通道，交通流流向完全悖離船舶各自靠右航行的通常習(xí)慣，船舶從引航道進(jìn)船閘和從船閘進(jìn)引航道，航路交叉嚴(yán)重，安全風(fēng)險(xiǎn)較大。運(yùn)行方式組合D，下游出四線船閘船舶與上行進(jìn)二線船閘、三線船閘船舶航路交叉（見圖1），上游下行進(jìn)四線船閘船舶與上行出二線船閘、三線船閘船舶航路交叉。運(yùn)行方式組合E上下游同樣各有兩線航路交叉。因此，組合C、D、E的運(yùn)行方式將使得上下游引航道的船舶交叉次數(shù)增加，船舶航行風(fēng)險(xiǎn)變大，同時(shí)船舶會(huì)遇次數(shù)的增加也會(huì)使得船舶上、下行的等讓時(shí)間相應(yīng)增加，不利于船舶有序待閘，從而影響閘次的的運(yùn)行效率。

運(yùn)行方式組合F而言，下游僅下行出三線船閘船舶僅與上行進(jìn)二線船閘船舶航路交叉（見圖1）。上游僅上行出二線船閘船舶與下行進(jìn)三線船閘船舶航路交叉。上下游各有一線航路交叉。

綜上所述，飽和運(yùn)行模式下，從安全和效率的角度出發(fā)，組合A、B、C、D、E的運(yùn)行方式均非理想運(yùn)行模式，組合F是最優(yōu)選擇，研究推薦三峽通道采用此運(yùn)行方式。

4.2葛洲壩通道運(yùn)行方式研究

葛洲壩船閘可迎向運(yùn)行，可單向運(yùn)行，理論上的運(yùn)行方式組合更為復(fù)雜。長江三峽通航管理局曾多次組織葛洲壩一、二號(hào)船閘不同運(yùn)行方式下的通航效率觀測(cè)實(shí)驗(yàn)，包括迎向運(yùn)行，單向上行、單向下行，連續(xù)多閘上（下）行換連續(xù)多閘下（上）行。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，葛洲壩一號(hào)閘下行換上行閘次時(shí)間間隔需150min，上行換向下行時(shí)閘次時(shí)間間隔需100min，均高于單向運(yùn)行閘次時(shí)間間隔90min。葛洲壩二號(hào)閘多年的時(shí)間運(yùn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，單向運(yùn)行比迎向運(yùn)行閘次間隔時(shí)間平均節(jié)約10分鐘左右。因此，近年來葛洲壩一、二號(hào)船閘一直沿用單向運(yùn)行為主的運(yùn)行方式。葛洲壩船閘迎向運(yùn)行時(shí)，上下游引航道內(nèi)交通流線路最多可達(dá)到八線，安全可控度低。葛洲壩船閘單向運(yùn)行時(shí)，上下游引航道內(nèi)交通流線路最多為四線，安全可控度相對(duì)較高。

因此，從提高運(yùn)行效率的角度，葛洲壩航運(yùn)擴(kuò)能工程實(shí)施后，葛洲壩船閘仍以采用單向運(yùn)行方式為宜。而且，單向運(yùn)行方式下，同一航路維持同向交通流，能顯著減少交通流線路數(shù)量，減少船舶對(duì)會(huì)和航路交叉，提高安全可控度。

葛洲壩船閘采用單向運(yùn)行方式時(shí)，從運(yùn)行均衡以及兩壩匹配運(yùn)行角度考慮，一至四號(hào)船閘應(yīng)對(duì)應(yīng)三峽船閘一至四線船閘即兩線上行、兩線下行。葛洲壩船閘采用單向運(yùn)行方式時(shí)，理論上運(yùn)行方式組合見下表3。

葛洲壩一號(hào)船閘、二號(hào)船閘船舶最大吃水4.3m，三號(hào)船閘、四號(hào)船閘船舶最大吃水與新建的三峽三、四號(hào)閘一致。同樣，為滿足吃水超過4.3m的雙向船舶過壩需求，葛洲壩三號(hào)船閘（新）、四號(hào)船閘應(yīng)一線上行，一線下行。從上下行均衡角度計(jì)，三峽一線船閘、二線船閘相應(yīng)需一線上行、一線下行。因此，運(yùn)行方式組合A、B應(yīng)摒棄。

考慮到葛洲壩一號(hào)船閘和大江上下游航道河勢(shì)未安排改建改造，葛洲壩一號(hào)船閘下游無靠船墩，上行船舶待閘條件差，壩下筆架山水域、卷橋河水域，壩上南津關(guān)水域流速大、流態(tài)差，汛期和豐水期，三峽出庫流量超過10000m3/s時(shí)，上行船舶航行經(jīng)此航段明顯困難，曾數(shù)次發(fā)生上行失速的險(xiǎn)情。目前葛洲壩一號(hào)船閘的運(yùn)行方式，非枯水期一般為單向下行，枯水期單向運(yùn)行、定期換向放行大吃水船舶。葛洲壩擴(kuò)能工程實(shí)施后，大吃水船舶無需通過葛洲壩一號(hào)閘換向放行，因此葛洲壩一號(hào)船閘宜采用單向下行的運(yùn)行方式。運(yùn)行方式組合C、F應(yīng)摒棄。

就運(yùn)行方式組合D和E相比較而言，組合方式E中間一線（進(jìn)出三號(hào)船閘）交通流與左右兩側(cè)交通流均為異向，船舶對(duì)會(huì)風(fēng)險(xiǎn)高。運(yùn)行方式D，中間一線交通流與一側(cè)為同向，在考慮航路交叉時(shí)可以航路合并，船舶對(duì)會(huì)風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低，安全可控度相對(duì)較高。

因此，推薦葛洲壩樞紐通航建筑物運(yùn)行方式為D組合，如下表4所示。

5結(jié)論

針對(duì)三峽水運(yùn)新通道一次新建兩線船閘，葛洲樞紐新通道采用“三號(hào)船閘改建+左岸新建一線船閘”的新通道方案，本文研究得出，新通道建成后，三峽—葛洲壩水利樞紐通航設(shè)施聯(lián)合運(yùn)行遵循統(tǒng)一調(diào)度、聯(lián)合運(yùn)行、合理分流、安全高效、均衡運(yùn)轉(zhuǎn)的原則。在“通航環(huán)境、通航條件處于正常情況;上下行船舶交通流平衡;過閘需求旺盛、船閘處于飽和運(yùn)行情況;三峽多線多級(jí)船閘與葛洲壩多線單級(jí)船閘聯(lián)合交通組織、統(tǒng)一調(diào)度”的前提下，新通道建成后三峽—葛洲壩樞紐通航建筑物宜采用單向運(yùn)行方式，其聯(lián)合運(yùn)行基本方式為：（1）三峽一線船閘下行，二線船閘上行，三線船閘下行，四線船閘上行，升船機(jī)迎向運(yùn)行;（2）葛洲壩一號(hào)船閘下行，二號(hào)船閘上行、三號(hào)船閘（新）上行，四號(hào)船閘下行。

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