尹斌勇， 文躍凌， 莫 雄， 黎澤文

(1.長沙市湘江綜合樞紐工程辦公室, 湖南 長沙 410200； 2.湖南省水運(yùn)投資建設(shè)集團(tuán)有限公司, 湖南 長沙 410214 )

0 引言

隨著2012年湘江長沙綜合樞紐船閘通航，湘江城陵磯至株洲257 kmⅡ級航道(2000t級)形成，2019年湘江大源渡航電樞紐二線船閘通航，標(biāo)志著湘江城陵磯至衡陽437kmⅡ級航道(2000t級)正式形成。但近幾年來，受長沙樞紐庫區(qū)水位尚未達(dá)到設(shè)計(jì)正常蓄水位影響，又長沙樞紐下游航道因采砂導(dǎo)致河床下切嚴(yán)重，以及三峽出庫流量在枯水期較少，湘江干流航道在枯水期(10月至次年2月)的通航條件難以滿足Ⅱ級航道要求，致使船舶通行受限。特別是2019年12月14日，長沙樞紐下游引航道水位跌至19.0m(黃海高程，以下表述相同)，城陵磯至長沙樞紐航段只能通行吃水約2.0 m水深以內(nèi)的船舶，對湖南省內(nèi)重點(diǎn)企業(yè)的物資運(yùn)輸保障帶來巨大壓力，成為急需解決的行業(yè)與民生問題。

針對枯水期如何保障通航的研究，范顯華[1]提出了“停航蓄水，間斷通航”的方式；朱鵬、章昆侖等[2]提出了航道養(yǎng)護(hù)和“錯(cuò)峰調(diào)船”等措施；周傳喜、李鵬[3]綜合分析人、船、環(huán)境等因素對通航的影響，提出了管理上的應(yīng)對措施。本文結(jié)合以上研究成果，針對湘江干流實(shí)際情況，對如何確保湘江在枯水期航道暢通，保障省市重點(diǎn)企業(yè)物資運(yùn)輸需求，在技術(shù)手段和管理措施上進(jìn)行探討。

1 湘江航道基本情況

湘江在湖南省境內(nèi)共有817km，目前，在湘江上規(guī)劃的長沙、株洲、大源渡、土谷塘、近尾洲、湘祁、浯溪、瀟湘、太洲等9個(gè)梯級航電樞紐已全部建成，每個(gè)樞紐都建有等級和數(shù)量不同的船閘，湘江干流航電樞紐布置見圖1。城陵磯至衡陽437km為Ⅱ級航道，可通行2000t級船舶，衡陽以上為Ⅱ級以下航道。城陵磯至土谷塘樞紐區(qū)間航道和船閘特性見表1和表2。

2 問題的提出

湘江枯水期的通航問題，集中在城陵磯至長沙樞紐和長沙樞紐至株洲樞紐兩段航道。

在城陵磯至長沙樞紐航道中，位于湘陰縣蘿卜洲的文經(jīng)灘是主要礙航點(diǎn)(見圖2)。通常情況下，每年9月至11月，長江三峽會逐步蓄水，其出庫流量下降至10000m3/s左右，此時(shí)恰逢湘江枯水季節(jié)，長沙樞紐月均入庫流量將減少至1000m3/s左右。當(dāng)洞庭湖水位偏低，長沙樞紐又因入庫流量減少無法補(bǔ)水時(shí)，長沙樞紐壩下水位大幅下降。2019年12月14日，三峽出庫流量為6000m3/s，長沙樞紐入庫流量為500m3/s，導(dǎo)致長沙樞紐下游水位為19.0m，湘陰縣蘿卜洲文經(jīng)灘水位為18.65m，水深約1.9m，航道寬70m左右，船舶通行嚴(yán)重受限。

圖1 湘江干流航電樞紐布置示意圖

表1 城陵磯至土谷塘樞紐區(qū)間船閘特性表船閘船閘參數(shù)通過能力/10 kt長沙樞紐一線(2 000 t級): 280 m×34 m×4.5 m二線(2 000 t級): 280 m×34 m×4.5 m9 800株洲樞紐一線(1 000 t級): 80 m×23 m×3.5 m二線(2 000 t級): 280 m×34 m×4.5 m1 2602 450大源渡樞紐一線(1 000 t級): 80 m×23 m×3.0 m二線(2 000 t級): 280 m×34 m×4.5 m1 2002 450土谷塘樞紐一線(1 000 t級): 80 m×23 m×4.0 m1 420庫區(qū)蓄水位/m庫區(qū)死水位/m下游最低通航水位/m上游最低通航水位/m最低通航流量/(m3·s-1)29.721.928.438.040.538.830.237.933050.047.839.246.630058.057.048.254.5300

表2 城陵磯至土谷塘樞紐區(qū)間航道特性表航道區(qū)間航道等級航距/ km城陵磯至長沙樞紐Ⅱ級146長沙樞紐至株洲樞紐Ⅱ級131株洲樞紐至大源渡樞紐Ⅱ級90大源渡樞紐至土谷塘樞紐Ⅱ級101航道情況通航2 000 t級船舶,水深2.6～3.0 m,航道寬40～100 m通航2 000 t級船舶,水深2.6～3.0 m,航道寬40～100 m通航2 000 t級船舶,水深2.6～3.0 m,航道寬40～100 m通航2 000 t級船舶,水深2.6～3.0 m,航道寬40～100 m

在長沙樞紐至株洲樞紐航道中，株洲一橋和辰州灘為主要礙航點(diǎn)(見圖2)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，當(dāng)長沙樞紐處于正常蓄水位29.70m時(shí)，長沙樞紐的庫尾正好與株洲樞紐下游的最低通航水位30.2m銜接。但因長沙樞紐庫區(qū)工程和環(huán)保專項(xiàng)尚未驗(yàn)收，根據(jù)長沙市防汛抗旱指揮部要求，長沙樞紐枯水期的壩上水位控制在28.5m左右運(yùn)行，距離正常蓄水位尚差1.2m，因此無法與株洲樞紐尾水位正常銜接。同時(shí)，受枯水期上游來水量減少影響，株洲樞紐出庫流量最低會降至400m3/s，致使株洲樞紐下游辰州灘處水深僅有約1.5m，航道寬50m左右。當(dāng)長沙樞紐庫區(qū)水位低于28.5m時(shí)，辰州灘的通航水深更淺，航道更窄，受此影響，湘江株洲一橋位置航道變窄、水流變向、流速加快，嚴(yán)重影響船舶通行。

圖2 城陵磯至株洲樞紐主要礙航點(diǎn)

3 保障應(yīng)對措施

針對湘江航道基本情況及所存在的問題，為解決城陵磯至株洲樞紐航道中文經(jīng)灘、株洲一橋位置、辰州灘等3處主要礙航點(diǎn)，確保城陵磯至衡陽437kmⅡ級航道暢通，需采取有針對性的應(yīng)對措施。

3.1 保證長沙樞紐上游水位達(dá)到29.7 m

該措施主要是為了解決長沙樞紐至株洲樞紐航道段中株洲一橋位置和辰州灘礙航點(diǎn)問題。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，當(dāng)長沙樞紐上游庫區(qū)水位達(dá)到設(shè)計(jì)蓄水位29.7m時(shí)，才能與株洲樞紐下游最低通航水位30.2m有效銜接。在此條件下，即使株洲樞紐出庫流量低至400m3/s，也可有效保證長沙樞紐至株洲樞紐2000t級航道要求。

3.2 調(diào)節(jié)株洲樞紐出庫流量在1 000 m3/s以上

當(dāng)長沙樞紐上游庫區(qū)水位低于29.7m時(shí)，為保證長沙樞紐至株洲樞紐2000t級航道要求，需調(diào)節(jié)株洲樞紐出庫流量對下降水位進(jìn)行補(bǔ)充。即當(dāng)長沙樞紐上游庫區(qū)水位低于28.5m時(shí)，要保證長沙樞紐至株洲樞紐2000t級航道水深要求，需將株洲樞紐出庫流量加大至1000m3/s以上；當(dāng)長沙樞紐上游庫區(qū)水位高于28.5m時(shí)，可相應(yīng)減少株洲樞紐出庫流量。采取此措施時(shí)，由于枯水期上游來水量很小，株洲樞紐可調(diào)節(jié)庫容有限，難以做到長時(shí)間保持較大出庫流量。綜合以上情況，可采取定期間斷調(diào)節(jié)方式，如對株洲樞紐采取“逢1放水”方式，即每月1日、11日、21日，7:00～18:00將株洲樞紐出庫流量加大至1000m3/s以上，可有效緩解株洲樞紐下游吃水較深船舶的通行問題。同時(shí)，長沙樞紐與其形成聯(lián)合調(diào)度，對緩解長沙樞紐下游船舶通行也會發(fā)揮較好作用。采取這種措施，效果比較明顯。

3.3 調(diào)節(jié)長沙樞紐出庫流量在1200m3/s以上

該措施主要為解決長沙樞紐下游文經(jīng)灘礙航點(diǎn)問題，且需結(jié)合3.2中所述措施予以實(shí)施。根據(jù)實(shí)際情況，當(dāng)長沙樞紐按照通航流量400m3/s下泄，三峽出庫流量達(dá)到10000m3/s以上時(shí)，長沙樞紐下游水位只能達(dá)到20.4m(20a遠(yuǎn)期最低通航水位)；三峽出庫流量達(dá)到15000m3/s以上時(shí)，長沙樞紐下游水位才能達(dá)到21.9m(近期最低通航水位)。在近幾年枯水期間，三峽出庫流量一般在6000m3/s左右，在這種工況下，只有長沙樞紐出庫流量大于1200m3/s，才能確保長沙樞紐下游水位在20.4m左右，同時(shí)確保文經(jīng)灘的水位滿足2000t級航道要求。由于此措施受枯水期上游來水量很少影響，且長沙樞紐正常蓄水位和死水位均為29.7m，屬于無調(diào)節(jié)水庫，調(diào)節(jié)能力非常有限，不能作為長期應(yīng)對措施。需結(jié)合水情、雨情，綜合長株潭重點(diǎn)物資需求和集裝箱班輪運(yùn)行情況，與株洲樞紐形成聯(lián)調(diào)，采取“逢1放水”定期調(diào)節(jié)長沙樞紐出庫流量在1200m3/s以上的方式，發(fā)揮一定作用，緩解通航壓力。

3.4 實(shí)施文經(jīng)灘航道整治工程

針對文經(jīng)灘在枯水期礙航問題，可采取航道整治措施。具體措施在雍水方案和航道疏浚方案中進(jìn)行選擇，其中航道疏浚方案要盡量減小疏浚后水位回落影響，考慮在蘿卜洲左汊或相應(yīng)位置新建護(hù)灘帶，并在此基礎(chǔ)上采取航道全疏浚或航道半疏浚方式。通過疏浚處理后，文經(jīng)灘底標(biāo)高須低于15.7m，水深約2.8m，方可較好滿足枯水期2000t級船舶通航要求。文經(jīng)灘航道整治措施需通過相關(guān)試驗(yàn)并經(jīng)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)綜合比較后選取，整治效果待正式施工完成后才能得到檢驗(yàn)。

3.5 協(xié)調(diào)三峽出庫流量在10000 m3/s以上

湘江枯水期間，采用3.3所述措施很難得到保證，因湘江干流和各支流的出庫流量均按最低通航流量或是生態(tài)流量下泄，到長沙樞紐斷面，入庫流量一般只有400～500m3/s，所以當(dāng)三峽出庫流量低于10000m3/s時(shí)，則無法保障長沙樞紐下游水位在20.4m以上。根據(jù)近期長沙樞紐下游水位流量與三峽出庫流量的關(guān)系分析，當(dāng)長沙樞紐出庫流量只有400m3/s時(shí)，三峽出庫流量需達(dá)到10000m3/s以上才能保證長沙樞紐下游遠(yuǎn)期最低通航水位20.4m的要求。

3.6 采取通航管制措施

該措施主要針對文經(jīng)灘和辰州灘的水深低于2.0m時(shí)采取人為干預(yù)船舶通行方式。當(dāng)文經(jīng)灘水深2.0m時(shí)，其航道寬約70m；當(dāng)辰州灘水深2.0m時(shí)，其航道寬約80m，此水深船舶不能雙向正常安全通行，如不及時(shí)采取通航管制措施，極易發(fā)生船舶擱淺和船舶碰撞事故。嚴(yán)重時(shí)會造成航道長時(shí)間堵塞中斷。對此海事和航道執(zhí)法部門需進(jìn)行人為調(diào)度干預(yù)：①限制吃水通行，對過閘船舶進(jìn)行吃水檢查，超過2.0m以上吃水船舶禁止通行，避免因船舶超吃水造成擱淺、阻塞航道；②采取單向通行，在限制吃水的基礎(chǔ)上，采取“白天走上行，晚上走下行，加大放水時(shí)走重載船”的管制措施，避免船舶無序追趕搶道引起的通過效率低，防止船舶碰撞事故造成航道堵塞。

4 結(jié)語

湘江枯水期存在枯期出現(xiàn)早、持續(xù)時(shí)間長、長沙樞紐下游水位持續(xù)走低的特點(diǎn)。通過采取以上措施，可有效緩解湘江干流城陵磯至株洲樞紐航道枯水期通航受限問題。

1) 保證長沙樞紐庫區(qū)水位在29.7m和協(xié)調(diào)三峽出庫流量在10000m3/s以上，是最為經(jīng)濟(jì)、快捷、有效的措施。

2) 采取通航管制措施是最為耗費(fèi)人力、物力、財(cái)力的措施，通航效率低、不能從根本上解決問題。

3) 文經(jīng)灘、辰州灘的水深低于2.0m時(shí)，必須采取有效措施才能較好保障有限航道的暢通和船舶通行安全。

本文就湘江枯水期如何結(jié)合水情、雨情及水路運(yùn)輸需求等實(shí)際情況，提出有效措施保障通航?？蔀轭愃坪佣慰菟诰徑馔ê絾栴}提供借鑒。