对三峡水运新通道建设前期工作中几个涉航问题的研究*

姚育胜

(长江航务管理局，湖北 武汉 430014)

对三峡水运新通道建设前期工作中几个涉航问题的研究*

姚育胜

(长江航务管理局，湖北 武汉 430014)

文章通过实地调查研究、国内外经验对比、专家咨询等方法，对三峡水运新通道建设前期工作中三大涉航问题即过坝货船平均装载系数问题，葛洲坝下游枯水期水位下降值和抬高值的预测问题，葛洲坝航运扩能工程施工期三江航道通航问题展开研究，得出结论，将过坝货船平均装载系数确定为0.65相对合理；对葛洲坝以下近坝河段枯水期水位下降值和抬高值的预测问题，需尽早研究，以防后患；应尽快研究葛洲坝航运扩能工程施工期通航问题，核算施工期过坝船舶通过能力，采取措施确保葛洲坝三江航道少碍航、少断航，最终保障长江航运畅通。

三峡水运新通道建设；涉航研究；过坝货船平均装载系数

当前，相关单位正在开展“三峡水运新通道和葛洲坝航运扩能工程”(以下简称“三峡水运新通道”)的建设前期工作，他们认真研究、正确评价葛洲坝工程和三峡工程涉航工程的成就和问题，总结经验、研究对策，对高质量、高水平地建设三峡水运新通道，具有重要的现实意义。同时，对提高国内外通航建筑物的建设水平，也有良好的借鉴作用。笔者长期从事葛洲坝工程、三峡工程通航技术管理工作，曾担任长江航务管理局三峡航运办公室负责人，并作为航运专家组专家参与对中国工程院承担的“三峡工程阶段性评估”和“三峡工程第三方独立评估”的评估工作。笔者将结合三峡评估工作和长期工作实践，对三峡水运新通道建设前期工作中的几个涉航问题开展研究，提出建议，以供参考。

一、关于过坝货船平均装载系数问题

在水利枢纽通航建筑物设计中，过坝货船平均装载系数的确定，是计算通航建筑物通过能力的重要参数。上述系数和能力呈正比关系，在其他参数不变的情况下，货船平均装载系数越大，通航建筑物设计通过能力越大，反之越小。过坝货船平均装载系数的确定，应该科学规范。

1986年交通部颁布了《船闸设计规范》[1]，实施时间为1987年1月1日至2001年12月31日。2001年交通部颁布了《船闸总体设计规范》[2]，从2002年1月1日开始实施。这两个行业技术规范有关规定对确定过闸船舶装载系数具有权威性和指导性。上述两个先后衔接的规范，都明确规定，“船舶装载系数与货物种类、流向和批量有关，可根据各河流统计或规划资料选用。在没有资料的情况下，可采用0.5-0.8”。

三峡工程初步设计时(1992年12月)，设计单位将货船装载系数确定为0.90。这个系数违反了当时的《船闸设计规范》规定，也与后来生效的《船闸总体设计规范》不符，不仅未按规定的统计资料确定系数，还将系数确定为高不可攀的0.9。实际上，当三峡工程初步设计时，葛洲坝船闸已经运行了11年，并且积累了包括过坝货船平均装载系数在内的系统的、完整的统计资料。葛洲坝工程和三峡工程相距仅38km，长期统计表明，二者的过坝货运统计数据相差无几。

据长江三峡通航管理局统计[3]，2004年至2016年(三峡工程运行以来的全部完整年份)的13年中，上行过闸货船平均装载系数最高值为0.76，最低值为0.30，平均值为0.60；下行过闸货船平均装载系数最高值为0.79，最低值为0.45，平均值为0.65；上下行过闸货船平均装载系数最高值为0.74，最低值为0.47，平均值为0.62(见表1)。

表 1 三峡船闸2004-2016年过闸货船装载系数统计表

用13个年份的三峡船闸货船平均装载系数实际值和设计值比较，差值为0.25至0.30，误差率为25%至30%,差距很大。如果按双向过闸货运量1.2亿t计算，其差值为3000万t至3600万t(这一差值十分巨大)。由此我们可以看出,《三峡工程初步设计报告》中“过坝货船平均装载系数”取值太高，与运行实际差距很大。

就航运公司而言，在确保安全和条件允许的前提下，都会主动追求和提高船舶装载系数，但是，船舶装载系数也受到多种因素的影响，而不可能很高。其原因有三：一是长江干线实行的是分段分月计划维护水深制度，即一年内长江干线不同河段、不同月份航道维护水深会不一样。如2013年长江重庆羊角滩至涪陵段全年航道水深在3.5m至4.5m之间变动，宜昌下临江坪至城陵矶段在3.2m至5.0m之间变动，不同河段，水深有差异，同一河段，不同月份水深也不一样，例如枯水期月份，每年11月至次年4月航道水深较浅；中洪水期月份，每年5月至9月航道水深较深。货船在设计建造时不会按全航区全年最小航道水深确定船舶吃水和船舶吨位，而是采用变吃水方式获得最大经济效益。这样做势必导致全年货船平均装载系数不会很高，这一做法在世界上广泛采用。二是对三峡船闸槛上水深的严格控制和管理，也会导致过闸船舶装载系数不可能很高，三峡船闸闸室槛上最小水深5m，葛洲坝船闸1、2号船闸闸室槛上最小水深5m，3号船闸闸室槛上最小水深3.5m。三是由于货物的起运港、目的港、货物种类、货物数量、货运单价、货运总价、货运时间和货运质量要求不同，加之航运企业在经济效益上的考虑，货物的集并有时十分困难，也会导致过闸船舶装载系数不高。

所以，无论国内和国外，过闸货船全年平均装载系数很难达到0.90。国内外都没有将货船的装载系数作为是否过闸和是否优先过闸的限制指标。

总体看，通过三峡船闸的货船大型化提高了三峡船闸的通过能力。但是，长江干线的货船大型化和货船平均装载系数是相互制约的，即货船越是大型化，货船平均装载系数会越低。当前和今后，提高过闸货船的装载系数应该倡导，但采用行政手段提高过闸货船装载系数不可行，指望大幅度提高过闸货船装载系数来提高三峡船闸通过能力也是不现实的。

在2015年12月编制的《三峡水运新通道和葛洲坝航运扩能工程预可研报告》(以下简称“三峡新通道预可报告2015”)中，设计单位将“过坝货船装载系数”确定为0.8。

在“三峡水运新通道”建设前期工作中，设计单位将“过坝货船装载系数”确定为0.8，不尽科学，与实际比较，明显偏高。采用这一系数计算的三峡新船闸设计货物通过能力将会虚高15%左右，不能真实反映三峡、葛洲坝新船闸的货物通过能力，影响三峡水运新通道和葛洲坝扩能工程的立项决策、长江航运规划、建设，以及三峡枢纽和葛洲坝枢纽的通航运行和管理。

在“三峡水运新通道”建设前期工作中对三峡新船闸和葛洲坝新船闸设计通过能力的计算，在确定“过坝货船装载系数”时，设计单位应按照《船闸总体设计规范》的规定，并依据三峡船闸和葛洲坝船闸实际统计资料科学计算确定，将过坝货船平均装载系数确定为0.65，比较符合长江航运实际。

二、关于葛洲坝下游近坝河段枯水期“河床下切水位下降问题”和“水库补水水位抬高问题”

先后建成的葛洲坝工程和三峡工程，致使水库泥沙淤积，大坝“清水下泻”，葛洲坝坝下河段河床下切，葛洲坝下近坝河段枯水期水位下降，并导致葛洲坝下近坝河段枯水期航道受到不利影响，最直接的影响是葛洲坝船闸下闸槛和下引航道水深不足，这是不利影响。同时，三峡工程运行后促使长江葛洲坝以下流量的年内分配趋向均衡，枯水期对葛洲坝以下河道的“补水”，抬高了葛洲坝下近坝河段枯水期水位，对长江航道有利。这“一降一升”是两坝建设对其坝下航道不利影响和有利影响的两个方面。

葛洲坝工程于1970年12月开工，1981年6月水库蓄水。三峡工程于2003年6月水库蓄水。据长江水利委员会水文局统计，从1973年至2012年的39年间，宜昌水文站在4000 m3/s、5000 m3/s、6000m3/s和7000m3/s等各级流量下，水位分别下降了1.32m、1.65m、1.82m和2.07m[4](见表2)。由表2可知，宜昌站2003年后，每年汛后枯水位的下降过程基本呈逐年下降,且加快下降的趋势。

韵律活动教学在幼儿教学中是非常常见同时也是非常重要的一部分，幼儿的想象力是积极而活跃的，教师能够在韵律活动教学中通过合适的教学方式培养幼儿的想象力是非常重要的一个教学目标。帮助幼儿培养想象力，能够帮助幼儿开拓创造性思维空间，对于他们以后创新能力的提高是非常有帮助的。在韵律活动教学中注重对幼儿想象力的培养，既能够锻炼幼儿的思维能力，又能够让幼儿在快乐中学习，让他们拥有一个轻松美好并且有意义的幼儿时期。

表 2 宜昌站不同时期汛后枯水水位流量关系表(冻结基面，m)

(备注：1.宜昌站基面换算关系：冻结基面-吴淞基面=0.364m,冻结基面-85基准=2.070m；2.表格空白处，为该年份没有出现这一等级的流量。)

建坝前后枯水期同级流量下的水位下降，导致葛洲坝船闸下闸槛和下引航道水深不足，影响过闸船舶航行安全、畅通和效益。这一困境在三峡工程蓄水后，逐渐缓解,其主要原因是三峡工程在枯水期的“补水能力”加大。2016年，葛洲坝的最小下泄流量为5600m3/s，比葛洲坝工程建设前的设计最小通航流量3200m3/s增加了75%。这一“补水”使2016年宜昌庙嘴枯水期最低水位达到39.11m(葛洲坝工程开工前的宜昌设计最低通航水位是冻结吴淞高程39.35m或资用吴淞高程39.00m)。这“一降一升”对葛洲坝近坝河段航道的影响，大体抵消。

从20世纪90年代至今，长江上游的水电开发处于高速发展期。以金沙江为例，金沙江干流全长2308km，已建、在建和规划建设的水电站达25级，平均不到100km就有一座水电站，总装机容量4倍于三峡工程。据统计，到2014年底，纳入到长江上游的控制性水库达21座。这些水库总库容约1000亿m3、调节库容460亿m3、防洪库容360亿m3、装机容量7600万kW。

长江水利委员会预计：到2030年，长江流域干流石鼓以下及主要支流将建成控制性水库38座，水库总库容2485.4亿m3，兴利库容1368.68亿m3，防洪库容769.24亿m3。控制性水库建成投运后，将发挥巨大的经济、社会和生态环境效益，同时也将产生一些不利影响。

长江科学院2012年预测，长江上游干流梯级水库运行后，进入三峡水库的泥沙将进一步减少，三峡水库冲淤平衡年限将可能达到100年以上，长江中下游干流河道将长期处于冲刷下切调整状态，长江干流的中枯水位仍可能继续下降。该院预测，长江宜昌至松滋口段冲刷10年，河床平均冲深0.85m；松滋口至太平口段冲刷20年，河床平均冲深1.10m；太平口至藕池口段冲刷30年，河床平均冲深3.40m；藕池口至城陵矶段冲刷50年，河床平均冲深6.20m(见表3)。

表 3 长江上游梯级水库运用后长江中游河床冲淤变化表

在“三峡新通道预可报告2015”中，没有研究葛洲坝下游近坝河段枯水期“河床下切水位下降问题”和“水库补水水位抬高问题”。在其报告中，庙嘴的设计最低通航水位不变，仍为39.00m。

由于长江上游水库群的大规模建设、国家生态文明建设、长江上游防护林的建设等诸多因素，葛洲坝枢纽“清水下泻”、葛洲坝下游河段河床下切、葛洲坝下游近坝河段枯水期水位下降等问题将逐步加重，并长期存在。“葛洲坝航运扩能工程”建设是百年大计，一旦建成，再行降低葛洲坝船闸下闸槛高程和下引航道底槛高程是十分困难的。如果处理不好，将会影响长江航运发展。对这一问题，不能忽视，不能不作细致科学的分析计算，就简单得出“今后葛洲坝下游近坝河段枯水期水位‘一降一升’，升降值大体相同，可以相互抵消”的结论。

在“三峡水运新通道和葛洲坝航运扩能工程”前期工作阶段，对葛洲坝以下近坝河段2030年、2050年，乃至更长时期的枯水期“河床下切水位下降问题”和“水库补水水位抬高问题”，要尽早研究，分别预测，综合比较，作出结论。如果“河床下切水位下降值”大于“水库补水水位抬高值”，则必须采取措施(包括非工程措施和工程措施)解决这一问题。必要时，要研究葛洲坝航运扩能工程建设时，适当降低葛洲坝船闸下闸首底槛高程和下引航道底高程的可能性。

三、关于葛洲坝航运扩能工程施工期三江航道通航问题

2016年，三峡枢纽和葛洲坝枢纽分别过船43232艘次和48468艘次，过客47.24万人次和37.00万人次，过货1.20亿t和1.27亿t，计入客轮折合吨后的枢纽通过量分别为1.30亿t和1.31亿t，过船数量和过货数量巨大，过坝运输任务繁重[5]。目前，三峡和葛洲坝这两座枢纽的通航建筑物并列为世界上货物通过量最大的内河通航建筑物。

2016年，按全年365天计，三峡枢纽和葛洲坝枢纽日均分别过船118艘和133艘，过客1299人和1014人，过货32.83万t和34.92万t，日均过坝船舶、旅客和货运量都很大。

2016年，三峡过闸货船平均吨位4228t，平均载货2930t。5000t级以上的船舶艘次占过闸船舶总量的38.92%。葛洲坝过闸货船状况与三峡过闸货船状况相差无几。两座枢纽都具有过闸货船尺度大、吨位大、载货多的特点。

鉴于此，保障三峡枢纽和葛洲坝枢纽的航运畅通至关重要。在三峡水运新通道和葛洲坝航运扩能工程施工期，保障通航也至关重要。实践证明，以往三峡工程和葛洲坝工程施工期短期碍航和断航，在研究充分、措施得力、指挥高效、实施顺畅的前提下，把施工对航运造成的不利影响降到了最小程度; 如果因施工期较长造成严重的碍航和断航，沿江地方政府、企业、航运部门及人民群众都难以接受。因此，施工期应尽可能缩短，并采取有效措施做到少碍航、少断航。

相比较而言，葛洲坝航运扩能工程施工期通航管理比三峡水运新通道施工期通航管理更复杂、更困难。

葛洲坝三江航道全长6.4km，其中，上引航道长2.5km，航道最小底宽150m；下引航道长3.9km，航道最小底宽120m。2016年，葛洲坝三江航道及其2号、3号船闸的客运量、货运量分别占葛洲坝枢纽总客运量、总货运量的94%和53%。由此可见，葛洲坝三江航道较长，宽度有限，负担了葛洲坝枢纽过坝客货运量的大多数。

根据“三峡新通道预可报告2015”，葛洲坝航运扩能工程总工期为60个月。工程项目为改建3号船闸，同时在左岸新建一线船闸。主要工程量为土石方开挖794万m3(包括三江上游引航道开挖221万m3，下游引航道开挖391万m3，合计612万m3)，工程拆除186万m3，土石方填筑217万m3，混凝土工程量339万m3(见表4)。由此可见，葛洲坝航运扩能工程的工程量是巨大的。

表 4 葛洲坝扩能工程主体及导流建筑物主要工程量表

设计单位认为，“三号船闸改建及左岸加一线船闸施工期间，三江下游航道采用水下疏挖时，可保证三江航道不断航。但三号船闸改建期间，仅一号、二号船闸通航，对葛洲坝枢纽过闸运输有一定影响，可采取分流、经济补偿等措施予以解决。”设计单位计划，三江上下游引航道淤沙、砂卵石等开挖用抓斗式挖泥船配石驳施工，用石驳运输，到码头由汽车接卸。水下岩石开挖拟采用铣挖机和水下爆破锤配抓斗式挖泥船或长臂挖掘机施工，用石驳运输，到码头由汽车接卸。

笔者认为，(1)葛洲坝航运扩能工程施工期长，施工范围遍及三江引航道(例如，三江引航道内航道底部全面挖深2.5m)，工程量巨大，三江引航道长而狭窄，过闸船舶多、尺度大，船舶航行困难，施工和通航相互干扰，矛盾突出，维护葛洲坝坝区通航任务艰巨。施工组织设计时稍有不慎，或施工期稍有疏忽，将会导致三江航道碍航或断航，进而影响长江航运，以及长江沿线经济社会发展。因此，在三峡新通道建设前期工作中，应高度重视葛洲坝航运扩能工程施工期的通航问题。(2)葛洲坝航运扩能工程施工中，由于现有三江航道底宽较小(上游引航道最小150m，下游引航道最小120m)，三江引航道内围堰的构筑，淤沙、卵石和基岩的开挖，挖泥船及其配套船舶的开工展布、定位、施工、移动、收工集合，石驳的装卸运输、挖泥船队居左、居中、居右施工，三江引航道内多处同时施工，均会对三江航道船舶航行安全、航行效率和通过能力构成影响。我们应该评估葛洲坝航运扩能工程施工期对三江航道船舶碍航影响的程度。例如，对枯水期在三江下引航道进行水下岩石开挖时，船载铣挖机、船载水下爆破锤、抓斗式挖泥船、船载长臂挖掘机、自航石驳等众多大型水上机械在狭窄的引航道同时作业(包括部分船舶的抛锚定位)，以及在引航道居中作业、在多区域同时作业时，对大型货船航行的影响程度进行评估。

笔者提出如下建议:(1)建议设计单位深化葛洲坝航运扩能工程施工期通航问题的研究，评估不同年份、不同水位期、不同部位、不同设备、不同工况对通航的影响程度，核算三江航道不同年份的通过能力；(2)建议设计单位深化研究，是否确实能做到“可保证三江航道不断航” ；(3)建议设计单位与航道疏浚和建设单位或水上施工单位合作，开展葛洲坝航运扩能工程施工期通航问题的研究；(4)建议设计单位在对葛洲坝航运扩能工程施工期一号、二号船闸总通过能力测算后，做出评价，研究并提出葛洲坝通过能力不足时的应对措施。

[1]JTJ261-87,船闸设计规范[S].

[2]JTJ305-2001,船闸总体设计规范[S].

[3]长江三峡通航管理局.三峡通航统计年报(2004-2006)[Z].

[4]中国工程院三峡工程试验性蓄水阶段评估项目组.三峡工程试验性蓄水阶段评估报告[M].北京:中国水利电力出版社,2014:139,251-252,256.

[5]交通运输部长江航务管理局.2015长江航运发展报告[R].北京:人民交通出版社股份有限公司,2016.

10.3969/j.issn.1672-9846.2017.03.014

F552.7

A

1672-9846(2017)03-0078-06

2017-06-28

姚育胜(1948-)，男，湖北武汉人，交通运输部长江航务管理局专家委员会副秘书长，高级工程师，主要从事航运管理、航道工程管理、水利枢纽通航技术研究。