世界四条通航大河梯级开发航运发展比较研究*

姚育胜

（长江航务管理局，湖北 武汉 430014）

长江、密西西比河、伏尔加河和莱茵河是国际航运界公认的世界四条通航大河。20世纪30年代以来，密西西比河、伏尔加河和莱茵河的干流开始进行梯级开发。长江干流的梯级开发在后，是近40年来完成的。世界4条通航大河的梯级开发对各自河流的航运影响很大。对4条大河进行对比分析、综合研究、总结经验、剖析现状、开拓未来，发展航运，意义重大。

一、长江上游航道的梯级开发和航运发展

（一）天然状态的长江上游航运

长江全长6300千米。其中，长江干流从江源至湖北宜昌为长江上游，长约4500千米。按照不同河段的航道特点，四川宜宾至湖北宜昌为长江上游航道，全长1044千米。

重庆朝天门至宜昌（以下简称渝宜段）航道长660千米。渝宜段航道共有滩险139处，其中急流滩77处（共设绞滩站25处），险滩39处，浅滩23处。还有单向航行的控制河段46处，其中不能夜航或只能单向夜航的控制河段27处。长江渝宜段航道复杂，水上交通事故多发。

渝宜段大多数是500吨级以下的船舶。渝宜段下水能通行的最大船队为3000吨级船队（实载），上水能通行的最大船队为1500吨级船队（实载），但二者占比极微。

（二）葛洲坝工程建设和长江上游航运发展

葛洲坝工程是万里长江第一坝，位于湖北省宜昌市。该工程于1970年12月开工，1981年6月2号船闸和3号船闸建成并通航。1989年，葛洲坝工程全面建成。1990年5月，葛洲坝1号船闸试通航。3座船闸设计年单向通过能力共5000万吨。1981年6月，葛洲坝工程蓄水后，葛洲坝水库淹没了30余处滩险，改善了110千米航道。渝宜段还有约550千米航道处于天然状态。葛洲坝工程蓄水后，江津红花碛至宜昌720.0千米河段上，有单向航行控制河段41处（总长度117.6千米）；有绞滩站13个。由于葛洲坝工程改善的航道长度较短，渝宜段货运船队的吨级和载量总体上没有变化。1982年，葛洲坝船闸货物通过量为347万吨，2017年为13983万吨。

（三）三峡工程建设和长江上游航运发展

1.三峡工程建设

三峡工程是万里长江上兴建的第二座大坝，在葛洲坝工程上游38千米处。三峡工程是世界上最大的水利枢纽工程，具有防洪、发电和航运功能。三峡通航建筑物由五级船闸和升船机两部分组成。三峡船闸是双线连续五级船闸，是世界上水头最高、级数最多、技术最复杂的内河船闸。双线船闸设计年货物通过能力单向为5000万吨，双向为1亿吨。三峡升船机是一级垂直升船机，是世界上规模最大、技术难度最高的升船机。三峡升船机是客货轮和特种船舶的快速过坝通道。三峡升船机可载3000吨级船舶，最大爬升吨位1.55万吨，最大爬升高度113米，设计年运行天数335天，设计日运行18次（上行、下行各1次计为1次）。

2.三峡工程建成后的长江上游航运发展

（1）航道发展

三峡库区航道全长674千米，改善航道长度居世界上建坝河流改善航道长度第一位。三峡蓄水后，江津红花碛至宜昌720千米河段，仅设置单向航行控制河段9处（总长度17.3千米），取消全部绞滩站和禁止夜航河段。2018年，江津红花碛至宜昌中水门716千米河段全年航道最小水深达2.9米至4.5米。较之2002年（2.5米至2.9米），航道水深提高了16%至55%。2017年，库区航道单向通过能力达到7300万吨，是2002年（1000万吨）的7.3倍。三峡蓄水后，库区支流航道增至74条，是2002年（5条）的15倍。

三峡工程蓄水后，三峡库区航道成为世界上通航条件最好、通过能力最大的山区航道。

长江上游航道梯级开发成就详见表1。

（2）港口发展

三峡工程蓄水后，库区港口水域、陆域面积及岸线长度约为成库前的2倍多，新建了一大批大型化、专业化、机械化的码头，港口货物吞吐能力和吞吐量大幅提高。以重庆市港口为例，2002年和2017年，港口货物吞吐量分别为3004万吨和19722万吨，新增5.57倍；港口集装箱吞吐量分别为8.75万标箱和128.9万标箱，新增13.73倍。三峡工程蓄水后，长江上游港口成为世界上发展速度最快、港口吞吐能力和吞吐量最大的世界内河山区河段港口。

（3）船舶发展

三峡工程蓄水前的2002年，航行川江的船舶总体看是吨位小、船龄大、船型多、设备老。三峡工程蓄水后的2017年，航行川江的船舶吨位大、船龄小、标准船舶多、专用船舶多、设备新。葛洲坝船闸过闸货船中，2002年和2017年比较，500吨级以下船舶占总艘次由58.95%降至4.02%，3000吨级至5000吨级的由0.61%升至25.12%，5000吨级以上的由0%升至37.12%。三峡工程蓄水后的2016年，川江大型豪华邮轮达45艘，邮轮最大吨位超过1万吨。三峡工程蓄水后，长江上游船舶标准化、大型化、专业化水平快速、大幅提高，长江上游航行的船舶成为世界上发展速度最快、货船平均吨位最大、客船和货船吨位最大的世界内河山区河段船舶。

（4）航运发展

三峡工程蓄水后，航运条件显著改善，水运优势充分发挥。川江巨大的水路运能、低廉的水路运价、强劲的水运需求、充足的水运货源，促使川江航运高速发展。三峡工程蓄水前2002年，葛洲坝过闸货运量只有1803万吨。三峡工程蓄水后的2017年，三峡船闸（三峡枢纽和葛洲坝枢纽相距仅38千米，两坝船闸历年过闸货运量统计数十分接近）过闸货运量达到12972万吨。15年时间，过闸船舶货运量新增6.10倍，这一发展速度，在世界内河船闸中位居第一。2017年，川江货运量在世界内河山区河段中位居第一。

（5）节能优势

三峡工程蓄水前的2002年，川江货船单位耗油量为7.6千克/千吨·千米。三峡工程蓄水后的2016年，该指标下降为1.7千克/千吨·千米。两相比较，川江货运船舶柴油单耗下降了78%。2017年，三峡船闸过闸货运量12972万吨，川江渝宜段（重庆朝天门至宜昌）660千米。按上述节油统计指标计算，2017年，仅川江渝宜段全年水路货船运输节约柴油50.51万吨。2017年，中国柴油全年平均单价为6500元／吨，按此计算，节约水路货运柴油成本32.83亿元。三峡工程蓄水后，长江渝宜段货船运输节能成就是巨大的，在世界内河山区河段中位居第一。

（6）环保成就

2008年，重庆市交通委员会在开展“三峡工程航运总结性研究”过程中，应用了“国家环保有关技术标准”，即长江货船每燃烧1吨柴油，排放二氧化碳3吨、二氧化硫0.0088吨、氮氢化合物0.0044吨、烟尘0.0022吨。按此标准计算，2017年与2002年比较，长江渝宜段货船运输减少排放二氧化碳151.53万吨、二氧化硫4445吨、氮氢化合物2222吨、烟尘1111吨。三峡工程蓄水后，长江渝宜段货船运输减排成就巨大，为“长江大保护”、建设“绿色长江”作出了巨大贡献。

表1 长江上游航道梯级开发成就统计表

（7）运价优势

三峡工程蓄水前，20世纪90年代，川江水路货运综合单价为0.035元/吨·千米。三峡工程蓄水后，2016年，川江干散货水运单价为0.015元/吨·千米。2013年，重庆水运各种货物综合平均运价约0.05元/吨·千米，大宗散货运价为0.025元/吨·千米。同期，铁路约0.18元/吨·千米，公路约0.5元/吨·千米。水运综合价格约为铁路的1/4、公路的1/10。

三峡工程蓄水后，川江水运的低价优势，对促进长江流域的经济社会发展贡献巨大。

二、世界其他三条航运大河的梯级开发和航运发展

（一）密西西比河干流上游航道的梯级开发

密西西比河是美国最长、流域面积最大的河流，也是世界大河之一。世界4条航运大河基本情况详见表2。

明利阿波利斯至河口的密西西比河为干流，全长2940千米。

表2 世界主要通航河流比较表

1930年和1937年，美国国会分两次批准密西西比河圣安东尼瀑布梯级至26号梯级的渠化建设工程，建设28个梯级。渠化工程从1930年至1940年10月，历时10年。此后，美国国会又批准建设了一个独立的27号梯级。工程于1946年7月开工，1964年建成，历时18年。

密西西比河从圣安东尼瀑布船闸到27号船闸，全长1077千米，航道最小水深2.74米，建有29个梯级，克服水头128米，共建设船闸36座（其中双线船闸7处，单线船闸22处）。船闸平面尺度有6种规格。船闸槛上水深为3.96米至4.66米。相邻船闸距离最小为15.5千米，最大为74.5千米，平均距离为38千米。

密西西比河水系的货物运输以船队为主。1979年，密西西比河水系货运量为5.83亿吨。1983年，密西西比河26号船闸（29个梯级中，从下往上第2个梯级的船闸）的年过闸货运量为7365万吨。

1964年至今，54年来，密西西比河从圣安东尼瀑布船闸到27号船闸1077千米河道上，拦河大坝、船闸和航道没有变化。

（二）伏尔加河干流航道的梯级开发和航运发展

伏尔加河是欧洲第一大河，全长3688千米。伏尔加河及其支流是俄罗斯最重要的内河航道。从上游至下游，通航期7个月至9个月。

1937年至1967年，伏尔加河干流自上而下，建成了伊万科夫、乌格里奇、雷宾斯克、高尔基、切博克萨雷、古比雪夫、萨拉托夫和伏尔加格勒等8座渠化枢纽。梯级最大水位落差27米（古比雪夫），最小为11米（伊万科夫）。伏尔加河干流可航行1万吨至2.5万吨级的船队。

1970年，伏尔加河航道网基本建成时，货运量达3.81亿吨，1973年该网货运量4.20亿吨，1988年该网货运量5.95亿吨。1988年该网货运量占全国内河货运量的50%，货物的平均运距为430千米。

（三）莱茵河干流上游航道的梯级开发和航运发展

莱茵河是纵贯中欧、西欧的一条重要河流，流经6个国家。莱茵河全长1320千米。莱茵河干流自巴塞尔以下为通航河段，通航里程860千米。

1932年至1978年，在上莱茵河段实施梯级开发，修建了10座大坝，建设水电站和船闸，用于发电和通航。这10座水电站从上游至下游依次是康斯、奥腾斯姆、费斯内姆、弗格尔格林、马科尔塞姆、莱瑙、盖斯特海姆、斯特拉斯堡、甘布斯海姆、伊费茨海姆。各级水电站的有效水头为10.60米至15.15米。每个梯级均建有双线船闸，双线船闸一大一小，船闸闸室平面尺度分别为185米×23米和185米×12米。此段航道最小水深2.5米。

2017年，莱茵河斯特拉斯堡船闸过闸货运量为799万吨。

三、世界四条通航大河干流航道梯级开发的发展比较

（一）通航建筑物的先进性和可靠性比较

1.先进性比较

据统计，三峡工程创造了100多项世界第一。三峡船闸是世界上级数最多、技术最复杂、水头最大的内河船闸，三峡升船机是世界上水头最大、载量最大的升船机。三峡船闸和升船机的科技水平被世界所公认。密西西比河、伏尔加河和莱茵河的船闸都是单级船闸，技术含量较低。三峡船闸和升船机的先进性优于其他3河船闸。

2.可靠性比较

三峡船闸年设计通航天数为335天，2015年、2016年和2017年实际通航天数分别为359天、359天和352天；年通航率（年通航率=实际通航天数/365）分别为98%、98%和96%；年通航保证率（通航保证率=实际通航时间/（年设计通航天数×22小时））分别为117%、117%、115%。

三峡船闸是5级船闸，任何一级船闸出故障，都会导致该线船闸停航，所以三峡船闸理论故障率高，可靠性低。密西西比河船闸、伏尔加河船闸和莱茵河船闸都是单级船闸，相对而言理论故障率低，可靠性高。从以上数据看，三峡船闸实际运行可靠性很高。

在中国国内，难以获得密西西比河船闸、伏尔加河船闸和莱茵河船闸这些数据。但能肯定，三峡船闸的运行可靠性位居世界内河船闸的前列。

（二）通航建筑物便捷性比较

长江、密西西比河和莱茵河有通航建筑物的河段全长分别为1077千米、1077千米、179千米；长江、密西西比河、伏尔加河和莱茵河通航建筑物级数分别为2级、29级、8级和10级。4条主要通航河流干流水利枢纽通航建筑物比较详见表3。

表3 世界主要通航河流干流水利枢纽通航建筑物比较表

从表3可以看出，长江的梯级数少、长河段过闸时间短（此处不计待闸时间，对此本文另述）、船舶连续航行距离长，而其他3河则反之。如果长江的梯级数和密西西比河相同，船舶要过29个梯级的船闸，后果不堪设想。

实践证明，长江宜宾至宜昌段除三峡河段（38千米）外，其他河段畅通无阻。长江通航建筑物的便捷性优于其他3河。

（三）通航建筑物货物通过能力和通过量比较

三峡船闸年货物通过能力和年货物通过量均大于12900万吨。密西西比河船闸、伏尔加河船闸、莱茵河船闸均小于此数。

三峡船闸是世界上货物通过能力和货物通过量最大的内河船闸。

（四）库区航道、港口和通航期比较

1.库区航道比较

三峡库区的航道最小水深为2.9米至4.5米，密西西比河库区为2.74米，伏尔加河库区为3.65米，莱茵河库区为2.5米。4河比较，三峡库区的航道最小水深最大。

2.库区港口比较

三峡库区的港口发展很快，仅重庆港2017年港口货物吞吐量就高达1.97亿吨、集装箱吞吐量128.9万标箱。密西西比河库区最大的港口圣路易斯港2009年货物吞吐量仅3130万吨，莱茵河库区斯特拉斯堡港2008年货物吞吐量仅900万吨。4河比较，三峡库区的港口发展速度最快，港口吞吐量最多。

3.库区通航期比较

长江船闸和库区、莱茵河船闸和库区通航期都是全年。密西西比河船闸和库区全年通航11个月，伏尔加河船闸和库区全年通航7至9个月。长江、莱茵河船闸和库区通航期高于另2河。

（五）坝区和库区航运发展比较

2017年，三峡船闸的过闸货运量为12972万吨。密西西比河26号船闸1983年为7365万吨。莱茵河斯特拉斯堡船闸2017年过闸货运量为799万吨。伏尔加河船闸过闸货运量低于密西西比河船闸。长江坝区和库区的航运发展优于其他3河。

（六）梯级开发后航运发展综合比较

1.长江梯级开发特点

长江船闸和升船机工程规模大、技术难度高、设备先进、运行可靠。长江水富至宜昌段梯级开发级数少，船舶连续航行距离长；通航建筑物线数（同一枢纽并排布置的通航建筑物数量）多，船闸平面尺度标准统一，货物通过能力大，货物通过量大。梯级开发后，库区航道、港口、船舶、航运、水上交通安全等方面改善大、发展快、效益高、潜力大、前景好。库区水运节能环保效益高。长江梯级开发经济效益、安全效益、环境效益和社会效益好。

2.密西西比河梯级开发特点

密西西比河梯级开发初期用10年建成28个梯级，建设周期短；梯级开发后期，1个梯级建了18年，建设周期长；梯级级数多，相邻梯级间距短，船舶连续航行距离短；船闸线数少，船闸平面尺度不统一，货物通过能力小。梯级开发后，初期航运发展速度较快。

3.伏尔加河梯级开发特点

伏尔加河梯级开发规模大，建设周期较短；梯级级数适度，相邻梯级间距较长，船舶连续航行距离较长；船闸平面尺度统一。梯级开发后，初期航运发展速度较快。

4.莱茵河梯级开发特点

莱茵河梯级开发建设周期长，时间跨度大；较短河段内梯级级数多，密度大，船舶连续航行距离短；船闸平面尺度不够统一。由于莱茵河较短，梯级开发后，库区航运发展速度一般。

5.梯级开发综合比较

总体上看，长江水富至宜昌段梯级开发布局合理，梯级级数适当；通航建筑物规模和能力大，满足阶段性航运需求；梯级开发促进了航运的高速发展；梯级开发的防洪效益、发电效益、航运效益、环境效益、生态效益显著；梯级开发促进了长江流域的经济和社会发展。密西西比河、伏尔加河和莱茵河梯级开发各有特色，受时代局限，从总体上看，比长江梯级开发逊色。

长江三峡—葛洲坝梯级开发是世界通航大河的成功典范。

四、结语

2003年至今，除少数时段外，三峡坝区通过能力不足的问题一直存在，且愈益严重。尽管采取了10多项提高船闸通过能力的措施，但是坝区待闸船舶数量过多，待闸时间过长的问题一直难以解决。国家有关部门预测，到2030年，三峡过坝货运需求将达2.26亿吨，2050年将达2.58亿吨。因此，解决三峡、葛洲坝的船舶过闸难、过闸慢问题，既是现实需要，也是长远需要。

长江三峡—葛洲坝的梯级开发，是世界通航大河梯级开发的成功典范。当前，三峡新通道和葛洲坝航运扩能工程的建设前期工作正在抓紧进行，并且得到相关地区、部门和行业的广泛拥护。若能建成，将充分发挥长江上游的航运潜能和航运效益，推动长江经济带快速发展，长江航运的发展空间将更加开阔。