既有条件下打造方城垭口运河的可行性

王 冬 王宇航

(1.东港市大顶中学，辽宁 丹东 118304；2.成都理工大学工程技术学院，四川 乐山 614000)

1 方城垭口运河选线

方城垭口运河，估计甫一开通，运力立马饱满，故以500 t级设计就有点先天不足，航道应直接按照3000 t级来规划，船闸按照500 t级双线设计(社旗端船闸可预留四线船闸位置)。为了保证建成后的运河水源不因人为操作失误导致跑漏，在航道两端各设置一道橡胶坝(橡胶坝顶高最低3 m，汛期可注水到高度6.5 m以保存临时水源)。设定航道底面绝对保持在海拔110 m，形成航道3 m死水位。因而免去了因船舶需升升降降而再次设置船闸和补水设施的麻烦，以及频繁开启闸门的操作，一次投资永久受益。

图1 方城垭口运河选线图

按照既有河流选线加宽比较合理，同时避开村庄，避免拆迁民房，尽量使用河谷与空地。方城垭口运河选线如下。

表1 方城垭口运河开挖量估算及船闸预设计

本计划总开挖量在0.9823亿m3，按照45元/m3的挖土费用计算需花费44.2036亿元。开渠地表征地面积(含原有河流面积)合609 hm2，以90万元/hm2计，征地费用5.5亿元。

3 m高橡胶坝设置在A(社旗县端)、K(燕山水库端)两测量点处，紧靠橡胶坝前方10 m设置一道船闸(船闸开闭不碰触前拱形橡胶坝体)，在该船闸上游240 m(下游250 m)处各再设一道船闸，三道船闸一组。三道船闸顶端高程120 m。以A点处船闸为例介绍船舶上行过程。该点三道船闸依次命名A1、A2、A3。船舶过A1闸门进入第一闸室，关闭A1、A3闸门，两闸室同时注水到115.3 m，船舶过橡胶坝进第二闸室，关A2闸门，一二闸室泄水降低水位，开A1、A3闸门，已进入航道的船舶上行；下一班待上行的船舶准备过A1闸门……船舶完成一次过闸任务，需要用水量(240 m×2+10 m)×23 m×2.3 m=26000 m3，每天按照过闸30班次计、双线，A点处船闸每天用水156万 m3。按照南阳地区气候，每年夏秋季180 d可通航，半年过闸用水量2.80亿m3。这些水引自鸭河口水库，在A点附近建造Φ600 m×H15 m蓄水塔为船闸供水，从鸭河口水库坝前埋设Φ7 m的高压混凝土管道40 km引水到蓄水塔。同理，在K点(燕山库口300 m处)处建设Φ400 m×H15 m蓄水塔，水源来自燕山水库，利用夜间峰谷电力提水储存于蓄水塔备用。

前述提到的运河航道，A-K间大约有50.5 km，运行前需要补水到113 m，补水量50.5 km×72.5 m×3 m=1098万m3，这些水可以由赊店镇上游的潘河回水提供；可以由燕山水库西蓄水塔提供；更甚至可以由当地自然降雨，由两侧山体自然汇集雨水而成。

据统计，方城地区年均降水量803.9 mm，如果按照如上叙述在图中社旗点与燕山水库间有一条运河，根据地形条件，理论上估计这些降水都将汇集于运河内，但实际中确实这样吗？根本不可能！只有集中的、大的降雨才有可能汇集成流。据2020年方城地区统计，只在7月份有一次超过190 mm的降雨，并且估计有60%的自然沉降，假使另40%都能集中汇流进运河，将有水量1.925亿m3。假若这些雨水都通过ABC处闸门被逼进燕山水库……东部的燕山水库37.3km2，水面将增加5.16 m，而此时燕山水库水位也就在111.16 m，大大低于大坝坝顶高程117.8 m，完全在风险可控之内。而这些雨水如果仅用于社旗端过闸消耗，理想情况下，可以使用124 d。就是说一次大的降雨就够4个多月的过闸水量。或者说从七月份某次大雨后，船舶过方城垭口运河可以不再使用鸭河口水库的来水。

2 燕北运河

对于图中的脱脚河水库或社旗端河道水库，都可以作为预案，待正式立项再做讨论。即使在戈湾上游建设新的平原水库，可能所有雨水也无法全部收集，如果顺唐河而下，可能又增加了唐河的防汛负担，不如再往东北就势打通运河沟通澧河(简称燕北运河)。

图2 燕北运河500 t级航道走向

对于汛期，方城垭口运河除因汛期能够尽力收集的降水外，其余均通过燕北运河送往澧河流域(远景必定是该运河一直向北打通进入黄河)。一旦遇到旱季年景，社旗县方向可由鸭河口水库为主，望花亭水库为辅，共同完成船舶翻坝补水任务；而东部燕山水库如果水源不足，可从板桥水库打通隧道，引水补足。

方城垭口也称风口，当地布置了大量的风力发电机，划分电力用于从燕山水库提水至蓄水塔，用于船舶翻过橡胶坝。山水汇集过程中有可能将泥土草屑等带入运河内，堵塞运河，都能简单解决，不再赘述。

不要担心建成后的方城垭口运河因水少耽误运营。引江补汉已经到了丹江口下的潘家岩，如果方城运河社会效益可观，长江水也不在乎再向东走个百十公里……甚至可以有一条线路从三峡左岸的第二船闸配套蓄水库——驼峰水库(最低点海拔230 m)引出直送社旗县(下载点海拔110 m，距离350 km，流量60亿m3)，利用燕北运河直送黄河……或者新建西岭峡水库120 m高程大坝，阻拦江水以隧道送荆门，沿武当山山脚浅埋地下涵管抵达襄阳，再转东过汉江沿南阳盆地南坡凿渠到达水台子，建三级渡槽，提水到社旗……

整条运河深度都在10 m开外，完全大于500 t级内河船舶的8 m净空要求，因此不会因运河的开凿打乱地方陆路原有格局，无非是增加了几座桥。可以就势在新开桥头增加观光台，或者在运河旁开辟新的观光道，带动地方发展旅游，搞活经济。据说中国要为挪威修建船用隧道，不如先在这里打个样，以增加说服力。选择本规划中D-E-F 3点间打通双线隧道。每条隧道宽度35 m，高度12 m，长度在5 km。

希望共同完成方城垭口运河这一历史难题，助力中国碳达峰更上一层楼。