皮带机在金沙江翻坝转运体系应用的可行性研究

曾崇勇 陈作强 徐超炎 虞霏

（1.四川省港航投资集团有限责任公司，四川 成都 610000；2.四川江源工程咨询有限公司，四川 成都 610000）

0 引言

金沙江位于长江上游，流经青海、西藏、云南、四川4省、自治区，全长2308km，占长江总长度的三分之一。金沙江下游攀枝花-水富段长约800km，共规划建设向家坝、溪洛渡、白鹤滩、乌东德四级大型水电枢纽；其中，向家坝、溪洛渡水电站分别于2012年10月和2013年6月蓄水发电，乌东德、白鹤滩水电站分别于2020年6月和2021年6月实现首批机组发电。随着首尾相连的四级枢纽陆续建成蓄水，金沙江攀枝花至水富段即将实现全段渠化，形成约734公里的库区深水航道，彻底改变该段航道比降大、险滩多、流态复杂等天然不足的状况，为发展金沙江下游航运、将长江黄金水道从宜宾（水富）延伸至攀枝花带来了千载难逢的机遇。

为实现金沙江下游各梯级库区航道的互联互通，降低物流成本、提升航运效益，翻坝转运系统规划建设将是近期航道资源开发的主要内容。在白鹤滩、乌东德水电站核准意见中，明确了近期通过翻坝运输、远期通过通航建筑物贯通航道的建设方案，并提出了三同时（同时设计、同时建设、同时投运）的要求。另外，国家发改委2017年3月《研究讨论金沙江下游航运发展有关问题的会议纪要》中，明确要求“须进一步优化乌东德、白鹤滩水电站翻坝转运设施建设方案，与电站同时建设、同时投运；加快研究并启动溪洛渡梯级电站翻坝转运设施建设；认真研究新建翻坝转运设施运营管理模式。”因此，从国家部委层面一直十分重视金沙江下游航道建设和航运发展。

目前，金沙江下游翻坝转运设施建设已纳入国家及四川省十四五综合交通发展规划，启动在即。而当前的翻坝转运系统建设方案尚不成熟，特别是翻坝转运工艺的选择对翻坝系统的建设方案、运营成本及运量发展均有重大影响，并最终影响金沙江下游800km黄金水道的功能发挥。为了选择更好的运输工艺服务于金沙江翻坝转运体系，本文在综合分析运量、地形地质、水位变幅等条件下，对比规划的公路翻坝运输方案，针对“输送量大、维护方便、成本低、通用性强”的皮带机翻坝转运方式进行初步研究，分析其技术可行性及经济合理性，为将来金沙江下游翻坝转运体系的建设工作提供参考。

1 金沙江运量需求情况

近10年来，四川省交通运输厅、交通运输部规划研究院、长江航运规划发展研究中心、国家发展改革委综合运输研究所等机构对金沙江过坝运输货运量进行了分析预测，主要成果见表1。

表1 金沙江下游电站枢纽水运需求预测既有成果汇总表

各单位预测2030年水运需求基本在2000~3000万t左右，这个预测量在一定程度上反映了金沙江航运的巨大需求。但从过去的经验教训，特别是三峡的案例看，我们的预测往往是偏小和估计不足的，还需要从预测的前提及边界等条件进一步厘清深化。作为资源富集的金沙江下游地区，有大量适宜水运的大宗货源。根据多次调研工作，攀枝花市铁矿石每年实际开发6000万t，自身消化3000万t，有一半要外运，向家坝库尾雷波县洋丰化工厂，年产110万t磷肥，原料需磷矿石220万t、硫磺40万t，另外还有150万t渣料，都非常适宜通过金沙江航运进出，看似110万t的产品，但运输需求却是500万t，而类似规模的企业仅雷波县就有5家。这些实例说明，金沙江下游航运巨大需求潜力的充分发挥，在很大程度上取决于金沙江航道自身建设标准和规模，同时还取决于翻坝运输体系的运输能力。

2 规划的公路翻坝转运方案及存在的问题

2.1 乌东德翻坝转运方案

乌东德翻坝转运设施规划以右岸布局为主，即上游右岸洪门渡码头和左岸河门口码头组合+洪门渡至普渡河口码头翻坝转运公路+坝址下游右岸普渡河口码头，坝下左岸花地坪子码头作为补充，乌东德翻坝码头布置如图1所示。坝址上游、下游码头各布置6个3000t级泊位、设计年通过能力均为480万t。

图1 乌东德翻坝码头布置

右岸翻坝公路方案：上下游码头通过右岸翻坝公路连接，翻坝转运里程46.8km。其中新建段起点接阿巧沟大桥下游桥头，路线沿金沙江右岸岸坡布设，依次经过半山、阿角岔、倮佐、火头田、小田坝及韭菜地等地，长约24.2km，终点接下游右岸普渡河河口翻坝码头。新建段长约33.3km。翻坝转运公路等级采用二级标准建设。

左岸沿江公路方案：新建段起点接乌东德大桥左岸桥头，路线沿金沙江下游依次经过上韭菜地，之后路线向东南方向经过豹子沟、小官田沟等地，随后在大坪子附近经过法期滩、大岩脚等地，与下游左岸花地坪子翻坝码头相接。左岸沿江公路方案新建路线全长约30.9km。

2.2 白鹤滩翻坝转运方案

白鹤滩翻坝转运设施规划实施左岸布局为主方案，即坝址上游翻坝码头布置于白鹤滩港址，坝址下游翻坝码头实施白石滩和山江乡港址组合布置，规划右岸坝上棉沙湾、坝下蒋家沟码头作为补充，白鹤滩翻坝码头布置如图2所示。

图2 白鹤滩翻坝码头布置

坝址上游码头白鹤滩码头布置7个3000t级泊位，设计年通过能力560万t；坝址下游码头白石滩码头和山江乡码头共布置8个3000t级泊位，设计年通过能力740万t。

左岸翻坝公路方案：左岸翻坝转运里程39.62km，其中利用现状道路5.7km，改建公路12.0km，新建公路8.08km，新建桥隧13.84km。上游白鹤滩港址至下游白石滩港址长26.90km。翻坝转运公路等级采用三级标准，根据区域发展情况可按照二级公路设计建设。

右岸翻坝公路方案：白鹤滩水电站专用公路连接上游棉沙湾翻坝码头和下游蒋家沟翻坝码头，总长51km，其中新建改建41km，按二级公路标准规划建设。

2.3 溪洛渡翻坝转运方案

溪洛渡枢纽翻坝转运设施实施左、右岸翻坝设施组合布局方案。左岸坝址上游金沙口港区＋左岸沿江公路＋坝址下游新街码头；右岸坝址上游马家河坝+右岸翻坝公路+坝址下游佛滩码头。溪洛渡翻坝码头布置如图3所示。

图3 溪洛渡翻坝码头布置

坝址上游码头金沙口码头距溪洛渡坝址上游7.5km处，规划共布置10个3000t级泊位，形成通过能力1200万t；马家河坝码头规划布置6个3000t级泊位，形成通过能力600万t。

坝址下游码头新街码头位于溪洛渡坝址下游19km处，规划布置12个3000t级泊位，形成通过能力1400万t；佛滩码头位于溪洛渡坝址下游12km处，规划布置6个3000t级泊位，形成通过能力600万t。

溪洛渡翻坝转运上下游码头通过左岸和右岸翻坝公路和下游溪洛渡永久大桥连接。左岸翻坝公路起点金沙口港区，终点新街港区，线路长23km，均为利用现状道路。右岸翻坝公路起点为马家河坝港区，终点为佛滩港区，长约12.6km。

2.4 向家坝翻坝转运方案

向家坝枢纽翻坝转运设施实施左、右岸翻坝设施+升船机组合布局方案。翻坝码头港点共有9处，分别为：楼东、凉水井、大湾头、新滩坝、烧瓦沱、豆坝、水富、小岸坝、三块石码头。2018年建成的向家坝电站1座一级升船机，可通过2×500t一顶二驳船队，设计单向过坝运量254万t。向家坝翻坝码头布置如图4所示。

图4 向家坝翻坝码头布置

坝址上游左岸码头规划建设16个3000t级泊位，设计通过能力1650万t；右岸码头规划布置11个3000t级泊位，设计年通过能力1300万t。

坝址下游左岸码头规划建设12个3000t级泊位，可形成1400万t通过能力；右岸码头规划布置18个3000t级泊位，年通过能力1350万t。

向家坝上下游翻坝码头通过左岸和右岸翻坝公路连接。左岸翻坝公路起点楼东码头，经楼安路、对外交通专用公路、宜安路，终至豆坝码头，线路长约30km。右岸翻坝公路起点为大湾头平，经地方还建公路、右岸进场公路、横江翻坝转运大桥、宜水路，终至华龙码头，长约22km。

2.5 规划的公路转运方案存在的问题

由以上资料可知：乌东德右岸翻坝公路长约24.2km，左岸沿江公路长约30.9km；白鹤滩左岸翻坝公路长约39.62km，右岸翻坝公路长约51km；溪洛渡左岸翻坝公路长约23km，右岸翻坝公路长约12.6km；向家坝左岸翻坝公路长约30km，右岸翻坝公路长约22km。如此长度的翻坝公路，无论是建设还是运营均存在较大的难度。

翻坝转运体系在4个梯级建成通航建筑物前，需承担800km黄金水道沿线资源的过坝需求，运输量大，规划的公路翻坝运输存在车辆拥堵、通过能力有限等缺陷；且由于金沙江两岸地形陡峭、地质条件较差，翻坝道路需满足大车通行的线形要求，建设难度大，投资高；现状规划的上下翻坝码头距离坝址较远，运输成本较高。因此单一的公路翻坝在保障运力、发挥水运优势方面尚存在不足，有进一步研究采用皮带机运输的必要性。

3 皮带机翻坝转运方案的初步分析

3.1 方案设定

鉴于向家坝建成较早，航运发展较快，本文以向家坝翻坝为例布置皮带机输送方案，选择左岸距坝较近的凉水井、烧瓦沱分别为上、下翻坝码头。皮带机翻坝运输方案布置尾部位于向家坝上游凉水井新建码头，平面上经过四个水平逆时针转弯，立面上经历3个较大型山梁，3个山谷到达下游烧瓦沱码头，水平长度约7.5km，运输总高差为148m。预计需开挖隧道750m左右，地面挖槽总长度为600m左右。向家坝皮带机翻坝运输线路布置如图5所示。

图5 向家坝皮带机翻坝运输线路布置

3.2 技术可行性分析

（1）从技术上来看，国内外在皮带机的应用上已相当成熟，加上近年来对产品的不断改进，管状带式输送机或空间转弯曲线带式输送机能够很好地适应地形复杂、转弯多、立面起伏大的特点，带速可达5m/s，上、下行倾角可达20°以上，能够很好地适应金沙江两岸地形。

（2）从输送能力上看，目前皮带机运量可达5000～9000t/h，按每年300d，每天10h计算，年输送量可达1500～2700万t，满足通过能力的需求。

（3）从环保上来看，目前皮带机技术已采用管式输送型式，货物在运输途中基本封闭于管道中，避免散货扬尘等污染。

表2 管式皮带机参数表

3.3 经济合理性分析

输送线路总长7.5km，其中隧道750m，开挖明槽600m，剩余部分按照间隔24m设置一组支架，共计246组支架。考虑征地、隧道、明槽、基础及皮带机输送设备，匡算每公里投资约2000万元，总投资约1.5亿元；考虑人工、部件维护、电费等，后期运行费用约0.4元/（t·km），在经济上较公路运输仍具有较大优势。

4 结束语

金沙江水路运输翻坝转运设施建设在即，但针对主要翻坝货种的转运工艺尚缺乏深入研究，单一的公路翻坝运输体系难以充分发挥出水运优势。本文从运量数据、公路翻坝的弊端入手，依托具体项目上皮带机翻坝工艺应用实例分析其技术可行性及经济合理性，基于环保和经济原则，提出在金沙江下游各枢纽采用皮带机翻坝转运工艺方案建议，期待在即将开展的翻坝运输体系建设中参考采纳。本文仅针对金沙江下游采用皮带机翻坝运输工艺的必要性和可行性进行初步分析，实际应用中尚需结合码头选址、皮带机特性等因素进一步具体分析。