基于通航流量标准应用的船舶过滩能力分析

◎ 杨孝作 长江三峡通航管理局

汛期，三峡-葛洲坝水利枢纽两坝间河段受河势地形及三峡电站调峰运行的影响，呈现山区河流特性，比降大，水流湍急，流态紊乱，泡漩横流丛生，通航水流条件差，船舶航行比较困难，通航安全受到威胁[1]。

为保障两坝间汛期船舶航行安全，经交通运输部批准《长江三峡-葛洲坝水利枢纽两坝间航道汛期通航流量标准》（JTS/T180-5-2020）（以下简称“20标准”）于2020年4月1日正式实施。“20标准”较2016年发布实施的通航流量标准（以下简称“16标准”）相比，控制标准充分考虑了船舶类型、满载排水量、航向、主机总功率以及单位功率装载量等因素，流量级别划分更精细。

2020年汛期，“20标准”正式应用实施的首个汛期，即面临长时间大流量的通航检验。通过分析“20标准”的实施对2020年汛期上行可通过船舶的影响，与“16标准”对比，“20标准”的实施既大幅提升可通行船舶艘次又能提高单个船舶载货量[2]。

为进一步验证通航流量标准实际应用效果，分析新增船舶过滩能力，本文开展了实船测试。

1.测试水域选取

三峡-葛洲坝两坝间航道，下起葛洲坝枢纽三江航道上游王家沟，上至坝河口重件码头，长约38km，大部分处于西陵峡峡谷河段，滩险流急，主要险滩有水田角、喜滩、大沙坝、偏脑、石牌、南津关,俗称“四滩一弯一关”。两坝间航道的“四滩一弯一关”是船舶航行安全风险最高水域。特别是“四滩”航段，在汛期比降大，流速快，通航条件差，常出现船舶“爬不动”风险隐患。

其中，水田角滩段是两坝间典型的洪水急流滩，自入口处逐渐收缩，并形成滩口断面较窄仅380m宽的束窄段，其下又突然展宽，突扩至650m。

喜滩以及大沙坝滩段，航道顺直，岸线不整齐，航道狭窄，最窄河宽仅260m，局部比降大，滩口水流湍急。

偏脑滩段，中、枯水期水流平缓，航行条件尚可，洪水期流速、比降陡增，船舶（队）航行条件异常困难。

由于开展测试时下泄流量在25000m³/s左右，偏脑滩段水流较平缓，航行条件尚可，因此本文从中选取滩段流速快、比降大且滩势恶劣的大沙坝、喜滩、水田角作为测试数据重点采集水域。

2.测试船舶选取

通过对比“20 标准”和“16 标准”，部分船舶在“16标准”出于相同流量下在两坝间航行受到限制，而“20标准”中这些船舶可以以更大的单位功率装载量通过两坝。本文从2021年汛期申报过闸船舶中，选取在当前流量下满足“20标准”而不满足“16标准”的新增的具有代表性可通行船舶（如表1所列）进行航行状态分析，所选4艘船舶均为上行船舶。

表1 新增可通行船舶（部分）

3.重点水域船舶航行状态分析

通过选取新增可通行的4艘具有代表性船舶开展实船航行测试，采集其上行通过大沙坝、喜滩、水田角等险滩段的相关数据，分析其航行状态，检验其过滩能力。

学生动手操作后，师生一道总结得到判定方法2：两角及其夹边分别相等的两个三角形全等(简写为：“角边角”或“ASA”).判定方法3：两角分别相等且其中一组等角的对边也相等的两个三角形全等.(简写为“角角边”或“AAS”)

（1）船A航行状态分析。

①“船A”在大沙坝航行时，最小航速为6.1Km/h，最大航速为9.3 Km/h，平均航速为7.4Km/h；航向随时刻变化情况如图2所示。

图1 “船A”在大沙坝航段航速变化

图2 “船A”在大沙坝航段航向变化

图3 “船A”在喜滩航段航速变化

②“船A”在喜滩航行时，最小航速为4.6Km/h，最大航速为10.6 Km/h，平均航速为6.8Km/h；航向随时刻变化情况如图4所示。

图4 “船A”在喜滩航段航向变化

③“船A”在水田角航行时，最小航速为4.4Km/h，最大航速为10.0Km/h，平均航速为6.4Km/h；航向随时刻变化情况如图6所示。

图5 “船A”在水田角航段航速变化

图6 “船A”在水田角航段航向变化

图7 “船B”在大沙坝航段航速变化

（2）船B航行状态分析。

①“船B”在大沙坝航行时，最小航速为6.5Km/h，最大航速为9.3 Km/h，平均航速为7.2Km/h；航向随时刻变化情况如图8所示。

图8 “船B”在大沙坝航段航向变化

②“船B”在喜滩航行时，最小航速为4.1Km/h，最大航速为9.6 Km/h，平均航速为6.4Km/h；航向随时刻变化情况如图10所示。

图9 “船B”在喜滩航段航速变化

图10 “船B”在喜滩航段航向变化

③“船B”在水田角航行时，最小航速为3.7 Km/h，最大航速为10.7Km/h，平均航速为7.3Km/h；航向随时刻变化情况如图12所示。

图11 “船B”在水田角航段航速变化

图12 “船B”在水田角坝航段航向变化

（3）船C航行状态分析。

图13 “船C”在大沙坝航段航速变化

图14 “船C”在大沙坝航段航向变化

②“船C”在喜滩航行时，最小航速为5.9Km/h，最大航速为10.9Km/h，平均航速为7.2Km/h；航向随时刻变化情况如图16所示。

图15 “船C”在喜滩航段航速变化

图16 “船C”在喜滩航段航向变化

③“船C”在水田角航行时，最小航速为6.1 Km/h，最大航速为10.7Km/h，平均航速为7.9Km/h；航向随时刻变化情况如图18所示。

图17 “船C”在水田角航段航速变化

图18 “船C”在水田角航段航向变化

图19 “船D”在大沙坝航段航速变化

（4）船D航行状态分析。

①“船D”在大沙坝航行时，最小航速为8.7 Km/h，最大航速为10.4Km/h，平均航速为9.2Km/h；航向随时刻变化情况如图20所示。

图20 “船D”在大沙坝航段航向变化

图21 “船D”在喜滩航段航速变化

②“船D”在喜滩航行时，最小航速为8.0Km/h，最大航速为10.9Km/h，平均航速为9.6Km/h；航向随时刻变化情况如图22所示。

图22 “船D”在喜滩航段航向变化

图23 “船D”在水田角航段航速变化

③“船D”在水田角航行时，最小航速为6.7 Km/h，最大航速为11.9Km/h，平均航速为9.0Km/h；航向随时刻变化情况如图24所示。

图24 “船D”在水田角航段航向变化

4.结论

（1）本文通过实船测试的方法，对新增可通行船舶进行了测试，验证了“20标准”应用后新增可通行船舶过滩能力，从而证明了“20 标准”适用于两坝间航道交通组织。

（2）通过观测船舶状态、收集航行数据发现，新增可通行船舶在水田角滩段航行时，航速普遍较小于喜滩和大沙坝水域，而且“船B”在水田角航行时，最小航速为3.7Km/h，低于海事部门规定安全航速4Km/h。

（3）建议通航管理部门加强对两坝间航道新增可通行船舶的航行监控，特别是下泄流量超过25000m3/s后，加强对上行通过水田角等险滩船舶的安全监控。