通过增加航道水深提升三峡及葛洲坝枢纽通过船舶货物装载率的措施研究

王晓春

（长江三峡通航管理局，湖北 宜昌 443002）

船舶货物装载率是指货船最大参考载重吨利用率。三峡及葛洲坝枢纽是长江黄金水道上的关键节点，在保障安全的前提下提升通过三峡及葛洲坝水利枢纽船舶的货物装载率，既有利于进一步发挥两坝枢纽的通航效益，同时也有助于提升长江航运物流效率。

1 三峡及葛洲坝枢纽通过船舶货物装载率现状

三峡枢纽通航建筑物包含三峡船闸和三峡升船机，三峡船闸自2003 年开始试通航，三峡升船机自2016 年试通航。葛洲坝枢纽通航建筑物包含葛洲坝一、二、三号船闸，船闸自1981 年开始通航。

图1 葛洲坝枢纽通航建筑物布置图

两坝枢纽通过船舶货物装载率具有如下特点：

1.1 船舶货物装载率发展变化

长江干线船舶货物装载率与沿江水运物流需求、干线航道水流条件、船舶大型化及航运企业生产组织等因素密切相关。自三峡及葛洲坝枢纽运行以来，其通过船舶年平均货物装载率整体呈增长趋势。2007 年以前，两坝枢纽通过船舶年平均货物装载率在60%以下，2007-2009 年，三峡水库蓄水、上游航道条件改善，两坝枢纽通过船舶年平均货物装载率由60%左右快速增长至75%左右。2010-2013 年，船舶大型化趋势明显，主要受吃水控制标准限制，两坝枢纽通过船舶年平均货物装载率略有下降，由70%下降至65%左右。2013 年以后，主要两方面的原因使两坝枢纽通过船舶年平均货物装载率再次开始逐年上升，一是三峡河段船舶控制吃水标准提升，主航道船舶控制吃水由3.3m 提升至4.3m，同时自2017 年开始，枯水期葛洲坝三江引航道实施动态吃水，最大限度地合理利用航道水深；二是西南经济快速增长，船舶上下行货物装载率逐步平衡，在船舶过坝的供需矛盾日益突出的情况下，船舶过坝生产组织不断优化。目前两坝枢纽通过船舶年平均货物装载率基本保持在71%～73%。

1.2 船舶货物装载率月度分布

近年来，主要受航道水深变化影响，两坝枢纽通过船舶月度平均货物装载率存在较明显差异。每年1～3 月，属于长江上游来流量较少月份，两坝枢纽通过船舶月度平均货物装载率基本保持在 71%～72%左右。3 月以后，长江上游来流量逐渐增大，三峡水库也进入水位消落期，三峡下泄流量也逐步增加，两坝枢纽通过船舶月度平均货物装载率提高至74%以上，主汛期略有下降。10 月以后，长江上游来流量逐渐减少，长江进入枯水期，两坝枢纽通过船舶月度平均货物装载率逐步下降至71%左右。

1.3 两坝枢纽通过船舶货物装载率相关性

三峡及葛洲坝枢纽通航建筑物联合调度，匹配运行，因而在通过船舶货物装载率方面具有强相关性。由表1 可知，除三峡船闸运行前期，三峡枢纽通过船舶货物装载率略小于葛洲坝枢纽，自2007 年起，两坝枢纽通过船舶货物装载率基本一致。

表1 三峡及葛洲坝枢纽通过船舶年平均货物装载率

2 三峡及葛洲坝枢纽通过船舶货物装载率提升的瓶颈

2.1 船舶吃水控制标准

三峡及葛洲坝枢纽船舶吃水控制标准见表3：

表3 三峡及葛洲坝枢纽通过船舶吃水控制标准

2.2 船舶吃水分布

近年来，三峡及葛洲坝枢纽通过船舶吃水分布基本一致，其具体分布情况如表4：

表4 三峡及葛洲坝枢纽通过船舶吃水

随着船舶大型化发展，船舶满载吃水也逐年增大，2021 年，两坝枢纽通过船舶满载吃水在3.5m 及以上的艘次占比已近90%，满载吃水在4.3m 以上的接近50%。两坝枢纽通过船舶实载吃水在3.5m 以下的艘次约占30%，其中约17%满载吃水超过3.5m，而实际吃水在3.5m 以下。由于船舶控制吃水标准限制，无实载吃水超过4.3m 船舶通过两坝枢纽。

2.3 两坝枢纽通过船舶吃水提升限制

根据近年来两坝枢纽通过船舶货物装载情况分析，吃水控制标准和航道水深是影响船舶货物装载率提升的两个重要因素。基于通航安全考虑，根据已有研究成果，两坝枢纽船舶控制吃水标准目前暂无提升至4.3m 以上的可能性。

同时，分析表3 可知，枯水期葛洲坝二、三号船闸是两坝枢纽通过船舶货物装载率提升的瓶颈段。根据《三峡（正常运行期）—葛洲坝水利枢纽梯级调度规程》（2019 年修订版），葛洲坝枢纽三江下引航道庙嘴段最低通航水位按39.0m 控制，枯水期实际航道水位在39.2m～39.5m 变动，枯水期三江引航道虽实施了船舶动态吃水控制，在保障安全的前提下，最大限度地利用了航道水深，但船舶吃水控制标准一般在3.5m 左右，远小于4.3m。

3 优化提升对策

由以上分析可知，增加枯水期三江下引航道水深，可提高两坝枢纽通过船舶货物装载率，进一步提升枢纽运行效益。基于目前枢纽设施现状和长江干线上游梯级枢纽建设运行情况，可通过两种途径增加枯水期三江下引航道水深。

3.1 增大三峡枢纽枯水期下泄流量

长江上游水电站等水利枢纽分布较多，其中，主要由6 座大型水利枢纽调蓄对长江上游水资源运用影响较大，除三峡及葛洲坝枢纽，另4 座由上至下分别为乌东德水电站、白鹤滩水电站、溪洛渡水电站、向家坝水电站，这6 座水利枢纽将长江上游分割为梯级水库群。自2021 年6 月白鹤滩水电站首批机组发电后，6 座枢纽已全部投入运行，根据有关梯调规程，6 座枢纽联合调度，在其正常运行期，通过优化调度可使枯水期葛洲坝下泄流量进一步提高，其提高量可大于720m3/s。

枯水期，葛洲坝枢纽下泄流量一般在5500m3/s 左右，下泄流量提高720m3/s，葛洲坝枢纽下泄流量将达到6200m3/s 左右。三江下引航道庙嘴段水位流量满足下图拟和关系，当葛洲坝枢纽下泄流量达到6200m3/s左右时，三江下引航道航道最小水深可由39.2m 提升至39.5m，按照目前长江干线船舶吃水控制相关管理规定，枯水期通过三江引航道船舶控制吃水标准可提升0.3m，达到3.8m 左右。葛洲坝二、三号船闸通过船舶吃水相应提高，船舶货物装载率进一步提升。

3.2 降低三江下引航道底部高程

葛洲坝枢纽三江下引航道设计航道底部高程为34.5m，实际维护高程为35.0m，葛洲坝二号船闸下人字门门槛高程34.0m，相同水位条件下，引航道和船闸允许通过船舶吃水不同，当三江下引航道水位较低时，航道通过能力不满足船闸运行需要。通过工程措施挖深三江下引航道，使其全年维护水深达到4.5m 的要求，三江下引航道通过船舶吃水控制标准可提高至全年4.3m。

4 提升效益估算

过坝船舶吃水与其货物装载吨位存在对应关系，根据经验估算，吃水提高0.3 米，其装载吨位平均增加约225 吨，按照葛洲坝船闸近年来通过船舶艘次情况，枯水期两坝枢纽可提高货物通过量约160 万吨。目前，两坝枢纽通过船舶货物承运价格约45 元/t，因此，吃水提高0.3 米可产生直接经济效益约为0.73 亿元。

通过实施工程措施提升三江下引航道船舶吃水控制标准，按照表2 可估算出，工程实施后，枯水期两坝枢纽通过船舶货物装载率可提升至76%左右，其货物通过量可增加约700 万吨，产生直接经济效益约为3.2亿元。

5 结论

（1）通过三峡及葛洲坝枢纽船舶货物装载率存在月度不均衡情况，受航道水深影响，枯水期，两坝枢纽通过船舶货物装载率较低。

（2）枯水期葛洲坝三江下引航道是三峡及葛洲坝枢纽通航的瓶颈段，提升枯水期葛洲坝三江下引航道水深，能够有效提升两坝枢纽通过船舶货物装载率和货物通过量。

（3）通过优化长江干线梯级枢纽群联合调度的管理措施和降低三江下引航道底部高程的工程措施，可实现提高两坝枢纽通过船舶货物装载率的目的，措施实施后，两坝枢纽货物通过量可增加160～700 万吨，产生直接经济效益约为0.73～3.2 亿元。