三峽及葛洲壩船閘 單向同步進(jìn)出閘與導(dǎo)航靠船設(shè)施布置

齊俊麟 劉振嘉 冉曉俊 程升鵬 阮榮斌

摘 要：三峽及葛洲壩船閘目前采用單向同步進(jìn)出閘運行方式，該方式在正常通航條件下、大風(fēng)大霧通航條件下的通航調(diào)度和船閘運行對船閘上、下游導(dǎo)航靠船設(shè)施布置提出了新的要求。本文針對船舶單向進(jìn)出閘條件下導(dǎo)航靠船設(shè)施布置提出了建議方案和措施，為最大限度地提高兩者之間的匹配和適應(yīng)程度，提高船閘運行閘次和通過能力，以及三峽新通道的建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：單向;同步;進(jìn)出閘;導(dǎo)航設(shè)施

中圖分類號：U64? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）08-0016-04

三峽及葛洲壩船閘航運需求持續(xù)增長，單向通過量在2011年突破億噸，提前19年達(dá)到設(shè)計通過能力。根據(jù)近年來的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，三峽船閘過閘船舶平均待閘時間超過40h，船閘有限通過能力與船舶過閘需求的之間的矛盾日益突出。為提高船閘通過能力，三峽通航管理單位根據(jù)過閘船舶、船閘運行和通航調(diào)度的特點，在確保通航安全的前提下，實施了一系列管理或技術(shù)措施，如船舶單向同步進(jìn)出閘縮短過閘時間、提高船閘檻上水深利用水平、優(yōu)化船舶調(diào)度排擋等，在取得顯著效果的同時，相關(guān)通航要素的變化對導(dǎo)航靠船設(shè)施的布置提出了新的要求。

1船閘實際運行特點

1.1單向運行為主

正常情況下，三峽及葛洲壩船閘采用單向運行方式，即北線船閘上行，南線船閘下行，通常情況下在引航道內(nèi)一般沒有會船的要求，只有在遇到上、下游通航船舶數(shù)量不匹配，或一線船閘檢修、另一線船閘運行等特殊情況下才采用換向運行。換向運行時仍然屬于單向運行，船舶需要在引航道內(nèi)會船。

1.2過閘船舶同步進(jìn)出閘

三峽及葛洲壩船閘過閘船舶實際目前以單船組合過閘為主，其中95%過閘船舶為自航單船，與設(shè)計考慮的萬噸級船隊不同。為適應(yīng)單船過閘需要，讓單船過閘最大程度地接近或模擬“船隊”過閘方式，通航管理單位不斷優(yōu)化船舶過閘流程，在確保安全的前提下，逐步采用了過閘船舶同步進(jìn)出閘方式，即將尺度相近且排擋位置處于同一排的船舶作為一個單元，同時完成進(jìn)出閘或移泊的一種方法。

過閘船舶同步進(jìn)出閘調(diào)度需要利用適當(dāng)長度導(dǎo)航墻作為待閘設(shè)施，形成儲備閘次，借助船閘監(jiān)控系統(tǒng)、測速測距系統(tǒng)等現(xiàn)代化裝備和手段，對過閘船舶按調(diào)度計劃實施預(yù)排檔并確定船舶同步出閘解隊時機(jī)和地點，保證前后單元間的安全距離及同時移泊船舶具有相近的航行速度，縮短船舶進(jìn)閘和在閘室間移泊時間。其過閘流程如圖1所示。

2船舶單向進(jìn)出閘對導(dǎo)航靠船設(shè)施的布置需求

2.1正常天氣情況下

正常天氣情況下，以三峽船閘為例，已安檢合格船舶（客船、特殊任務(wù)船除外）按照調(diào)度作業(yè)計劃從上下游待閘錨地有序組織發(fā)航至上下游引航道，并在船閘上下游靠船墩、浮式導(dǎo)航堤靠泊待閘，按照運行閘次計劃，進(jìn)行進(jìn)出閘、閘室內(nèi)移泊等步驟，直至過閘完成。

根據(jù)三峽船閘上下引航道導(dǎo)航靠船設(shè)施布置情況，現(xiàn)有靠船墩、浮式導(dǎo)航堤只能滿足一個閘次的船舶待閘和一個閘次船舶同步進(jìn)出閘時停泊需要，如果連續(xù)按單向運行進(jìn)出閘組織相應(yīng)閘次船舶停泊，現(xiàn)有上下游導(dǎo)航墻與靠船墩的長度布置不能實現(xiàn)船舶單向運行組織方式的需要。

2.2大風(fēng)大霧條件下

（1）船閘近壩區(qū)域大風(fēng)大霧的特點。根據(jù)對廟河、仙人橋、太平溪設(shè)置的測風(fēng)儀同步數(shù)據(jù)顯示，廟河、仙人橋、太平溪大風(fēng)發(fā)生時，風(fēng)力在三峽船閘引航道呈逐步減弱趨勢。根據(jù)現(xiàn)有船舶航行實踐表明，受周圍185米高程樞紐閘壩等上部遮蔽物影響，三峽船閘引航道水域?qū)嶋H風(fēng)力小于同時段近壩水域風(fēng)力，即近壩水域?qū)崪y風(fēng)力6級時，船閘引航道及閘室風(fēng)力小于6級;三峽壩上大風(fēng)絕大多數(shù)是西北風(fēng)，其引航道軸線方向與常年大風(fēng)（風(fēng)向290°～310°）夾角較小，對船舶產(chǎn)生的傾側(cè)力矩較小，仍然滿足安全通航條件。此外，在近壩水域上下游發(fā)生大霧時，大多數(shù)情況下大霧發(fā)生區(qū)域不均勻，且以團(tuán)霧為主，以至于某些水域能見度超過200米，能見度滿足通航要求。因此，在近壩其它水域因大風(fēng)、大霧氣象條件禁航時，船閘閘室及引航道區(qū)域封閉式、控制性通航是可行的。

（2）船閘大風(fēng)大霧時閘室滯航情況。當(dāng)三峽船閘上游出現(xiàn)大風(fēng)大霧情況（引航道和閘室滿足通航條件）時，按照現(xiàn)行工作要求，南線下行停止發(fā)船，北線上行暫緩發(fā)船。船舶出閘后在靠船墩或?qū)Ш綁坎础Ｄ暇€在導(dǎo)航墻待閘的船舶均可正常過閘，北線下游導(dǎo)航墻待閘船舶不得進(jìn)入五閘室，仍在導(dǎo)航墻待閘;中間級閘室船舶往末級閘室移泊，盡量保證閘室內(nèi)無船舶滯留。同理，當(dāng)三峽船閘下游出現(xiàn)大風(fēng)大霧情況時，下游引航道待閘船舶仍可正常過閘。

對于三峽船閘上、下游發(fā)生大風(fēng)大霧情況時，從某種意義上說，儲備閘次越多，大風(fēng)大霧等不良天氣對船閘通航的影響就越小。因此，在船閘上下游引航道增設(shè)導(dǎo)航靠船設(shè)施以增加儲備閘次數(shù)量，是當(dāng)前進(jìn)一步提高船舶過閘能力的有效途徑之一。

3 現(xiàn)有條件下增設(shè)導(dǎo)航靠船設(shè)施的布置方式

3.1 三峽船閘引航道導(dǎo)航靠船設(shè)施布置簡介

三峽船閘上、下游均設(shè)有導(dǎo)航墻和靠船墩。上游導(dǎo)航墻為浮式導(dǎo)航墻，全長250m，另外南線在導(dǎo)航墻上游側(cè)加有70m躉船，供船舶待閘?？?。上游南線靠船墩距閘前580m，兩側(cè)各布置9座靠船墩，間距25m，總長200m。下游導(dǎo)航墻為墩板式結(jié)構(gòu)，南線長196m，北線后期在導(dǎo)航墻尾部增加5座靠船墩作為導(dǎo)航墻的一部分，全長300m，供船舶待閘?？俊Ｏ掠慰看站嚅l前730 m，兩側(cè)各布置9座靠船墩，具體布置情況見圖2。

由圖可知，三峽雙線船閘上、下游引航道均布置了導(dǎo)航段、調(diào)順段、停泊段，雙線船閘均滿足雙向通航要求。其中調(diào)順段主要供船閘雙向過閘時或進(jìn)閘船隊調(diào)順船位的過渡段，曲線出閘時由船閘軸線位置轉(zhuǎn)到航行中心線，或曲線進(jìn)閘船舶由?？烤€轉(zhuǎn)到船閘軸線所需要的長度。三峽船閘調(diào)順段、導(dǎo)航段的長度也根據(jù)后期運行需要有所調(diào)整，如南線上游導(dǎo)航墻尾部增加70m鋼躉船延長導(dǎo)航墻、北線下游導(dǎo)航墻尾部側(cè)通過增加5座靠船墩延長導(dǎo)航墻。

3.2導(dǎo)航靠船設(shè)施布置

3.2.1導(dǎo)航段與停泊段之間增加導(dǎo)航靠船設(shè)施

在南、北線上下游導(dǎo)航段與停泊段之間增加導(dǎo)航靠船設(shè)施，增加長度總體上導(dǎo)航墻能滿足兩個閘次待閘需要（即280m*2+50m=610m，50m為兩個閘次船舶停泊之間的安全長度）。對于具體的結(jié)構(gòu)形式，考慮引航道水流條件、船舶操縱等因素，宜采用底部可以透水的浮式導(dǎo)航堤或直立墩式結(jié)構(gòu)。主要考慮有兩種方式：

第一種，采用直接延長導(dǎo)航墻至靠船墩方式。延長后的調(diào)順段長度有所減少，其中因靠船墩相對于導(dǎo)航墻延長線均向后移一定距離，南線上游延長后導(dǎo)航段需要考慮與靠船墩的銜接，設(shè)置必要的弧形過渡段（見圖3）。該方式其優(yōu)點在于：由于導(dǎo)航段均為直線段，可以直線進(jìn)閘方式，有利于船舶同步進(jìn)閘操作，提高過閘效率;其弊端在于船舶在曲線出閘時，北線上游導(dǎo)航段、南線下游導(dǎo)航段因為導(dǎo)航段的延長，船舶在導(dǎo)航段不便于船舶揚頭轉(zhuǎn)彎離開導(dǎo)航段，會影響船舶出閘速度。

第二種，采用敞開式布置方式。導(dǎo)航段增加部分采用斜向布置，同時可以兼做調(diào)順段（見圖4）。該方式的優(yōu)點在于導(dǎo)航段兼做調(diào)順段，可以滿足船舶出閘時調(diào)順船身，在較短時間內(nèi)實現(xiàn)曲線出閘。其弊端在于：延長后的導(dǎo)航段與船閘中心線具有一定夾角（約4-5°），需要船舶采用曲線進(jìn)閘方式，相對增加了船舶操作難度。

因此，基于船閘主要采用單向運行的方式，可以考慮以上兩種方式相結(jié)合方法，即南線上游導(dǎo)航段、北線下游導(dǎo)航段延長部分采用均采用直線布置型式，與船閘中心線平行;南線下游導(dǎo)航段、北線上游導(dǎo)航段延長部分采用敞口型布置，便于船舶曲線出閘（見圖5）。

3.2.2延長停泊段，適當(dāng)縮短調(diào)順段

在上下游導(dǎo)航墻處增加墩式靠船設(shè)施，延長后的長度以至少滿足兩個閘次?？啃枰獮橐耍ㄒ妶D6）。另外，規(guī)范對于調(diào)順段的長度的規(guī)定主要考慮雙線船閘雙向運行，以船隊尺度來計算確定，通常取船隊長度的1.5-2.0倍。因此，對于以單向運行、單船為主的引航道通航建筑物布置來說，調(diào)順段在某種意義上說具有適當(dāng)縮短的可能性。

延長停泊段，適當(dāng)縮短調(diào)順段方案的優(yōu)點在于可以盡量保留調(diào)順段，有利于船舶進(jìn)行會讓、調(diào)順等操縱。弊端是在于與導(dǎo)航段待閘相比，離閘前的距離較長，船舶同步進(jìn)出閘的時間相應(yīng)增加。

3.2.3方案比選

導(dǎo)航段與停泊段之間增加導(dǎo)航靠船設(shè)施和延長停泊段、適當(dāng)縮短調(diào)順段兩個方案都能滿足增加兩個儲備閘次的需求，提高通航效率，但是導(dǎo)航段與停泊段之間增加導(dǎo)航靠船設(shè)施能實現(xiàn)船舶單向同步進(jìn)出閘，能更好地適應(yīng)通航調(diào)度和船閘運行要求，方案更優(yōu)。

4 結(jié)論及建議

（1）增設(shè)導(dǎo)航靠船設(shè)施可顯著提高船閘的通過能力。無論是正常天氣還是大風(fēng)大霧條件下，三峽與葛洲壩船閘在現(xiàn)有條件下，通過增設(shè)導(dǎo)航靠船設(shè)施形成儲備閘次，采取同步進(jìn)出閘等方式，優(yōu)化船舶過閘流程，可以縮短進(jìn)出閘移泊時間，增加船閘運行閘次，提高船閘通過能力。

（2）增設(shè)導(dǎo)航靠船設(shè)施減少新通道建設(shè)影響。三峽與葛洲壩船閘在新通道建設(shè)前增設(shè)導(dǎo)航靠船設(shè)施，可以有效增加儲備閘次，提高船舶過閘效率，減少施工期對通航的影響，有利于施工期船舶的通航安全和調(diào)度組織，具有十分重要的意義。

（3）增加導(dǎo)航靠船設(shè)施滿足兩個閘次待閘需要?？紤]三峽多線船閘和升船機(jī)之間的聯(lián)合調(diào)度運行，引航道布置的導(dǎo)航靠船設(shè)施，在總體滿足船舶直線進(jìn)閘、曲線出閘的前提下，同時要能滿足船舶單向同步進(jìn)出閘對儲備閘次數(shù)量的需要;對于近壩水域錨泊區(qū)的建設(shè)，在引航道設(shè)置專用的待閘集泊區(qū)和靠泊區(qū)，延長導(dǎo)航靠船設(shè)施長度，能?？績蓚€閘室的待閘船舶，保證各功能區(qū)之間緊密銜接和配套運行，充分發(fā)揮樞紐工程通航效益。