皮帶機(jī)在金沙江翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)體系應(yīng)用的可行性研究

曾崇勇 陳作強(qiáng) 徐超炎 虞霏

（1.四川省港航投資集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川 成都 610000；2.四川江源工程咨詢有限公司，四川 成都 610000）

0 引言

金沙江位于長江上游，流經(jīng)青海、西藏、云南、四川4省、自治區(qū)，全長2308km，占長江總長度的三分之一。金沙江下游攀枝花-水富段長約800km，共規(guī)劃建設(shè)向家壩、溪洛渡、白鶴灘、烏東德四級(jí)大型水電樞紐；其中，向家壩、溪洛渡水電站分別于2012年10月和2013年6月蓄水發(fā)電，烏東德、白鶴灘水電站分別于2020年6月和2021年6月實(shí)現(xiàn)首批機(jī)組發(fā)電。隨著首尾相連的四級(jí)樞紐陸續(xù)建成蓄水，金沙江攀枝花至水富段即將實(shí)現(xiàn)全段渠化，形成約734公里的庫區(qū)深水航道，徹底改變該段航道比降大、險(xiǎn)灘多、流態(tài)復(fù)雜等天然不足的狀況，為發(fā)展金沙江下游航運(yùn)、將長江黃金水道從宜賓（水富）延伸至攀枝花帶來了千載難逢的機(jī)遇。

為實(shí)現(xiàn)金沙江下游各梯級(jí)庫區(qū)航道的互聯(lián)互通，降低物流成本、提升航運(yùn)效益，翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)將是近期航道資源開發(fā)的主要內(nèi)容。在白鶴灘、烏東德水電站核準(zhǔn)意見中，明確了近期通過翻壩運(yùn)輸、遠(yuǎn)期通過通航建筑物貫通航道的建設(shè)方案，并提出了三同時(shí)（同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)建設(shè)、同時(shí)投運(yùn)）的要求。另外，國家發(fā)改委2017年3月《研究討論金沙江下游航運(yùn)發(fā)展有關(guān)問題的會(huì)議紀(jì)要》中，明確要求“須進(jìn)一步優(yōu)化烏東德、白鶴灘水電站翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)施建設(shè)方案，與電站同時(shí)建設(shè)、同時(shí)投運(yùn)；加快研究并啟動(dòng)溪洛渡梯級(jí)電站翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)施建設(shè)；認(rèn)真研究新建翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)施運(yùn)營管理模式?！币虼耍瑥膰也课瘜用嬉恢笔种匾暯鹕辰掠魏降澜ㄔO(shè)和航運(yùn)發(fā)展。

目前，金沙江下游翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)施建設(shè)已納入國家及四川省十四五綜合交通發(fā)展規(guī)劃，啟動(dòng)在即。而當(dāng)前的翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)建設(shè)方案尚不成熟，特別是翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)工藝的選擇對(duì)翻壩系統(tǒng)的建設(shè)方案、運(yùn)營成本及運(yùn)量發(fā)展均有重大影響，并最終影響金沙江下游800km黃金水道的功能發(fā)揮。為了選擇更好的運(yùn)輸工藝服務(wù)于金沙江翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)體系，本文在綜合分析運(yùn)量、地形地質(zhì)、水位變幅等條件下，對(duì)比規(guī)劃的公路翻壩運(yùn)輸方案，針對(duì)“輸送量大、維護(hù)方便、成本低、通用性強(qiáng)”的皮帶機(jī)翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)方式進(jìn)行初步研究，分析其技術(shù)可行性及經(jīng)濟(jì)合理性，為將來金沙江下游翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)體系的建設(shè)工作提供參考。

1 金沙江運(yùn)量需求情況

近10年來，四川省交通運(yùn)輸廳、交通運(yùn)輸部規(guī)劃研究院、長江航運(yùn)規(guī)劃發(fā)展研究中心、國家發(fā)展改革委綜合運(yùn)輸研究所等機(jī)構(gòu)對(duì)金沙江過壩運(yùn)輸貨運(yùn)量進(jìn)行了分析預(yù)測，主要成果見表1。

表1 金沙江下游電站樞紐水運(yùn)需求預(yù)測既有成果匯總表

各單位預(yù)測2030年水運(yùn)需求基本在2000~3000萬t左右，這個(gè)預(yù)測量在一定程度上反映了金沙江航運(yùn)的巨大需求。但從過去的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，特別是三峽的案例看，我們的預(yù)測往往是偏小和估計(jì)不足的，還需要從預(yù)測的前提及邊界等條件進(jìn)一步厘清深化。作為資源富集的金沙江下游地區(qū)，有大量適宜水運(yùn)的大宗貨源。根據(jù)多次調(diào)研工作，攀枝花市鐵礦石每年實(shí)際開發(fā)6000萬t，自身消化3000萬t，有一半要外運(yùn)，向家壩庫尾雷波縣洋豐化工廠，年產(chǎn)110萬t磷肥，原料需磷礦石220萬t、硫磺40萬t，另外還有150萬t渣料，都非常適宜通過金沙江航運(yùn)進(jìn)出，看似110萬t的產(chǎn)品，但運(yùn)輸需求卻是500萬t，而類似規(guī)模的企業(yè)僅雷波縣就有5家。這些實(shí)例說明，金沙江下游航運(yùn)巨大需求潛力的充分發(fā)揮，在很大程度上取決于金沙江航道自身建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)模，同時(shí)還取決于翻壩運(yùn)輸體系的運(yùn)輸能力。

2 規(guī)劃的公路翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)方案及存在的問題

2.1 烏東德翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)方案

烏東德翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)施規(guī)劃以右岸布局為主，即上游右岸洪門渡碼頭和左岸河門口碼頭組合+洪門渡至普渡河口碼頭翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)公路+壩址下游右岸普渡河口碼頭，壩下左岸花地坪子碼頭作為補(bǔ)充，烏東德翻壩碼頭布置如圖1所示。壩址上游、下游碼頭各布置6個(gè)3000t級(jí)泊位、設(shè)計(jì)年通過能力均為480萬t。

圖1 烏東德翻壩碼頭布置

右岸翻壩公路方案：上下游碼頭通過右岸翻壩公路連接，翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)里程46.8km。其中新建段起點(diǎn)接阿巧溝大橋下游橋頭，路線沿金沙江右岸岸坡布設(shè)，依次經(jīng)過半山、阿角岔、倮佐、火頭田、小田壩及韭菜地等地，長約24.2km，終點(diǎn)接下游右岸普渡河河口翻壩碼頭。新建段長約33.3km。翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)公路等級(jí)采用二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。

左岸沿江公路方案：新建段起點(diǎn)接烏東德大橋左岸橋頭，路線沿金沙江下游依次經(jīng)過上韭菜地，之后路線向東南方向經(jīng)過豹子溝、小官田溝等地，隨后在大坪子附近經(jīng)過法期灘、大巖腳等地，與下游左岸花地坪子翻壩碼頭相接。左岸沿江公路方案新建路線全長約30.9km。

2.2 白鶴灘翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)方案

白鶴灘翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)施規(guī)劃實(shí)施左岸布局為主方案，即壩址上游翻壩碼頭布置于白鶴灘港址，壩址下游翻壩碼頭實(shí)施白石灘和山江鄉(xiāng)港址組合布置，規(guī)劃右岸壩上棉沙灣、壩下蔣家溝碼頭作為補(bǔ)充，白鶴灘翻壩碼頭布置如圖2所示。

圖2 白鶴灘翻壩碼頭布置

壩址上游碼頭白鶴灘碼頭布置7個(gè)3000t級(jí)泊位，設(shè)計(jì)年通過能力560萬t；壩址下游碼頭白石灘碼頭和山江鄉(xiāng)碼頭共布置8個(gè)3000t級(jí)泊位，設(shè)計(jì)年通過能力740萬t。

左岸翻壩公路方案：左岸翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)里程39.62km，其中利用現(xiàn)狀道路5.7km，改建公路12.0km，新建公路8.08km，新建橋隧13.84km。上游白鶴灘港址至下游白石灘港址長26.90km。翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)公路等級(jí)采用三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)區(qū)域發(fā)展情況可按照二級(jí)公路設(shè)計(jì)建設(shè)。

右岸翻壩公路方案：白鶴灘水電站專用公路連接上游棉沙灣翻壩碼頭和下游蔣家溝翻壩碼頭，總長51km，其中新建改建41km，按二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃建設(shè)。

2.3 溪洛渡翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)方案

溪洛渡樞紐翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)施實(shí)施左、右岸翻壩設(shè)施組合布局方案。左岸壩址上游金沙口港區(qū)＋左岸沿江公路＋壩址下游新街碼頭；右岸壩址上游馬家河壩+右岸翻壩公路+壩址下游佛灘碼頭。溪洛渡翻壩碼頭布置如圖3所示。

圖3 溪洛渡翻壩碼頭布置

壩址上游碼頭金沙口碼頭距溪洛渡壩址上游7.5km處，規(guī)劃共布置10個(gè)3000t級(jí)泊位，形成通過能力1200萬t；馬家河壩碼頭規(guī)劃布置6個(gè)3000t級(jí)泊位，形成通過能力600萬t。

壩址下游碼頭新街碼頭位于溪洛渡壩址下游19km處，規(guī)劃布置12個(gè)3000t級(jí)泊位，形成通過能力1400萬t；佛灘碼頭位于溪洛渡壩址下游12km處，規(guī)劃布置6個(gè)3000t級(jí)泊位，形成通過能力600萬t。

溪洛渡翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)上下游碼頭通過左岸和右岸翻壩公路和下游溪洛渡永久大橋連接。左岸翻壩公路起點(diǎn)金沙口港區(qū)，終點(diǎn)新街港區(qū)，線路長23km，均為利用現(xiàn)狀道路。右岸翻壩公路起點(diǎn)為馬家河壩港區(qū)，終點(diǎn)為佛灘港區(qū)，長約12.6km。

2.4 向家壩翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)方案

向家壩樞紐翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)施實(shí)施左、右岸翻壩設(shè)施+升船機(jī)組合布局方案。翻壩碼頭港點(diǎn)共有9處，分別為：樓東、涼水井、大灣頭、新灘壩、燒瓦沱、豆壩、水富、小岸壩、三塊石碼頭。2018年建成的向家壩電站1座一級(jí)升船機(jī)，可通過2×500t一頂二駁船隊(duì)，設(shè)計(jì)單向過壩運(yùn)量254萬t。向家壩翻壩碼頭布置如圖4所示。

圖4 向家壩翻壩碼頭布置

壩址上游左岸碼頭規(guī)劃建設(shè)16個(gè)3000t級(jí)泊位，設(shè)計(jì)通過能力1650萬t；右岸碼頭規(guī)劃布置11個(gè)3000t級(jí)泊位，設(shè)計(jì)年通過能力1300萬t。

壩址下游左岸碼頭規(guī)劃建設(shè)12個(gè)3000t級(jí)泊位，可形成1400萬t通過能力；右岸碼頭規(guī)劃布置18個(gè)3000t級(jí)泊位，年通過能力1350萬t。

向家壩上下游翻壩碼頭通過左岸和右岸翻壩公路連接。左岸翻壩公路起點(diǎn)樓東碼頭，經(jīng)樓安路、對(duì)外交通專用公路、宜安路，終至豆壩碼頭，線路長約30km。右岸翻壩公路起點(diǎn)為大灣頭平，經(jīng)地方還建公路、右岸進(jìn)場公路、橫江翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)大橋、宜水路，終至華龍碼頭，長約22km。

2.5 規(guī)劃的公路轉(zhuǎn)運(yùn)方案存在的問題

由以上資料可知：烏東德右岸翻壩公路長約24.2km，左岸沿江公路長約30.9km；白鶴灘左岸翻壩公路長約39.62km，右岸翻壩公路長約51km；溪洛渡左岸翻壩公路長約23km，右岸翻壩公路長約12.6km；向家壩左岸翻壩公路長約30km，右岸翻壩公路長約22km。如此長度的翻壩公路，無論是建設(shè)還是運(yùn)營均存在較大的難度。

翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)體系在4個(gè)梯級(jí)建成通航建筑物前，需承擔(dān)800km黃金水道沿線資源的過壩需求，運(yùn)輸量大，規(guī)劃的公路翻壩運(yùn)輸存在車輛擁堵、通過能力有限等缺陷；且由于金沙江兩岸地形陡峭、地質(zhì)條件較差，翻壩道路需滿足大車通行的線形要求，建設(shè)難度大，投資高；現(xiàn)狀規(guī)劃的上下翻壩碼頭距離壩址較遠(yuǎn)，運(yùn)輸成本較高。因此單一的公路翻壩在保障運(yùn)力、發(fā)揮水運(yùn)優(yōu)勢方面尚存在不足，有進(jìn)一步研究采用皮帶機(jī)運(yùn)輸?shù)谋匾浴?/p>

3 皮帶機(jī)翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)方案的初步分析

3.1 方案設(shè)定

鑒于向家壩建成較早，航運(yùn)發(fā)展較快，本文以向家壩翻壩為例布置皮帶機(jī)輸送方案，選擇左岸距壩較近的涼水井、燒瓦沱分別為上、下翻壩碼頭。皮帶機(jī)翻壩運(yùn)輸方案布置尾部位于向家壩上游涼水井新建碼頭，平面上經(jīng)過四個(gè)水平逆時(shí)針轉(zhuǎn)彎，立面上經(jīng)歷3個(gè)較大型山梁，3個(gè)山谷到達(dá)下游燒瓦沱碼頭，水平長度約7.5km，運(yùn)輸總高差為148m。預(yù)計(jì)需開挖隧道750m左右，地面挖槽總長度為600m左右。向家壩皮帶機(jī)翻壩運(yùn)輸線路布置如圖5所示。

圖5 向家壩皮帶機(jī)翻壩運(yùn)輸線路布置

3.2 技術(shù)可行性分析

（1）從技術(shù)上來看，國內(nèi)外在皮帶機(jī)的應(yīng)用上已相當(dāng)成熟，加上近年來對(duì)產(chǎn)品的不斷改進(jìn)，管狀帶式輸送機(jī)或空間轉(zhuǎn)彎曲線帶式輸送機(jī)能夠很好地適應(yīng)地形復(fù)雜、轉(zhuǎn)彎多、立面起伏大的特點(diǎn)，帶速可達(dá)5m/s，上、下行傾角可達(dá)20°以上，能夠很好地適應(yīng)金沙江兩岸地形。

（2）從輸送能力上看，目前皮帶機(jī)運(yùn)量可達(dá)5000～9000t/h，按每年300d，每天10h計(jì)算，年輸送量可達(dá)1500～2700萬t，滿足通過能力的需求。

（3）從環(huán)保上來看，目前皮帶機(jī)技術(shù)已采用管式輸送型式，貨物在運(yùn)輸途中基本封閉于管道中，避免散貨揚(yáng)塵等污染。

表2 管式皮帶機(jī)參數(shù)表

3.3 經(jīng)濟(jì)合理性分析

輸送線路總長7.5km，其中隧道750m，開挖明槽600m，剩余部分按照間隔24m設(shè)置一組支架，共計(jì)246組支架?？紤]征地、隧道、明槽、基礎(chǔ)及皮帶機(jī)輸送設(shè)備，匡算每公里投資約2000萬元，總投資約1.5億元；考慮人工、部件維護(hù)、電費(fèi)等，后期運(yùn)行費(fèi)用約0.4元/（t·km），在經(jīng)濟(jì)上較公路運(yùn)輸仍具有較大優(yōu)勢。

4 結(jié)束語

金沙江水路運(yùn)輸翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)施建設(shè)在即，但針對(duì)主要翻壩貨種的轉(zhuǎn)運(yùn)工藝尚缺乏深入研究，單一的公路翻壩運(yùn)輸體系難以充分發(fā)揮出水運(yùn)優(yōu)勢。本文從運(yùn)量數(shù)據(jù)、公路翻壩的弊端入手，依托具體項(xiàng)目上皮帶機(jī)翻壩工藝應(yīng)用實(shí)例分析其技術(shù)可行性及經(jīng)濟(jì)合理性，基于環(huán)保和經(jīng)濟(jì)原則，提出在金沙江下游各樞紐采用皮帶機(jī)翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)工藝方案建議，期待在即將開展的翻壩運(yùn)輸體系建設(shè)中參考采納。本文僅針對(duì)金沙江下游采用皮帶機(jī)翻壩運(yùn)輸工藝的必要性和可行性進(jìn)行初步分析，實(shí)際應(yīng)用中尚需結(jié)合碼頭選址、皮帶機(jī)特性等因素進(jìn)一步具體分析。