大藤峽船閘通航現(xiàn)狀與效率提升措施

唐軍生，韋 剛，李 藝，王小林

（廣西大藤峽水利樞紐開發(fā)有限責(zé)任公司，530200，南寧）

大藤峽水利樞紐工程船閘（簡(jiǎn)稱大藤峽船閘）布置在主壩左岸，是國(guó)內(nèi)水頭最高的單級(jí)船閘，按單線單級(jí)3000 t級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，級(jí)別為Ⅰ級(jí)，閘室有效尺度為280 m×34 m×5.8 m（長(zhǎng)度×寬度×門檻水深）。船閘上游最高通航水位61 m，下游最低通航水位20.75 m，最大工作水頭40.25 m，設(shè)計(jì)輸水時(shí)間15 min。船閘主體工程于2015 年9 月19 日開工建設(shè)，2020 年3 月31日通過試通航驗(yàn)收，2020 年4 月1 日開始試運(yùn)行。

大藤峽船閘位于西江黃金水道“咽喉”位置，匯集紅水河、柳江的水上運(yùn)輸，是廣西柳州、來(lái)賓等地營(yíng)運(yùn)船舶東出粵港澳大灣區(qū)的必經(jīng)之路，是珠江黃金水道的重要中樞，也是廣西壯族自治區(qū)向東融入粵港澳大灣區(qū)的重要戰(zhàn)略支撐。大藤峽船閘自試通航起，持續(xù)面臨過閘需求大、下游天然航道淺、枯水期來(lái)水不足等制約船閘安全高效通航問題，必須采取有效措施，保障水路運(yùn)輸物流暢通，助力地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展。

一、大藤峽工程航運(yùn)功能定位

大藤峽水利樞紐工程的航運(yùn)任務(wù)是改善黔江航道通航條件，提高黔江航道標(biāo)準(zhǔn)。黔江干流為典型山區(qū)河流，大藤峽峽谷是廣西最大、最長(zhǎng)的峽谷，航道窄、水流急、落差大、流態(tài)紊亂，因水上安全事故頻發(fā)素有“魔鬼航道”之稱，穿越41 km的大藤峽峽谷需耗費(fèi)近4 h，航運(yùn)效率低且夜間無(wú)法航行，枯水期僅可通行300 t及以下船舶。

2020 年3 月大藤峽水利樞紐工程一期蓄水后，渠化庫(kù)區(qū)航道超100 km，險(xiǎn)灘暗礁永沉江底，黔江干流“魔鬼航道”成為“潮平兩岸闊”的“水上高速”。通航噸級(jí)提高到內(nèi)河航運(yùn)的最高Ⅰ級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)3000 t 級(jí)，2500 t級(jí)船舶可開到柳州，3000 t級(jí)船舶可直抵來(lái)賓，船舶營(yíng)運(yùn)徹底告別“靠天吃飯”的窘境。工程蓄水前后大藤峽黔江航段對(duì)比見圖1。

圖1 大藤峽水利樞紐工程蓄水前后的大藤峽黔江航段

二、大藤峽船閘通航現(xiàn)狀與面臨問題

1.實(shí)際貨運(yùn)量超出設(shè)計(jì)值

大藤峽船閘以2010年大藤峽過壩貨運(yùn)量750萬(wàn)t為基數(shù)計(jì)算通過能力進(jìn)行設(shè)計(jì)，預(yù)測(cè)2020年、2030年、2040年三個(gè)水平年的貨運(yùn)量分別為1500萬(wàn)t（其中上行402萬(wàn)t，下行1098萬(wàn)t）、3526萬(wàn)t（其中上行987萬(wàn)t，下行2539萬(wàn)t）、4513萬(wàn)t（其中上行1252萬(wàn)t，下行3261萬(wàn)t）。設(shè)計(jì)單向通過能力為3741萬(wàn)t。

大藤峽船閘過閘貨運(yùn)量預(yù)測(cè)值與實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)相差較遠(yuǎn)。如，2020年船閘僅運(yùn)行9個(gè)月下行貨運(yùn)量就達(dá)1062.7萬(wàn)t，已基本接近設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)下行貨運(yùn)量1098萬(wàn)t；2021 年全年實(shí)際下行貨運(yùn)量達(dá)1709 萬(wàn)t，超出設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)的35.3%；2022年全年實(shí)際下行貨運(yùn)量達(dá)2237.2萬(wàn)t，超出設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)的53.8%。貨運(yùn)量預(yù)測(cè)值與實(shí)際值對(duì)比見表1。

表1 2020—2022年大藤峽船閘貨運(yùn)量情況單位：萬(wàn)t

2.過閘需求持續(xù)增加

廣西作為砂石骨料外銷大省，低成本的水路運(yùn)輸是其發(fā)展優(yōu)勢(shì)之一。粵港澳大灣區(qū)建設(shè)中70%的建筑材料，如砂石、水泥等，都來(lái)自大藤峽工程上游地區(qū)。隨著大藤峽船閘通航，沿江地區(qū)水運(yùn)條件改善，水路運(yùn)輸需求急劇增加，同時(shí)也吸引了一大批建材企業(yè)在上游柳江、紅水河、黔江沿線布點(diǎn)設(shè)廠。近年上游地市大力發(fā)展資源產(chǎn)業(yè)，砂石料開采、建材生產(chǎn)規(guī)模增大，產(chǎn)能高達(dá)6000萬(wàn)t/a，大量建筑材料通過成本低、運(yùn)量大的水運(yùn)方式運(yùn)往下游珠三角地區(qū)，大藤峽船閘是必經(jīng)之路，因此過閘需求呈暴發(fā)式增長(zhǎng)，遠(yuǎn)超船閘設(shè)計(jì)單向通過能力。同時(shí)，受水運(yùn)市場(chǎng)影響，在相同的水運(yùn)距離下，黔江航線運(yùn)價(jià)幾乎為郁江（西江干流另一支流）航線運(yùn)價(jià)的兩倍，受經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)使，大部分船舶選擇黔江航線營(yíng)運(yùn)，加劇了大藤峽船閘過閘需求，待閘船舶數(shù)量持續(xù)增加、居高不下。

2020年4月至今，大藤峽船閘待閘數(shù)量（月度總和）整體呈階躍式上漲。2020年試通航初期大藤峽船閘月度待閘數(shù)量總和在1 萬(wàn)艘次以下，2022 年增長(zhǎng)至3 萬(wàn)艘次以上，最高超過5萬(wàn)艘次（見圖2）。

圖2 大藤峽船閘待閘數(shù)量（月度總和）趨勢(shì)

3.上下游航道等級(jí)不匹配

大藤峽船閘上游航道等級(jí)已經(jīng)達(dá)到Ⅰ級(jí)，但下游天然航道在2022年完成疏浚整治工程后僅從Ⅴ級(jí)提升為Ⅱ級(jí)，未與上游航道完全匹配，水位雖滿足設(shè)計(jì)最低通航水位要求，但部分航段水深不能完全滿足設(shè)計(jì)船舶吃水要求。尤其在每年進(jìn)入枯水期后，來(lái)水流量不足，下游航道水深往往無(wú)法滿足大部分重載船舶的航行，船舶只能長(zhǎng)期待閘在上游，或者在水上卸掉部分貨物，降低吃水深度，才能順利通過下游航段。受此影響，過閘船舶貨運(yùn)能力被大幅度限制，核載4000 t、5000 t的大型船舶，枯水期往往只能裝載2000 t左右，很大程度上制約了大藤峽船閘的通貨能力。

三、通航效率提升措施

1.根據(jù)航道疏浚情況逐步延長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間

2020年4月開始，按交通部門批準(zhǔn)，大藤峽船閘每天僅運(yùn)行10小時(shí)；同年11月，船閘具備24小時(shí)通航條件，但下游至三江口河道未疏浚，按航道管理部門要求，船閘實(shí)際每天運(yùn)行13小時(shí)；2022年5月，根據(jù)海事部門的管控要求，分階段實(shí)施空載船舶夜航上行，大藤峽船閘實(shí)際每天運(yùn)行19 小時(shí)；2023 年4 月，下游航道疏浚完成，大藤峽船閘開始24小時(shí)運(yùn)行。

由于每天通航時(shí)長(zhǎng)相對(duì)固定，每次延長(zhǎng)通航時(shí)間，對(duì)待閘船舶數(shù)量的增長(zhǎng)僅僅起到一時(shí)的緩解作用，隨著時(shí)間推移，營(yíng)運(yùn)船舶數(shù)量持續(xù)增加，待閘船舶數(shù)量將再次上漲。大藤峽船閘現(xiàn)已24 小時(shí)通航，通航時(shí)間已無(wú)延長(zhǎng)空間，對(duì)通航效率的提升將不再起作用。

2.精心運(yùn)維，保障運(yùn)行安全穩(wěn)定

大藤峽船閘是單線船閘，一旦出現(xiàn)設(shè)備重大故障或船舶水上事故，黔江航線將全線斷航。因此確保船舶通航安全和設(shè)備持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，是提高船閘通航效率的先決條件和首要措施。

在設(shè)備健康保障上，大藤峽公司船閘中心加大設(shè)備巡檢、點(diǎn)檢力度，維護(hù)人員24 小時(shí)待命在崗，在通航過閘的間隙時(shí)間及時(shí)進(jìn)行缺陷處理、故障消除，并結(jié)合3 次年度檢修，消除設(shè)備設(shè)施“頑癥”及運(yùn)行隱患，將船閘月均故障次數(shù)降低78%，主要設(shè)備設(shè)施穩(wěn)定運(yùn)行，試運(yùn)行以來(lái)未因設(shè)備故障影響通航。

在運(yùn)行管理上，通過靠前調(diào)度確保上下游靠船墩始終處于有船狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)船舶進(jìn)出換擋無(wú)縫連接；通過優(yōu)化過閘排擋和指引，提高閘室利用率，減少船舶進(jìn)出閘和移泊時(shí)間；根據(jù)實(shí)時(shí)氣象水文信息，精準(zhǔn)預(yù)判流量，科學(xué)合理指導(dǎo)船舶裝載；同時(shí)根據(jù)船舶吃水以及實(shí)時(shí)水情，動(dòng)態(tài)調(diào)整調(diào)度方式，確保閘室空間利用率達(dá)到最優(yōu)，以不斷提高過閘效率。另外，將上游待閘區(qū)域劃分為2個(gè)錨地，嚴(yán)格控制近壩區(qū)域待閘船舶數(shù)量，保障汛期通航安全暢通。

3.航電協(xié)同，盤活枯水期運(yùn)力

黔江澇旱急轉(zhuǎn)的季節(jié)性水情特點(diǎn)與船舶大型化的趨勢(shì)交織，出現(xiàn)枯水期“過得了船閘，下不去航道”的窘境。以往每年進(jìn)入枯水期，大藤峽下游自然航道水深往往不足2 m，大部分重載貨運(yùn)船舶無(wú)法滿足吃水條件，只能長(zhǎng)時(shí)間待閘等候合適水情，影響沿江產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)，更重要的是威脅船舶行駛安全。

大藤峽水利樞紐工程蓄水、船閘通航后發(fā)揮綜合作用，采取航電協(xié)同調(diào)度方式應(yīng)對(duì)枯水期，在滿足電網(wǎng)調(diào)峰需求同時(shí)，每日集中在特定時(shí)段加大發(fā)電出庫(kù)流量，計(jì)劃性地抬高下游航道水深，幫助重載船舶順利下航，避免黔江水運(yùn)航線因季節(jié)性枯水引起的斷航，保障流域上下水路貨運(yùn)安全暢通，釋放大藤峽水利樞紐工程船閘通航的內(nèi)在潛力。根據(jù)船舶調(diào)度情況，2020年至2022年的枯水期，大藤峽船閘每天過閘船舶數(shù)量以及通貨量相對(duì)豐水期并沒有出現(xiàn)明顯下滑，可見“航電協(xié)同”調(diào)度措施對(duì)枯水期期間的大藤峽船閘通航效率提升作用較大。

4.開發(fā)智能過閘管理系統(tǒng)

開發(fā)了一套具有圖像識(shí)別、分析決策、綜合管理完整功能的船舶過閘智能管理系統(tǒng)（圖3），通過綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)視覺、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)，建立了一套功能較為完整的船舶過閘管理、船閘自動(dòng)控制的智能化綜合應(yīng)用系統(tǒng)。系統(tǒng)可自主完成船舶目標(biāo)跟蹤、船舶身份識(shí)別、系船柱系纜識(shí)別、界限線及越線識(shí)別、閘室狀態(tài)分析識(shí)別、安全風(fēng)險(xiǎn)分析及預(yù)判預(yù)警等關(guān)鍵功能，極大提高了大藤峽船閘的自動(dòng)化程度和智能化水平，大大減少人為干預(yù)環(huán)節(jié)的過閘流程耗時(shí)，提高通航效率。

圖3 大藤峽船閘智能過閘系統(tǒng)

根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，相對(duì)傳統(tǒng)的人工干預(yù)集控系統(tǒng)，大藤峽船閘智能過閘系統(tǒng)平均每閘次用時(shí)縮短3～5 min，提升船閘約7%的通航能力，初步估算每年至少能為船閘運(yùn)行節(jié)省約180萬(wàn)元的人員開支。同時(shí)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的閘室系纜及越界預(yù)警，能夠最大程度降低相關(guān)安全風(fēng)險(xiǎn)，有效提高船閘運(yùn)行安全性。

四、提效措施下的航運(yùn)效益

在通航效率提升措施作用下，大藤峽船閘每日通航閘次數(shù)從最初的4～6閘次提高至目前的16～18閘次，運(yùn)行安全性、穩(wěn)定性不斷提高，通航效率已達(dá)到同級(jí)別船閘先進(jìn)水平。大藤峽船閘試通航至今，其所處的黔江航線未因季節(jié)性枯水或設(shè)備設(shè)施故障而斷航，通航保證率高達(dá)92%，為廣西全面對(duì)接粵港澳大灣區(qū)提供了一條穩(wěn)定、高效的水路，年貨運(yùn)量持續(xù)大幅度增長(zhǎng)。大藤峽船閘過閘核載量2020年為2545萬(wàn)t，2021年達(dá)到4960萬(wàn)t，同比增長(zhǎng)95%；2022年達(dá)到6301萬(wàn)t，同比增長(zhǎng)27%。通航至今累計(jì)過閘船舶超8.7萬(wàn)艘次，核載總量超2億t，帶動(dòng)地方超百億元產(chǎn)業(yè)發(fā)展（圖4）。

圖4 大藤峽船閘2020—2022年過閘船舶數(shù)及核載貨運(yùn)量

大藤峽水利樞紐作為珠江黃金水道重要中樞，為廣西及西南地區(qū)與珠三角各地的物資交流提供了良好的水路運(yùn)輸保障，尤其在釋放廣西砂石等自然資源優(yōu)勢(shì)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。得益于大藤峽船閘的通航，來(lái)賓港貨物吞吐量連年激增，成為廣西內(nèi)河第三大港口。來(lái)賓港貨物吞吐量在大藤峽船閘開通當(dāng)年便上漲69.2%，2022 年達(dá)到2171 萬(wàn)t，是2020 年的2.5 倍（表2）。同時(shí)沿江地區(qū)承接?xùn)|部產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移勢(shì)頭明顯提升，促進(jìn)了沿江產(chǎn)業(yè)帶的形成，例如來(lái)賓市武宣縣廣西新東運(yùn)礦業(yè)有限公司總投資40 億元新建砂石骨料和水泥生產(chǎn)線，年產(chǎn)1000 萬(wàn)t 優(yōu)質(zhì)骨料，通過水運(yùn)直達(dá)大灣區(qū)。大藤峽水利樞紐成為粵港澳大灣區(qū)重要的自然資源門戶，為源源不斷向大灣區(qū)建設(shè)輸送資源提供了強(qiáng)有力的支撐，也進(jìn)一步拉動(dòng)西南地區(qū)加快融入粵港澳大灣區(qū)，不斷激發(fā)各地區(qū)“向海經(jīng)濟(jì)”發(fā)展原動(dòng)力。

表2 2019—2022年廣西內(nèi)河港口貨物吞吐量前五名單位：萬(wàn)t

五、結(jié) 語(yǔ)

大藤峽船閘因其特殊的地理位置以及地方經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，通航伊始便擔(dān)負(fù)船舶過閘需求激增的巨大通航壓力。為克服過閘需求大、下游天然航道淺、枯水期來(lái)水不足三大制約船閘安全高效通航的主要因素，大藤峽船閘采取了相應(yīng)措施，大幅度提高了過閘效率，降低了船舶待閘時(shí)間，緩解了通航壓力，在超出船閘設(shè)計(jì)通過能力的貨運(yùn)需求下，極大程度緩解了大藤峽船閘待閘船舶數(shù)的增長(zhǎng)，確保了大藤峽水利樞紐所在流域的水路運(yùn)輸物流暢通，為服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展源源不斷釋放其“黃金效益”。這些措施在內(nèi)河水運(yùn)樞紐尤其是普遍存在“航電矛盾”的綜合型樞紐的通航保障工作中具有借鑒意義。