船闸理论通过能力原理在京杭运河船闸实际运行中的运用

黄岩，王杭州，蔡素文

（苏北航务管理处，江苏 淮安 223001）

船闸理论通过能力原理在京杭运河船闸实际运行中的运用

黄岩，王杭州，蔡素文

（苏北航务管理处，江苏 淮安 223001）

施桥船闸设计水平年2030年单向船舶及货物通过量分别为10109、7581万吨万吨，2016年实际通过量分别为14652、12037万吨，预计十三五期末通过量可能达到19200、15700万吨。由于我们主动运用船闸通过能力分析计算的原理，调整运行参数，积极采取技术及管理等方面措施，保证船闸超饱和运行下的通畅、安全。

船闸；通过能力；京杭运河

1 船闸概况

施桥船闸地处京杭运河徐扬段最南端，上游距邵伯船闸约23km，下游距长江六圩口门6.5km。目前由三道单级船闸组成，船闸规模分别是：一线船闸建于1961年，闸室有效尺寸230（长）×20（宽）×5（门槛水深）、二线船闸建于1988年，闸室有效尺寸230（长）×23（宽）×5（门槛水深）、三线船闸建于2012年，闸室有效尺寸260（长）×23（宽）×5（门槛水深）；船闸级别均为II级，设计最大船舶吨级为2000吨级。设计最大正向水头差为5.6m，反向水头差为2.5m。

近年来，苏北运河水运货源地、货物流向及货流量等较以往发生较大变化，2014年起，施桥船闸连续三年船舶通过量超过2亿吨，2016年达到2.93亿吨，货物通过量超过2.4亿吨，创下了苏北运河船闸年通过量新纪录。2017年已累计18次日通过量破百万吨，2017年6月船舶日均通过量高达超历史的97.87万吨。

自2013年施桥三线船闸正式投入使用到2014年底，施桥船闸的船舶通过量及货物通过量即已超过《京杭运河船闸扩容工程施桥三线船闸工程可行性研究报告》（以下简称《施桥可行性报告》）中的设计水平年2030年预测结论。同时，闸次平均吨位由2013年的4811吨增加到2016年的7924吨，期间货轮数量稳定增加，与船队比例接近3：1，船舶装载系数稳中有升，驳船平均吨位及货轮平均吨位增长1.6倍以上。

2 通过量计算

2.1 《施桥船闸可行性报告》中通过量计算过程与结论

根据《船闸总体设计规范》JTJ305，施桥船闸年单向通过能力计算过程如表1。

2.2 施桥船闸实际通过量与《施桥可行性报告》结论比较

据统计，施桥六年间平均每天开放闸次35.89个，期间施桥三道闸平均每年通航天数为361.4天。

2.3 施桥船闸实际通过量与设计预测结论的差别分析

主要差别体现在以下几点：过闸天数、通航天数、一次性过闸平均载重吨位、船舶装载系数和运量不平衡系数。具体分析如下表：

表1 施桥船闸设计通过量计算表

表2 施桥实际通过量与设计通过量比对表

表3 施桥船闸年单向通过能力设计与实际运行比对表

2.4 稳定通过量的应对措施

（1）利用计算机智能排挡技术，加强现场管理，压缩过闸船舶进出闸时间及间隔时间。①苏北运河已将全线十道船闸纳入一体化运调，并适当控制航道通过能力，不使船闸上下游航道停船过多，避免通而不畅、放而不快等现象；值班人员加强现场调度，及时跟踪过闸船舶，尽量压缩船舶、船队进闸或出闸间隔时间；②优化船队在引航道等待进闸停泊点的合理位置（较设计后退60余米），使相向而行的船舶可在导航和调顺段从容安全和快速出闸；③结合闸况、引航道及过闸船舶情况，选定专闸夜间零时到晚上5点专放船队，以减少六圩口门、二号闸引航道口门及航道堵挡压力，间接加快了放闸速度，也提高了闸室利用率和闸次平均吨位值。

（2）采取工程和技术措施合理缩短阀门提阀等硬性时间。①利用每年5～9月份之间经常连续出现的90～130天低水位差（小于2m），优化阀门行程开关设置。前期试验证明：每闸次可节约时间1分半钟左右，全天多开放3个闸次共增加船舶通过量2万多吨（3×8177吨），今年夏季低水差时段预计增加船舶通过量243万吨。至于闸室停泊、引航道航行和停泊条件，则完全没出现恶化现象；②对有条件的船闸，对闸室船舶系缆进行改造，借以提高闸室灌水速度，缩短过闸时间。

（3）确保年通航天数：苏北运河十个梯级，平均年通航天数均在360天以上。要全面采取工程、技术或管理措施，确保每年非故障停航天数不超过48h（2天）。合理安排大修，尽量安排在淡季，减少通航压力；要更加注重新技术、新工艺对安全保畅的贡献。要做好机械状态检测、诊断及故障分析，以及水工构筑物缺陷探测和修复。保证设施设备状态好，保证放好闸。

（4）提高一次性过闸平均载重吨位：今年施桥的平均吨位已经高达8177吨。继续挖掘措施有：一是可以利用运调手段，依据三道闸不同闸况，合理优化船舶过闸组合；二是调整现有规章制度，统筹考虑船队、货船放行，争取在闸室利用率和一次性过闸平均载重吨位方面取得共赢；三是在低水头期间，可以考虑优化闸室停靠界限，充分利用闸室空间和良好的停泊条件。

综上所述，由于设计船型与实际出入较大，设计运行水头亦与实际情况有较大不同，加上苏北运河的管理有力，所以实际船舶通过量是设计水平年2030年的1.4倍，船闸运行安全整体可控，施桥已实现安全运行25周年。存在不足：①船闸下游引航道通航和停泊条件不能满足目前通过量需求；②船舶运营需求的物流组织化程度偏低，空载率还有压缩空间；③船型标准化程度不够，与闸室有效宽度和长度无法形成模数对接，大型化、超吃水，船舶可控性差，在进出闸时间及间隔时间，尤其是自待闸区到靠船墩待闸时间无法统一量化，容易延缓闸次时间。

3 运量分析与建议

3.1 对施桥船闸未来通过量的分析与应对措施

依照现在水运发展趋势，十三五期间运河船舶通过量可能继续以7%以上的速度进一步增加，通过量将达到3.9亿吨左右，苏北运河的主通道作用将更加凸显。对施桥船闸而言，年船舶通过量将超三亿吨（2016年7月25日至2017年7月24日，累计船舶通过量达到3.24亿吨），在面临通过能力超饱和的情况下，如何继续通航保畅，需做好以下几个方面工作：

一是大力抓好四个时间，即船舶进出闸时间、进出闸间隔时间、闸室灌泄水以及闸门启闭时间。为此应以信息化技术完善运调手段，做好闸次之间船舶调度衔接，压缩船舶进出闸时在引航道交会时间，优化闸室排档时序，争取以最短时间进闸停靠；二是利用低水头差大做文章，探索闸室灌水、启闭门最优时间组合；三是完善待闸停泊设施，寻求最短进出闸距离，节约进出闸航行时间；四是做好船闸机电设备、管理系统维修及更新升级。信息化管理系统（如智能运调）需要结合实际提档升级，要不断创新养护工作技术、方法和工艺，将应急维修逐步向预防性维修转变；五是要注重群策群力，要广泛发动干部职工积极参与群众性的质量管理工作，汇集众智，千方百计提高船闸运营效率和可靠性。

3.2 几点建议

工程方面：①全面规划和实施船闸到长江口门之间的航道建设。一是对下游引航道进行裁弯取直，改善大型船舶进出闸航行条件，缩短航行时间；二是统筹建设船闸下游待闸锚地和长江口门入江锚地，减少航段拥堵和待闸时间，为过往船舶提供安全的航行和停泊条件。②启动施桥一线船闸扩容改造或四线船闸建设可行性研究，要突破既有船闸规模限制。③将芒稻河航道等级提升为II级，以便分流长江上行进入运河的部分船舶，减轻运河压力。④高标准拓浚施桥到长江口门段航道，改善下游入江航道条件，适应船舶密度大的运行实际，改善进出闸条件。

管理方面：①规范船型发展。在严控超吃水船舶发展前提下，优化平面尺度，尽量建立与闸室的模数关系，进一步提升船舶低航速下的操控性能，降低同闸船舶进出闸间隔时间，以此加快放闸速度。②采取措施，提高水运集约化程度，降低船舶空载率，以降低能耗，促进绿色发展。

U641

A

1006—7973（2017）10-0055-03

10.13646/j.cnki.42-1395/u.2017.10.024