关于三峡—葛洲坝两坝间船舶汛期通航 安全管理工作的一点思考

胡勋

摘 要：三峡-葛洲坝航段，等待过闸的船舶和航行船舶数量众多，两坝间航道条件不是十分理想，且三峡大坝发挥抗洪节流作用时造成长江干线水位和流量流速改变迅速，对两坝间的航行船舶安全影响巨大，因此研究以长江干线水文条件和天气、自然环境以及通航条件均较为恶劣的两坝间航段船舶通航安全作为研究对象，研究结果将有助于长江航运安全的保障，为建设平安航运、平安长江提供部分参考。

关键词：安全；船舶运输；通航评估；船舶事故

中图分类号：U657.3 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2018）7-0024-04

1 两坝间汛期通航现状描述

1.1气象条件

（1）气温。三峡大坝建成后，区域内每年的气温变化平均值未超过0.2℃，冬季、春季的月均气温增高值幅度在0.3～1.0℃区间内，夏季月均气温降低值幅度在0.9～1.2℃区间内；其中，极高温值可能下浮4℃左右，极低温值可能上浮3.0℃左右，但基质温度出现的概率不大，年均气温值在16.3～18.2℃区间浮动。

（2）降水。三峡水库区域每年的平均降水量（雨、雪等）在1070～1682mm区间浮动，较少出现极高和极低值，每年的降水时间段主要集中在年春季末期至年内三季度仲秋时节。每年春季期间降水量与年内秋季的降水总量基本相同，但秋季雨水的降水时间较长，但雨水强度和规模一般不大。三峡大坝建成后，库区每年平均降水量约增加3.0mm左右，降水影响波及坝址周边几千米至十几千米距离不等，影响的大小因地形和距坝址距离因素而异。

（3）大风。三峡大坝未建时，库区每年的平均风速为1.3m/s左右，风速随季节时令变化值较小，但有记录的最大瞬间风速任然可达27m/s左右。三峡大坝建成后，库区的平均风速增加了约15%～40%左右，三峡水库建成进行156m蓄水试验后，水库下段常有5～6级大风现象，极端最大风力能达8级以上，对船闸运行和船舶安全运行影响较大。

（4）大雾。三峡坝区平均雾日为40～41天，大雾主要分布在当年11月次年5月，并以团团雾等形式出现且多发生在夜间，汛期大雾较少，大雾可能会导致船闸停止运行并影响船舶过坝运输。

1.2航行条件

三峡-葛洲坝间的长江干线航段主要处于西陵峡的区间范围内，其中位于长江三斗坪到长江乐天溪的干线航道长度约9.6km，此段水道较为宽阔，航槽主要以复式断面形式呈现；自长江乐天溪以下的航道长度约25.85km，航道位于峡谷区，河槽測量断面主要为“U”型断面，，此区段航道水面较为狭窄，河段走势曲折，江岸较为陡峭。在枯水期，两坝间水流相对平缓，比降较小，呈水库航道特性。在长江的主汛期间，因受狭窄的河谷航道地形地貌条件约束，外加三峡水电枢纽调节洪水水位运行所产生的非恒定流影响，当三峡水电枢纽的泄水流量大于25000m3/s后，三峡-葛洲坝间长江干线航段的水流条件恶化明显，严重影响位于此航段船舶的航行安全，其中以石牌弯道和相关洪水急流滩等航段的情况最为严重。

两坝间主要滩险航段即“四滩一弯一关”，示意图如图1所示。

1.1.1水流条件模型试验研究结论

2011年，长江科学院在2010年两坝间航道地形研究基础上，通过水工模型试验对汛期（葛洲坝坝前水位66m）两坝间航道水流和表面流速进行了研究，得出三峡-葛洲坝区间航段汛期碍航滩段、弯道不同流量级对应流速、比降见表1。

1.1.2水流条件原型观测实测结果

根据国家有关工作安排，在2010年及2013年，长江水利委员会三峡水文局对三峡-葛洲坝区间航段汛期重点滩段、弯道在25000m3/s、30000m3/s、35000m3/s、40000m3/s、45000m3/s五个流量级水流条件进行了原型观测，经过整理，观测实测结果见表2。

由表1～2模型试验和原型观测结果可知，三峡-葛洲坝区间航段汛期重点滩段水流最大流速由小至大依次为石牌弯道、偏脑滩段、大沙坝滩段、喜滩滩段和水田角滩段，滩段比降由小到大依次为石牌弯道、偏脑滩段、喜滩滩段、大沙坝滩段和水田角滩段。因此，水田角滩段为三峡-葛洲坝区间航段 “四滩一弯一关”中船舶向上游航行最困难的滩段。石牌弯道呈90?急流弯，所以石牌弯道为两坝间“四滩一弯一关”船舶下行航行条件最困难的航段。

汛期船舶航行通过上述滩段时应谨慎驾驶，注意用车用舵，保持船舶良好操纵性能，同时此区段的航运安全主管部分要加强巡视和现场值守，随时关注过往船舶的航行状态。

2 两坝间汛期船舶航行安全性评价指标选定

2.1 船舶航行安全性评价指标的确定

因汛期水流改变较大，流速变化复杂，此处船舶航行安全性评价指标的确定主要从从船舶上行方面考虑：船舶航行安全性主要表现为是否具备克服水流和比降的能力。

因此，将船舶上滩能力作为船舶航行安全性评价主要指标，影响船舶上滩能力的因素均为影响船舶航行安全性的因素。

2.2 上滩能力指标

2.2.1 上滩能力衡准数

船舶的上滩能力衡准数由船舶的对岸航速V决定。

V=（V1-△V）-V2

其中：V1为船舶的静水航速；

△V为坡降阻力增加引起的速降；

V2为滩段上的最大水流速。

当V>0时，表示船舶具备上滩能力，为了保证船舶航行安全，此时对岸航速V还需要有一定的裕度。而在实际航行中船舶的上滩能力也是主要通过船舶的对岸航速来进行判断，按《长江三峡大坝-葛洲坝水域船舶分道航行规则》，如果船舶的平均对岸航速超过水流速度4km/h，则认为该船具备上水过滩能力。

2.2.2 上滩能力影响因素

对船舶上滩能力的主要影响因素包括船舶阻力和船舶推力。

（1）船舶阻力。影响船舶阻力船型参数主要包括3个方面：①主尺度比：长宽比L/B，宽吃水比B/d。②船型系数：方型系数Cb。③船体形状：首尾形状、满载水线面形状。

（2）船舶推力。船舶推进主要取决于螺旋桨要素—直径和螺距比，而螺旋桨直径和螺距比是按照其承受的负荷（船舶阻力）设计得到的，并通过一定的主机功率PS和转速n予以保证。

3 两坝间船舶航行安全性评价

本章节通过在两坝间的实船试航实验，对两坝间船舶航行安全性进行分析评价。

3.1 船舶航行安全性实船试航与分析

国家相关部门曾先后2次在两坝间组织实施了25000m3/s、30000m3/s、35000m3/s、40000m3/s和45000m3/s五个流量级19艘次船舶实船试航，参试船舶为1000～5000t级散货船、集装箱船和商品车滚装船等。

3.1.1 参试船舶选取

依据坝区通航船舶现状和船舶实际配载情况选取实船试航参试船舶，试航船舶在不同流量级情况下，都严格依照相关规定配载，保持合理的单位功率载量，保证船舶在不同流量级实验条件下都处于试航状态。参试船舶主要技术参数见表3。

3.1.2 船舶上滩能力实测结果分析

（1）25000m3/s流量级。25000m3/s流量级时，黔龙号、川集30均顺利通过两坝间相关险滩河段。但黔龙号为轻载，川集30为自航船绑拖船队，计算数据不能真实反映此功率级别的船舶特性，故对25000m3/s流量级试验结果不进行换算分析。

（2）30000m3/s流量级。30000m3/s流量级时，上行船舶有秭归“ 898”、“ 平原1098”，在各急流滩不同主机功率时对岸航速见表4及表5。

（3）35000m3/s流量级。35000m3/s流量级时，上行船舶有“渝海61”、“鑫运旺1号”、“启航06”，在各急流滩不同主机功率时对岸航速见表6至表8。

（4）40000m3/s流量级。40000m3/s流量级时，上行船舶有“航旭802”，在各急流滩不同主机功率时对岸航速见表9。

（5）45000m3/s流量级。45000m3/s流量级时，上行船舶有“安达9”，在各急流滩不同主机功率时对岸航速见表10。

本次试航船舶（队）上行通过两坝间航道时，虽然由于不同船舶（队）船型和驾引操作的差异，使用主机负荷的百分比也不同（大部分试航船舶在通过水田角段时使用负荷最大，最高达74.9%），但试航船舶通过各滩段的对岸平均航速均超过4km/h。为便于比较，按主机负荷70%估算各试航船舶在水田角段的对岸平均航速、最小航速和裕度，估算结果见表11。

由表11可知，在不同的流量级情况下，试航船舶按照相关规定，保持合理的单位功率载量，处于适航状态，在两坝间上行时，除川集30外，对岸平均最小航速5.8 km/h，对岸平均最大航速15.6 km/h，船舶对岸航速裕度取值范围在45%～290%，均能够满足《长江三峡大坝-葛洲坝水域船舶分道航行规则》第十三条“船舶应当以安全航速航行，在航路内正常航行时航速不得低于4km/h”的规定，船舶具有足够的上滩能力。

3.1.4 实船试航结论

两坝间大流量实船试航分2批次，共计5个流量级19艘次船舶测试，所有参试船舶均安全通过两坝间航道。在不同的流量级情况下，试航船舶按照相关规定，保持合理的单位功率载量，处于适航状态，上水船舶除川集30数据缺失外，对岸平均最小航速5.8 km/h，对岸平均最大航速15.6 km/h，船舶对岸航速裕度取值范围在45%～290%，均能够满足“在航路正常航行时航速不得低于4km/h”的规定，船舶具有足够的上滩能力。

根据本文的研究，在保证船舶试航的前提下，在不同的流量级条件下，两坝间汛期船舶通航安全性较好，船舶通行较为安全。

4 研究结论与建议

4.1 研究结论

4.1.1 两坝间通航现状总结

（1）两坝间主要为峡谷河段，汛期受大流量和三峡电站调峰运行产生的非恒定流影响，通航河段水流条件复杂，会对船舶航行安全造成较大影响。两坝间河段主要险滩有水田角滩段、喜滩滩段、大沙坝滩段、偏脑滩段、石牌弯道、南津关弯道，俗称“四滩一弯一关”。“四滩一弯一关”是汛期两坝间船舶航行较困难的航段。

（2）结合汛期两坝间航道水流条件模型试验及原型观测分析，试验成果与实测结果具有较好一致性。模型试验与原型观测表明，在各个流量级水流条件下，水田角流速、比降均最大；石牌弯道呈90?急流弯，因此水田角航段是两坝间船舶上行最为困难航段，石牌弯道是船舶下行最为困难航段。

4.1.2 船舶航行安全性评价指标确定与量化

研究确定两坝间汛期船舶上行安全性评价指标为上滩能力，并确定了上滩能力衡准数為船舶对岸航速指数。

4.1.3 两坝间汛期船舶航行安全性分析

两坝间大流量实船试航分2批次，共计5个流量级19艘次船舶测试，所有参试船舶均安全通过两坝间航道。按本文研究所确定的船舶单位功率载量进行配载，上水船舶除川集30数据缺失外，对岸平均最小航速5.8 km/h，对岸平均最大航速15.6 km/h，船舶对岸航速裕度取值范围在45%～290%，均能够满足“在航路正常航行时航速不得低于4km/h”的规定，船舶具有足够的上滩能力。

在保证船舶试航的前提下，两坝间汛期船舶航行上滩能力良好，航行安全性可以得到保障，且现有船舶配载标准还存在提升空间。

4.2 建议

4.2.1 建议尽快完善两坝间汛期船舶通航流量控制标准

目前两坝间汛期船舶通航流量控制标准还不够完善，这既不利于船舶在两坝间航行的经济效益，也不利于缓解两坝间船舶滞留常态化的状况。因此建议在确保安全前提下，尽快制定完善两坝间航道汛期不同类型船舶通航流量标准，规范船舶汛期两坝间航路、航法和驾引操作方法，尽可能提高船舶通航率，扩大两坝间河段通过能力。

4.2.2 建议加快推进两坝间航道整治工程

目前两坝船舶航行条件还比较困难，尤其是“四滩一弯一关”航段，为彻底解决船舶两坝间航行安全和经济效益问题，建议加快推进两坝间航道整治工程，改善两坝间通航航道状况，提升航道等级。

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