湘江枯水期通航保障应对措施

尹斌勇， 文跃凌， 莫 雄， 黎泽文

(1.长沙市湘江综合枢纽工程办公室, 湖南 长沙 410200； 2.湖南省水运投资建设集团有限公司, 湖南 长沙 410214 )

0 引言

随着2012年湘江长沙综合枢纽船闸通航，湘江城陵矶至株洲257 kmⅡ级航道(2000t级)形成，2019年湘江大源渡航电枢纽二线船闸通航，标志着湘江城陵矶至衡阳437kmⅡ级航道(2000t级)正式形成。但近几年来，受长沙枢纽库区水位尚未达到设计正常蓄水位影响，又长沙枢纽下游航道因采砂导致河床下切严重，以及三峡出库流量在枯水期较少，湘江干流航道在枯水期(10月至次年2月)的通航条件难以满足Ⅱ级航道要求，致使船舶通行受限。特别是2019年12月14日，长沙枢纽下游引航道水位跌至19.0m(黄海高程，以下表述相同)，城陵矶至长沙枢纽航段只能通行吃水约2.0 m水深以内的船舶，对湖南省内重点企业的物资运输保障带来巨大压力，成为急需解决的行业与民生问题。

针对枯水期如何保障通航的研究，范显华[1]提出了“停航蓄水，间断通航”的方式；朱鹏、章昆仑等[2]提出了航道养护和“错峰调船”等措施；周传喜、李鹏[3]综合分析人、船、环境等因素对通航的影响，提出了管理上的应对措施。本文结合以上研究成果，针对湘江干流实际情况，对如何确保湘江在枯水期航道畅通，保障省市重点企业物资运输需求，在技术手段和管理措施上进行探讨。

1 湘江航道基本情况

湘江在湖南省境内共有817km，目前，在湘江上规划的长沙、株洲、大源渡、土谷塘、近尾洲、湘祁、浯溪、潇湘、太洲等9个梯级航电枢纽已全部建成，每个枢纽都建有等级和数量不同的船闸，湘江干流航电枢纽布置见图1。城陵矶至衡阳437km为Ⅱ级航道，可通行2000t级船舶，衡阳以上为Ⅱ级以下航道。城陵矶至土谷塘枢纽区间航道和船闸特性见表1和表2。

2 问题的提出

湘江枯水期的通航问题，集中在城陵矶至长沙枢纽和长沙枢纽至株洲枢纽两段航道。

在城陵矶至长沙枢纽航道中，位于湘阴县萝卜洲的文经滩是主要碍航点(见图2)。通常情况下，每年9月至11月，长江三峡会逐步蓄水，其出库流量下降至10000m3/s左右，此时恰逢湘江枯水季节，长沙枢纽月均入库流量将减少至1000m3/s左右。当洞庭湖水位偏低，长沙枢纽又因入库流量减少无法补水时，长沙枢纽坝下水位大幅下降。2019年12月14日，三峡出库流量为6000m3/s，长沙枢纽入库流量为500m3/s，导致长沙枢纽下游水位为19.0m，湘阴县萝卜洲文经滩水位为18.65m，水深约1.9m，航道宽70m左右，船舶通行严重受限。

图1 湘江干流航电枢纽布置示意图

表1 城陵矶至土谷塘枢纽区间船闸特性表船闸船闸参数通过能力/10 kt长沙枢纽一线(2 000 t级): 280 m×34 m×4.5 m二线(2 000 t级): 280 m×34 m×4.5 m9 800株洲枢纽一线(1 000 t级): 80 m×23 m×3.5 m二线(2 000 t级): 280 m×34 m×4.5 m1 2602 450大源渡枢纽一线(1 000 t级): 80 m×23 m×3.0 m二线(2 000 t级): 280 m×34 m×4.5 m1 2002 450土谷塘枢纽一线(1 000 t级): 80 m×23 m×4.0 m1 420库区蓄水位/m库区死水位/m下游最低通航水位/m上游最低通航水位/m最低通航流量/(m3·s-1)29.721.928.438.040.538.830.237.933050.047.839.246.630058.057.048.254.5300

表2 城陵矶至土谷塘枢纽区间航道特性表航道区间航道等级航距/ km城陵矶至长沙枢纽Ⅱ级146长沙枢纽至株洲枢纽Ⅱ级131株洲枢纽至大源渡枢纽Ⅱ级90大源渡枢纽至土谷塘枢纽Ⅱ级101航道情况通航2 000 t级船舶,水深2.6～3.0 m,航道宽40～100 m通航2 000 t级船舶,水深2.6～3.0 m,航道宽40～100 m通航2 000 t级船舶,水深2.6～3.0 m,航道宽40～100 m通航2 000 t级船舶,水深2.6～3.0 m,航道宽40～100 m

在长沙枢纽至株洲枢纽航道中，株洲一桥和辰州滩为主要碍航点(见图2)。根据设计要求，当长沙枢纽处于正常蓄水位29.70m时，长沙枢纽的库尾正好与株洲枢纽下游的最低通航水位30.2m衔接。但因长沙枢纽库区工程和环保专项尚未验收，根据长沙市防汛抗旱指挥部要求，长沙枢纽枯水期的坝上水位控制在28.5m左右运行，距离正常蓄水位尚差1.2m，因此无法与株洲枢纽尾水位正常衔接。同时，受枯水期上游来水量减少影响，株洲枢纽出库流量最低会降至400m3/s，致使株洲枢纽下游辰州滩处水深仅有约1.5m，航道宽50m左右。当长沙枢纽库区水位低于28.5m时，辰州滩的通航水深更浅，航道更窄，受此影响，湘江株洲一桥位置航道变窄、水流变向、流速加快，严重影响船舶通行。

图2 城陵矶至株洲枢纽主要碍航点

3 保障应对措施

针对湘江航道基本情况及所存在的问题，为解决城陵矶至株洲枢纽航道中文经滩、株洲一桥位置、辰州滩等3处主要碍航点，确保城陵矶至衡阳437kmⅡ级航道畅通，需采取有针对性的应对措施。

3.1 保证长沙枢纽上游水位达到29.7 m

该措施主要是为了解决长沙枢纽至株洲枢纽航道段中株洲一桥位置和辰州滩碍航点问题。根据设计要求，当长沙枢纽上游库区水位达到设计蓄水位29.7m时，才能与株洲枢纽下游最低通航水位30.2m有效衔接。在此条件下，即使株洲枢纽出库流量低至400m3/s，也可有效保证长沙枢纽至株洲枢纽2000t级航道要求。

3.2 调节株洲枢纽出库流量在1 000 m3/s以上

当长沙枢纽上游库区水位低于29.7m时，为保证长沙枢纽至株洲枢纽2000t级航道要求，需调节株洲枢纽出库流量对下降水位进行补充。即当长沙枢纽上游库区水位低于28.5m时，要保证长沙枢纽至株洲枢纽2000t级航道水深要求，需将株洲枢纽出库流量加大至1000m3/s以上；当长沙枢纽上游库区水位高于28.5m时，可相应减少株洲枢纽出库流量。采取此措施时，由于枯水期上游来水量很小，株洲枢纽可调节库容有限，难以做到长时间保持较大出库流量。综合以上情况，可采取定期间断调节方式，如对株洲枢纽采取“逢1放水”方式，即每月1日、11日、21日，7:00～18:00将株洲枢纽出库流量加大至1000m3/s以上，可有效缓解株洲枢纽下游吃水较深船舶的通行问题。同时，长沙枢纽与其形成联合调度，对缓解长沙枢纽下游船舶通行也会发挥较好作用。采取这种措施，效果比较明显。

3.3 调节长沙枢纽出库流量在1200m3/s以上

该措施主要为解决长沙枢纽下游文经滩碍航点问题，且需结合3.2中所述措施予以实施。根据实际情况，当长沙枢纽按照通航流量400m3/s下泄，三峡出库流量达到10000m3/s以上时，长沙枢纽下游水位只能达到20.4m(20a远期最低通航水位)；三峡出库流量达到15000m3/s以上时，长沙枢纽下游水位才能达到21.9m(近期最低通航水位)。在近几年枯水期间，三峡出库流量一般在6000m3/s左右，在这种工况下，只有长沙枢纽出库流量大于1200m3/s，才能确保长沙枢纽下游水位在20.4m左右，同时确保文经滩的水位满足2000t级航道要求。由于此措施受枯水期上游来水量很少影响，且长沙枢纽正常蓄水位和死水位均为29.7m，属于无调节水库，调节能力非常有限，不能作为长期应对措施。需结合水情、雨情，综合长株潭重点物资需求和集装箱班轮运行情况，与株洲枢纽形成联调，采取“逢1放水”定期调节长沙枢纽出库流量在1200m3/s以上的方式，发挥一定作用，缓解通航压力。

3.4 实施文经滩航道整治工程

针对文经滩在枯水期碍航问题，可采取航道整治措施。具体措施在雍水方案和航道疏浚方案中进行选择，其中航道疏浚方案要尽量减小疏浚后水位回落影响，考虑在萝卜洲左汊或相应位置新建护滩带，并在此基础上采取航道全疏浚或航道半疏浚方式。通过疏浚处理后，文经滩底标高须低于15.7m，水深约2.8m，方可较好满足枯水期2000t级船舶通航要求。文经滩航道整治措施需通过相关试验并经技术和经济综合比较后选取，整治效果待正式施工完成后才能得到检验。

3.5 协调三峡出库流量在10000 m3/s以上

湘江枯水期间，采用3.3所述措施很难得到保证，因湘江干流和各支流的出库流量均按最低通航流量或是生态流量下泄，到长沙枢纽断面，入库流量一般只有400～500m3/s，所以当三峡出库流量低于10000m3/s时，则无法保障长沙枢纽下游水位在20.4m以上。根据近期长沙枢纽下游水位流量与三峡出库流量的关系分析，当长沙枢纽出库流量只有400m3/s时，三峡出库流量需达到10000m3/s以上才能保证长沙枢纽下游远期最低通航水位20.4m的要求。

3.6 采取通航管制措施

该措施主要针对文经滩和辰州滩的水深低于2.0m时采取人为干预船舶通行方式。当文经滩水深2.0m时，其航道宽约70m；当辰州滩水深2.0m时，其航道宽约80m，此水深船舶不能双向正常安全通行，如不及时采取通航管制措施，极易发生船舶搁浅和船舶碰撞事故。严重时会造成航道长时间堵塞中断。对此海事和航道执法部门需进行人为调度干预：①限制吃水通行，对过闸船舶进行吃水检查，超过2.0m以上吃水船舶禁止通行，避免因船舶超吃水造成搁浅、阻塞航道；②采取单向通行，在限制吃水的基础上，采取“白天走上行，晚上走下行，加大放水时走重载船”的管制措施，避免船舶无序追赶抢道引起的通过效率低，防止船舶碰撞事故造成航道堵塞。

4 结语

湘江枯水期存在枯期出现早、持续时间长、长沙枢纽下游水位持续走低的特点。通过采取以上措施，可有效缓解湘江干流城陵矶至株洲枢纽航道枯水期通航受限问题。

1) 保证长沙枢纽库区水位在29.7m和协调三峡出库流量在10000m3/s以上，是最为经济、快捷、有效的措施。

2) 采取通航管制措施是最为耗费人力、物力、财力的措施，通航效率低、不能从根本上解决问题。

3) 文经滩、辰州滩的水深低于2.0m时，必须采取有效措施才能较好保障有限航道的畅通和船舶通行安全。

本文就湘江枯水期如何结合水情、雨情及水路运输需求等实际情况，提出有效措施保障通航。可为类似河段枯水期缓解通航问题提供借鉴。