大藤峡船闸通航现状与效率提升措施

唐军生，韦 刚，李 艺，王小林

（广西大藤峡水利枢纽开发有限责任公司，530200，南宁）

大藤峡水利枢纽工程船闸（简称大藤峡船闸）布置在主坝左岸，是国内水头最高的单级船闸，按单线单级3000 t级进行设计，级别为Ⅰ级，闸室有效尺度为280 m×34 m×5.8 m（长度×宽度×门槛水深）。船闸上游最高通航水位61 m，下游最低通航水位20.75 m，最大工作水头40.25 m，设计输水时间15 min。船闸主体工程于2015 年9 月19 日开工建设，2020 年3 月31日通过试通航验收，2020 年4 月1 日开始试运行。

大藤峡船闸位于西江黄金水道“咽喉”位置，汇集红水河、柳江的水上运输，是广西柳州、来宾等地营运船舶东出粤港澳大湾区的必经之路，是珠江黄金水道的重要中枢，也是广西壮族自治区向东融入粤港澳大湾区的重要战略支撑。大藤峡船闸自试通航起，持续面临过闸需求大、下游天然航道浅、枯水期来水不足等制约船闸安全高效通航问题，必须采取有效措施，保障水路运输物流畅通，助力地方经济社会高质量发展。

一、大藤峡工程航运功能定位

大藤峡水利枢纽工程的航运任务是改善黔江航道通航条件，提高黔江航道标准。黔江干流为典型山区河流，大藤峡峡谷是广西最大、最长的峡谷，航道窄、水流急、落差大、流态紊乱，因水上安全事故频发素有“魔鬼航道”之称，穿越41 km的大藤峡峡谷需耗费近4 h，航运效率低且夜间无法航行，枯水期仅可通行300 t及以下船舶。

2020 年3 月大藤峡水利枢纽工程一期蓄水后，渠化库区航道超100 km，险滩暗礁永沉江底，黔江干流“魔鬼航道”成为“潮平两岸阔”的“水上高速”。通航吨级提高到内河航运的最高Ⅰ级航道标准3000 t 级，2500 t级船舶可开到柳州，3000 t级船舶可直抵来宾，船舶营运彻底告别“靠天吃饭”的窘境。工程蓄水前后大藤峡黔江航段对比见图1。

图1 大藤峡水利枢纽工程蓄水前后的大藤峡黔江航段

二、大藤峡船闸通航现状与面临问题

1.实际货运量超出设计值

大藤峡船闸以2010年大藤峡过坝货运量750万t为基数计算通过能力进行设计，预测2020年、2030年、2040年三个水平年的货运量分别为1500万t（其中上行402万t，下行1098万t）、3526万t（其中上行987万t，下行2539万t）、4513万t（其中上行1252万t，下行3261万t）。设计单向通过能力为3741万t。

大藤峡船闸过闸货运量预测值与实际统计数据相差较远。如，2020年船闸仅运行9个月下行货运量就达1062.7万t，已基本接近设计预测下行货运量1098万t；2021 年全年实际下行货运量达1709 万t，超出设计预测的35.3%；2022年全年实际下行货运量达2237.2万t，超出设计预测的53.8%。货运量预测值与实际值对比见表1。

表1 2020—2022年大藤峡船闸货运量情况单位：万t

2.过闸需求持续增加

广西作为砂石骨料外销大省，低成本的水路运输是其发展优势之一。粤港澳大湾区建设中70%的建筑材料，如砂石、水泥等，都来自大藤峡工程上游地区。随着大藤峡船闸通航，沿江地区水运条件改善，水路运输需求急剧增加，同时也吸引了一大批建材企业在上游柳江、红水河、黔江沿线布点设厂。近年上游地市大力发展资源产业，砂石料开采、建材生产规模增大，产能高达6000万t/a，大量建筑材料通过成本低、运量大的水运方式运往下游珠三角地区，大藤峡船闸是必经之路，因此过闸需求呈暴发式增长，远超船闸设计单向通过能力。同时，受水运市场影响，在相同的水运距离下，黔江航线运价几乎为郁江（西江干流另一支流）航线运价的两倍，受经济利益驱使，大部分船舶选择黔江航线营运，加剧了大藤峡船闸过闸需求，待闸船舶数量持续增加、居高不下。

2020年4月至今，大藤峡船闸待闸数量（月度总和）整体呈阶跃式上涨。2020年试通航初期大藤峡船闸月度待闸数量总和在1 万艘次以下，2022 年增长至3 万艘次以上，最高超过5万艘次（见图2）。

图2 大藤峡船闸待闸数量（月度总和）趋势

3.上下游航道等级不匹配

大藤峡船闸上游航道等级已经达到Ⅰ级，但下游天然航道在2022年完成疏浚整治工程后仅从Ⅴ级提升为Ⅱ级，未与上游航道完全匹配，水位虽满足设计最低通航水位要求，但部分航段水深不能完全满足设计船舶吃水要求。尤其在每年进入枯水期后，来水流量不足，下游航道水深往往无法满足大部分重载船舶的航行，船舶只能长期待闸在上游，或者在水上卸掉部分货物，降低吃水深度，才能顺利通过下游航段。受此影响，过闸船舶货运能力被大幅度限制，核载4000 t、5000 t的大型船舶，枯水期往往只能装载2000 t左右，很大程度上制约了大藤峡船闸的通货能力。

三、通航效率提升措施

1.根据航道疏浚情况逐步延长运行时间

2020年4月开始，按交通部门批准，大藤峡船闸每天仅运行10小时；同年11月，船闸具备24小时通航条件，但下游至三江口河道未疏浚，按航道管理部门要求，船闸实际每天运行13小时；2022年5月，根据海事部门的管控要求，分阶段实施空载船舶夜航上行，大藤峡船闸实际每天运行19 小时；2023 年4 月，下游航道疏浚完成，大藤峡船闸开始24小时运行。

由于每天通航时长相对固定，每次延长通航时间，对待闸船舶数量的增长仅仅起到一时的缓解作用，随着时间推移，营运船舶数量持续增加，待闸船舶数量将再次上涨。大藤峡船闸现已24 小时通航，通航时间已无延长空间，对通航效率的提升将不再起作用。

2.精心运维，保障运行安全稳定

大藤峡船闸是单线船闸，一旦出现设备重大故障或船舶水上事故，黔江航线将全线断航。因此确保船舶通航安全和设备持续稳定运行，是提高船闸通航效率的先决条件和首要措施。

在设备健康保障上，大藤峡公司船闸中心加大设备巡检、点检力度，维护人员24 小时待命在岗，在通航过闸的间隙时间及时进行缺陷处理、故障消除，并结合3 次年度检修，消除设备设施“顽症”及运行隐患，将船闸月均故障次数降低78%，主要设备设施稳定运行，试运行以来未因设备故障影响通航。

在运行管理上，通过靠前调度确保上下游靠船墩始终处于有船状态，以实现船舶进出换挡无缝连接；通过优化过闸排挡和指引，提高闸室利用率，减少船舶进出闸和移泊时间；根据实时气象水文信息，精准预判流量，科学合理指导船舶装载；同时根据船舶吃水以及实时水情，动态调整调度方式，确保闸室空间利用率达到最优，以不断提高过闸效率。另外，将上游待闸区域划分为2个锚地，严格控制近坝区域待闸船舶数量，保障汛期通航安全畅通。

3.航电协同，盘活枯水期运力

黔江涝旱急转的季节性水情特点与船舶大型化的趋势交织，出现枯水期“过得了船闸，下不去航道”的窘境。以往每年进入枯水期，大藤峡下游自然航道水深往往不足2 m，大部分重载货运船舶无法满足吃水条件，只能长时间待闸等候合适水情，影响沿江产业生产，更重要的是威胁船舶行驶安全。

大藤峡水利枢纽工程蓄水、船闸通航后发挥综合作用，采取航电协同调度方式应对枯水期，在满足电网调峰需求同时，每日集中在特定时段加大发电出库流量，计划性地抬高下游航道水深，帮助重载船舶顺利下航，避免黔江水运航线因季节性枯水引起的断航，保障流域上下水路货运安全畅通，释放大藤峡水利枢纽工程船闸通航的内在潜力。根据船舶调度情况，2020年至2022年的枯水期，大藤峡船闸每天过闸船舶数量以及通货量相对丰水期并没有出现明显下滑，可见“航电协同”调度措施对枯水期期间的大藤峡船闸通航效率提升作用较大。

4.开发智能过闸管理系统

开发了一套具有图像识别、分析决策、综合管理完整功能的船舶过闸智能管理系统（图3），通过综合运用计算机视觉、大数据、人工智能、物联网等先进技术，建立了一套功能较为完整的船舶过闸管理、船闸自动控制的智能化综合应用系统。系统可自主完成船舶目标跟踪、船舶身份识别、系船柱系缆识别、界限线及越线识别、闸室状态分析识别、安全风险分析及预判预警等关键功能，极大提高了大藤峡船闸的自动化程度和智能化水平，大大减少人为干预环节的过闸流程耗时，提高通航效率。

图3 大藤峡船闸智能过闸系统

根据统计数据分析，相对传统的人工干预集控系统，大藤峡船闸智能过闸系统平均每闸次用时缩短3～5 min，提升船闸约7%的通航能力，初步估算每年至少能为船闸运行节省约180万元的人员开支。同时，系统设计的闸室系缆及越界预警，能够最大程度降低相关安全风险，有效提高船闸运行安全性。

四、提效措施下的航运效益

在通航效率提升措施作用下，大藤峡船闸每日通航闸次数从最初的4～6闸次提高至目前的16～18闸次，运行安全性、稳定性不断提高，通航效率已达到同级别船闸先进水平。大藤峡船闸试通航至今，其所处的黔江航线未因季节性枯水或设备设施故障而断航，通航保证率高达92%，为广西全面对接粤港澳大湾区提供了一条稳定、高效的水路，年货运量持续大幅度增长。大藤峡船闸过闸核载量2020年为2545万t，2021年达到4960万t，同比增长95%；2022年达到6301万t，同比增长27%。通航至今累计过闸船舶超8.7万艘次，核载总量超2亿t，带动地方超百亿元产业发展（图4）。

图4 大藤峡船闸2020—2022年过闸船舶数及核载货运量

大藤峡水利枢纽作为珠江黄金水道重要中枢，为广西及西南地区与珠三角各地的物资交流提供了良好的水路运输保障，尤其在释放广西砂石等自然资源优势中发挥着至关重要的作用。得益于大藤峡船闸的通航，来宾港货物吞吐量连年激增，成为广西内河第三大港口。来宾港货物吞吐量在大藤峡船闸开通当年便上涨69.2%，2022 年达到2171 万t，是2020 年的2.5 倍（表2）。同时沿江地区承接东部产业转移势头明显提升，促进了沿江产业带的形成，例如来宾市武宣县广西新东运矿业有限公司总投资40 亿元新建砂石骨料和水泥生产线，年产1000 万t 优质骨料，通过水运直达大湾区。大藤峡水利枢纽成为粤港澳大湾区重要的自然资源门户，为源源不断向大湾区建设输送资源提供了强有力的支撑，也进一步拉动西南地区加快融入粤港澳大湾区，不断激发各地区“向海经济”发展原动力。

表2 2019—2022年广西内河港口货物吞吐量前五名单位：万t

五、结 语

大藤峡船闸因其特殊的地理位置以及地方经济产业的迅速发展，通航伊始便担负船舶过闸需求激增的巨大通航压力。为克服过闸需求大、下游天然航道浅、枯水期来水不足三大制约船闸安全高效通航的主要因素，大藤峡船闸采取了相应措施，大幅度提高了过闸效率，降低了船舶待闸时间，缓解了通航压力，在超出船闸设计通过能力的货运需求下，极大程度缓解了大藤峡船闸待闸船舶数的增长，确保了大藤峡水利枢纽所在流域的水路运输物流畅通，为服务地方经济社会高质量发展源源不断释放其“黄金效益”。这些措施在内河水运枢纽尤其是普遍存在“航电矛盾”的综合型枢纽的通航保障工作中具有借鉴意义。