改善三峽工程下游航道流量的構想

高良云

摘 要：從全新的視角圍繞著三峽暢通問題進行分析研究，從水資源利用著手提出引導干支流水庫之水改善三峽至荊江航道的方法，為打造黃金水道提升長江航運能力提供有益的思路。

關鍵詞：三峽工程 優化水資源調度 改善航道流量 黃金水道

三峽—葛洲壩梯級水利樞紐由三峽水庫和其下游38km處的反調節水庫—葛洲壩水庫組成。汛期，三峽河段兩壩間最險莫過于丁頭鎮、大沙壩、石牌彎、鯉魚潭等水域。三峽樞紐防洪加大下泄流量時，極易在該水域附近形成非正常水況，促使船舶行進在兩壩間水域時不得不采取相應的安全措施克服大流量等環境影響順利通過三峽河段。

長江汛期流量與三峽通航現狀

汛期從6至9月份，主汛期為7、8月份，三峽水庫下泄流量激漲對下游通航影響巨大，通航狀況因流量過大會出現封航、停航、限航等復雜情況。下圖為三峽庫區2013年汛期入庫流量與平均流量對照圖。該年三峽汛期無停航、限航或礙航，是近年通航流量條件最好之年。

兩壩船閘封航：當特大洪水來襲時，上游入庫流量大于56700立方米/秒，三峽船閘停航，葛洲壩二號、三號船閘考慮到黃柏河流量的介入在大于60000立方米/秒時停航，一號船閘大于20000立方米/秒流量停航。

過閘船舶只過一壩：當三峽入庫流量小于56700立方米/秒下泄流量大于45000立方米/秒時，三峽船閘正常通航，兩壩間停航，上下游船舶均只能過一壩。

過閘船閘連續過兩壩：根據實船試驗結果，當兩壩間流量大于35000立方米/秒小于45000立方米/秒時，因兩壩間僅限于部分大功率船舶在載貨噸位標準的指導下裝貨才能連續過兩壩。當兩壩間流量大于25000立方米/秒小于35000立方米/秒時，大功率船舶暢行無礙，中小功率船舶需在載貨噸位標準的指導下裝貨可以連續過兩壩。當兩壩間流量小于25000立方米/秒時，三峽河段暢行無礙。

枯水期流量與三峽通航現狀

枯水期為12月-翌年4月份，三峽水庫興利蓄水下泄流量控制在最低通航流量5000立方米/秒。

枯水期船舶過壩，受三峽水庫控泄影響，葛洲壩三江引航道維護水深3.5米，最高僅能通過3000噸級以下單船；大江引航道、兩壩間航道、三峽船閘及引航道維護水深能到4.5米以上，能正常通過5000噸級單船；整體通航能力略微下降是由于葛洲壩三江引航道水深問題。

通觀長江中游航線，枯水季節荊江河段枯水最小維護水深僅有3.2米，實施整治工程后也僅能維持水深3.5米。3000噸級以上單船（約占56%以上）即便能順利通過三峽河段也將難以通過荊江，因此，很可能出現航運“淡季”期。

船閘檢修與流量組合的抉擇

根據近年船閘檢修與通航情況來看，船閘檢修期力求與通航流量最佳組合，必須做到“三個匹配”：即運行方向匹配、檢修時間匹配、檢修對象匹配。

檢修對象匹配：主要考慮檢修規模和工期及復航期限的要求必須保持兩壩一致，不至于造成兩壩通航能力因單線不正常而失衡。組合方式為葛洲壩一號船閘對三峽南線（或北線）、葛洲壩二號船閘對三峽北線（或南線）、三號船閘對升船機。

檢修時間匹配：①修理一號船閘與三峽南線（或北線）組合時，選汛期大流量季節維修較好，此時為兩壩間限制性通航時段，三江引航道最小維護水深4.5米，二號、三號船閘均可以保證3000～5000噸位船通過，比選擇枯水期檢修時通航能力更強；若兩壩間流量改善比較好，仍然可以選枯水季節船流量低的通航時段進行。②修理二號船閘與三峽北線組合時，選枯水季節維修較好，此時為過閘船流最低通航時段，一號船閘最小維護水深在4.5米以上，可以保證3000-5000噸位船通過，比選擇汛期檢修時通航能力更強。③修理三號船閘與升船機組合時，選擇兩壩間限制性通航時段或枯水低船流時段維修均可；若兩壩間流量改善比較好，仍然可以選枯水季節船流量低的通航時段進行。

運行方向匹配：其中一個組合船閘航線在維修期間時，其余兩個組合船閘航線均按照迎向方式運行；當出現上下游待閘船舶數量失衡的情況時，擇機換向運行。

三峽河段復雜水流環境的成因及對航運的影響

當由開闊地帶流入時，密度被壓縮，風速便增大，空氣會加速流過峽谷。當流出峽谷時，空氣流速又會減緩。這種峽谷對氣流的影響，稱為“峽谷效應”。事實上，“峽谷效應”在自然界中普遍存在，當流水在峽谷中流動時，水位會壅高，流速也會加快。

兩壩間航道由三峽大壩下游近壩水域和葛洲壩上游近壩水域和兩壩間峽谷地帶組成。近壩水域河道寬闊，河床坡降平緩，而兩壩間峽谷帶河道狹窄，河床坡降陡急，因三峽水庫下泄流水在峽谷帶受阻由于壅水作用導致水位升高與著名的石牌大彎道組合形成了復雜的峽谷水流環境。

根據三斗坪水文站和葛5#水文站提供的水位數據研究，發現三峽工程下泄流量與兩壩間水位比降（即水位落差）呈線性遞增規律，同時表現為流量越大流速越高的關系。如下圖：

自三峽成庫以來，尤其是從2007年開始，壩區汛期超流量屢發，對通航影響呈現出增長態勢。

長時間受水情影響停航或限航，既造成了通航天數的縮短，又造成船閘通過能力無法得到充分發揮，加劇船舶在壩區水域積壓待閘。如2012年因大流量導致三峽船閘停航達到近年來最高，南、北線船閘折算分別達到18.4天和16.5天。

葛洲壩水域受惡劣水文影響被迫停航及限航，雖然不會直接影響到三峽船閘的正常運行，但是影響到兩壩船閘的統一調度工作的順利進行。如2012年汛期兩壩間25000立方米/秒以上流量持續天數長達53天，大量小功率船舶因葛洲壩一號船閘停航和兩壩間航道限航無法正常通過三峽船閘，導致壩區積壓船舶數量最高達到941艘次。

聯合調度干支流水資源成就長江全流域之“黃金水道”

事實上，三峽河段的流量保持在10000至35000之間均有助于大壩下游航運，并有利于從三峽壩址至城陵磯河段全年處于4.5米以上水深環境，使三峽河段和荊江河段航運難題同時得到解決。目前，位于金沙江支流的溪洛渡、向家壩梯級水庫與三峽水庫采取聯合統一調度水資源行動，盡可能利用三峽防洪庫容的調節能力按航運需要控制三峽水庫下泄，將會在一定程度上改善三峽河段的汛期流量。

例如，汛期金沙江控制好下泄流量，錯開與其它四條支流的洪水相遇時間，避免在三峽庫區發生重疊后同時抵達三峽，減輕三峽大壩下泄壓力。枯水時，金沙江支流在其他支流均不能保證三峽水庫總流量需求時增加下泄流量，三峽樞紐提高最低航運下泄流量，保證三峽至城陵磯河段航道處于深水狀態，改變枯水期1-4月份水深不足造成3000噸-5000噸單船不能滿載過三峽的問題。

當前，長江上游金沙江與四大支流雅礱江、岷江、嘉陵江和烏江流量占三峽上游來水量的90%以上，并且修建了大中小型各類水庫。有關專家認為，要從根本上改善三峽河段和荊江河段流量問題還需“五江”聯手，按照金沙江調度模式實行干支聯動，統一調度。那時，人們將會發現長江之夏季洪水發生了時空轉移，而三峽工程之冬季出力“枯水”變“豐”，航運“淡季”變“旺”的繁榮景象，三峽樞紐發電、航運、生態等綜合效益都將取得質的飛躍。

結束語

三峽工程及各支流水庫群的聯合調度是長江流域水資源優化配置的重要組成部分，改善三峽河段流量、打通荊江河段瓶頸就等于改變中上游航運結構、破局長江“中梗阻”，意味著5000噸級單船及萬噸船隊可以自重慶出發“直通江海”，從真正意義上實現長江黃金水道“暢中游，延上游”的戰略格局。

參考文獻：

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[4]庫群優化調度[J].南京：河海大學，1997.

（作者單位；長江三峽通航管理局）