提高興隆船閘和漢江綜合通過能力的對策分析

胡克斌,朱喬航,葉 錚

(湖北省漢江興隆水利樞紐管理局，湖北 武漢 430062)

1 興隆船閘運行現狀

興隆水利樞紐是漢江中下游梯級開發的最末一個梯級，興隆船閘作為興隆樞紐的重要組成部分，采用單線一級船閘，對應航道等級Ⅲ級(1000t)，閘室有效尺寸為180m×23m×3.5m(長×寬×檻上水深)。

隨著漢江航道條件改善和地方經濟飛速發展，興隆船閘貨物通過量近年來呈現迅猛增長勢頭，是目前漢江沿線最繁忙的通航設施。自2013年4月正式運行以來，船閘通過能力逐年提高(見表1)，2017年過船數增至10491艘，年貨運量增至523.8萬t，與2013年相比增幅分別為113%和264%，有效促進了漢江航運發展，見表1。

表1 興隆船閘歷年通航情況統計表

為滿足航運需求，興隆船閘日平均開閘次數也由運行初期的3.2次增加到2017年的8.5次，日均通航時間約10h，基本滿足船舶過壩需求。盡管如此，在遇下游枯水期、貨運高峰時段等非正常狀態時，船閘通過能力仍顯不足，存在部分船舶待閘現象。

2 船閘設計通能力與實際情況對比分析

2.1 設計通航能力

興隆船閘設計代表船隊近期為1+4×500t，預測年貨運量566.5萬t，其中下行491.3萬t；遠景為1+4×1000t，預測年貨運量990.5萬t，其中下行878.8萬t。船閘設計通過能力計算所用的基本參數為：船閘年通航天數335d；日工作小時22h；運量不均衡系數1.3；船舶裝載系數0.75；日非運貨船過閘次數2次；平均過閘間隔時間44.38min；日均過閘次數29.74次。

2.2 設計通過能力與實際通過能力比較

2.2.1 一次過閘平均載重

根據《初涉報告》給出的參考船型(隊)推算出近期和遠景的一次過閘平均載重噸位分別為1153.8t和2307.7t，2017年船閘實測值為1806.2t。僅從數據本身看，興隆船閘的一次過閘平均載重噸位已超過設計近期年份水平。

2.2.2 平均過閘間隔時間

設計推算的平均過閘間隔時間為44.38min，根據船閘多年的運行數據計算的平均值為65min，比設計指標多出20min。分析原因主要是興隆船閘上閘首設有一座兼顧壩面交通需要的頂升式鋼結構活動橋，不頂升時橋下凈空高度常年保持在7.5m，可基本滿足500t級以下船舶通行凈空要求。但隨著船舶大型化發展，高度低于7.5m的船舶已不多見，導致活動橋幾乎每閘必頂，活動橋運行耗時約15min，但設計并未考慮到該因素的影響。

2.2.3 日均過閘次數

設計理論取值是單向29.74個閘次，按興隆船閘現有工況核定的每日最大單向閘次為20.3次。目前，興隆船閘是根據每日實際報港船舶過閘需求，適時調整當天的通航時間和開閘次數，以2017年為例，日平均開閘數為8.5次，最高達12次。

2.2.4 船舶裝載系數

設計船舶裝載系數選用值為0.75，根據興隆船閘近年統計數據來看，下行基本滿載，上行少量滿載且每年有所提升，推算其下行船舶的裝載系數為0.9，上行船舶的裝載系數為0.3，雙向平均約0.6略低于設計值。

2.2.5 年貨運量

興隆船閘設計近期年貨運量為566.5萬t，2017年興隆船閘實際貨運量為523.8萬t，基本達到設計能力，預計2018年貨運量將超過設計近期水平。另外，設計預測船閘下行貨運量占比為86.7%，但根據5年來實際數據測算，年平均下行貨運量占比為77%，其中2017年為72.6%，說明隨著貨運需求的擴大，在下行船舶基本保持滿載的情況下，上行船舶裝載率也在提升。船閘設計通過能力與實際通過能力的計算參數具體見表2。

3 影響船閘通過能力的主要因素

雖然現階段年貨運量已接近設計近期水平，但目前貨運需求并未飽和，船閘的日均通航時間僅為9.2h，只占設計值的41.8%，船閘實際通過能力并未完全發揮。若排除貨運需求這個無法控制的因素，那么限制船閘通過能力增長的因素還有哪些呢？

大致上，船閘年貨運量=年通航天數(D)×日運行時間(H)÷平均過閘間隔時間(h)×單個閘次平均載重(T)。通常情況下，D是相對穩定的；H由總體貨運需求決定，h反映設備運行效率和調度

水平；T是由單個閘次的閘室有效面積利用率和船舶裝載系數綜合決定。因此，限制船閘通過能力增長的因素主要包括閘室有效面積利用率、平均過閘間隔時間及船舶裝載系數。

3.1 閘室有效面積利用率

從多年的數據來看，興隆船閘閘室利用效率呈逐年下降趨勢，我們選取了船舶裝載率較為穩定的下行過閘數據進行重點分析，見表3，分析發現超千噸級船舶占比在逐年遞增，由2013年的16.1%增加到2017年的47.6%，年均增幅為36.2%；平均閘室利用率則逐年遞減，由6.1艘/閘減少到3.6艘/閘，年均降幅為12.6%；而單個閘次的平均載重量卻呈上下波動趨勢，平均增幅僅為0.9%。從年貨運量增幅最大的2017年來看，年過船數雖較上年增加了51.3%，但日均開閘次數較上年增幅更大，達到了72%。也就是說，隨著船舶大型化的不斷加劇，在單個閘次平均載重量不變的情況下，船閘有效面積利用率在不斷降低，船舶等待過閘時間相對延長，最終導致船閘通過能力下降。

3.2 平均過閘間隔時間

因為受上閘首活動橋頻繁運行的影響，船閘單次運行需多耗時約15min，導致日開閘次數相對減少，船閘運行效率降低。

3.3 船舶裝載系數

興隆船閘船舶裝載系數相對穩定，在正常情況下，上下行載貨船舶基本能實現滿載航行。當遇到枯水年份時，以2014年和2016年為例，因漢江主河床下切導致水位下降，上游來水量較小時船閘下游引航道水位長時間低于設計最低通航水位，安全水深不足導致大型船舶只能限載航行，船舶裝載系數大打折扣，降低了船閘的通過能力。

4 對策與建議

綜合上述分析，提高興隆船閘通過能力的對策可分為兩類：近期對策和遠期對策。近期可通過改善通航設施和提高現有設施運行效率來提升船閘通過能力；遠期可通過推行標準化船型等措施，在貨運需求趨于飽和時，進一步挖掘船閘通過能力，緩解瓶頸效應。

表2 興隆船閘設計參數與實際情況對比表

表3 興隆船閘歷年下行通航數據統計表

4.1 近期對策

(1)采取工程措施消除船閘下游引航道枯水期水深不足的影響，提高船舶裝載效率。目前，設計已提出針對性方案，采用疏浚和水下拆除等方式將下游引航道底部高程整體下降1.6m，使其在枯水期亦能滿足Ⅲ級航道的水深要求。同時，建議有關部門進一步加大漢江流域危險航道的整治力度，確保水深常年達標。

(2)對船閘進行技術改造，提高運行效率。可考慮對上閘首頂升式活動橋實施技術改造，在滿足壩頂交通需要的前提下盡可能減少其運行頻次，進一步縮短一次過閘時間。

(3)建議航運主管部門制定相關制度，對閘室利用效率較大的“標準型”船舶實行優先過閘，同時降低和限制“非標準型”船舶的過閘頻次，提高閘室利用率。

4.2 遠期對策

(1)學習借鑒京杭運河成功經驗，結合自身特點，打造并推行適合漢江航運發展的千噸級標準化船型。推行標準化船型可大幅提高船閘的閘室利用效率和船閘通過能力。

閘室利用率是一次過閘船舶的總面積(Sc)和閘室內有效水域面積(S)的比值。其中S是固定值，興隆船閘為180m×23m×3.5m；Sc方面，設計遠景通過船型對應《內河航道標準》(以下簡稱《標準》)表3.0.2-1的船舶總體尺寸為85m×10.8m×2.0m，單閘可容納4艘，閘室利用率為88.7%，而興隆船閘閘室實際平均利用率遠未達到設計標準。

分析原因，主要是漢江實際貨運船型和《標準》中代表船型差別較大，特別是船寬尺寸。目前核載1000t的貨船平均尺寸為60.9m×11.9m×2.3m，一閘最多只能容納3艘，單閘載重3000t，閘室利用率僅為52.5%，主要原因是閘室橫向空間浪費過大。

目前漢江中下游已建和在建的7座千噸級船閘寬度均為23m，想要最大化利用閘室有效寬度，目前最可行的辦法是實現縱向剛好可并排兩條船，船寬控制在11m以內。如果能設計出一種尺寸為60m×11m×2.5m、核載1000t左右的“標準”船型，以興隆船閘為例，單閘可容納船只6條，單閘載重可達6000t，閘室利用率將達到95.7%，接近設計極限。若考慮船舶裝載系數及運量不均衡系數的影響，采用標準船型后，保守估計單個閘次平均載重可達到2951t，與2017年實測的1806.2t相比，增幅可達63.4%，效益十分顯著。

(2)采取工程措施，增加通道，打通船閘“瓶頸”。建議交通主管部門結合航運中長期發展趨勢，分析貨運需求與航道條件、船閘實際通過能力的對應關系，在貨運量特別集中、航運壓力大的部位，提前規劃和建設二線船閘，雙線船閘同時運行既可保證高峰期貨運需求，亦可減輕船閘檢修對通航帶來的影響。

5 結語

從漢江航運中長期發展來看，隨著運輸船舶數量的不斷增加，流域沿線各梯級的單線船閘必然會成為制約總體貨運能力的瓶頸。本文從分析興隆船閘的運行現狀入手，找出了閘室利用率低等影響船閘通過能力的主要因素，提出了針對性較強的措施和建議。解決船閘通航“瓶頸”、提高流域綜合通過能力是一項復雜的系統工程，需要交通、水利、航道主管部門、船舶設計以及船企共同參與，結合漢江水運特點，統籌兼顧地采取上述措施。通過對策的實施，船閘將更為通暢，漢江航運效益也將大幅度增長。