三峽及葛洲壩船閘 單向同步進出閘與導航靠船設施布置

齊俊麟 劉振嘉 冉曉俊 程升鵬 阮榮斌

摘 要：三峽及葛洲壩船閘目前采用單向同步進出閘運行方式，該方式在正常通航條件下、大風大霧通航條件下的通航調度和船閘運行對船閘上、下游導航靠船設施布置提出了新的要求。本文針對船舶單向進出閘條件下導航靠船設施布置提出了建議方案和措施，為最大限度地提高兩者之間的匹配和適應程度，提高船閘運行閘次和通過能力，以及三峽新通道的建設提供參考。

關鍵詞：單向;同步;進出閘;導航設施

中圖分類號：U64? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）08-0016-04

三峽及葛洲壩船閘航運需求持續增長，單向通過量在2011年突破億噸，提前19年達到設計通過能力。根據近年來的統計數據，三峽船閘過閘船舶平均待閘時間超過40h，船閘有限通過能力與船舶過閘需求的之間的矛盾日益突出。為提高船閘通過能力，三峽通航管理單位根據過閘船舶、船閘運行和通航調度的特點，在確保通航安全的前提下，實施了一系列管理或技術措施，如船舶單向同步進出閘縮短過閘時間、提高船閘檻上水深利用水平、優化船舶調度排擋等，在取得顯著效果的同時，相關通航要素的變化對導航靠船設施的布置提出了新的要求。

1船閘實際運行特點

1.1單向運行為主

正常情況下，三峽及葛洲壩船閘采用單向運行方式，即北線船閘上行，南線船閘下行，通常情況下在引航道內一般沒有會船的要求，只有在遇到上、下游通航船舶數量不匹配，或一線船閘檢修、另一線船閘運行等特殊情況下才采用換向運行。換向運行時仍然屬于單向運行，船舶需要在引航道內會船。

1.2過閘船舶同步進出閘

三峽及葛洲壩船閘過閘船舶實際目前以單船組合過閘為主，其中95%過閘船舶為自航單船，與設計考慮的萬噸級船隊不同。為適應單船過閘需要，讓單船過閘最大程度地接近或模擬“船隊”過閘方式，通航管理單位不斷優化船舶過閘流程，在確保安全的前提下，逐步采用了過閘船舶同步進出閘方式，即將尺度相近且排擋位置處于同一排的船舶作為一個單元，同時完成進出閘或移泊的一種方法。

過閘船舶同步進出閘調度需要利用適當長度導航墻作為待閘設施，形成儲備閘次，借助船閘監控系統、測速測距系統等現代化裝備和手段，對過閘船舶按調度計劃實施預排檔并確定船舶同步出閘解隊時機和地點，保證前后單元間的安全距離及同時移泊船舶具有相近的航行速度，縮短船舶進閘和在閘室間移泊時間。其過閘流程如圖1所示。

2船舶單向進出閘對導航靠船設施的布置需求

2.1正常天氣情況下

正常天氣情況下，以三峽船閘為例，已安檢合格船舶（客船、特殊任務船除外）按照調度作業計劃從上下游待閘錨地有序組織發航至上下游引航道，并在船閘上下游靠船墩、浮式導航堤靠泊待閘，按照運行閘次計劃，進行進出閘、閘室內移泊等步驟，直至過閘完成。

根據三峽船閘上下引航道導航靠船設施布置情況，現有靠船墩、浮式導航堤只能滿足一個閘次的船舶待閘和一個閘次船舶同步進出閘時停泊需要，如果連續按單向運行進出閘組織相應閘次船舶停泊，現有上下游導航墻與靠船墩的長度布置不能實現船舶單向運行組織方式的需要。

2.2大風大霧條件下

（1）船閘近壩區域大風大霧的特點。根據對廟河、仙人橋、太平溪設置的測風儀同步數據顯示，廟河、仙人橋、太平溪大風發生時，風力在三峽船閘引航道呈逐步減弱趨勢。根據現有船舶航行實踐表明，受周圍185米高程樞紐閘壩等上部遮蔽物影響，三峽船閘引航道水域實際風力小于同時段近壩水域風力，即近壩水域實測風力6級時，船閘引航道及閘室風力小于6級;三峽壩上大風絕大多數是西北風，其引航道軸線方向與常年大風（風向290°～310°）夾角較小，對船舶產生的傾側力矩較小，仍然滿足安全通航條件。此外，在近壩水域上下游發生大霧時，大多數情況下大霧發生區域不均勻，且以團霧為主，以至于某些水域能見度超過200米，能見度滿足通航要求。因此，在近壩其它水域因大風、大霧氣象條件禁航時，船閘閘室及引航道區域封閉式、控制性通航是可行的。

（2）船閘大風大霧時閘室滯航情況。當三峽船閘上游出現大風大霧情況（引航道和閘室滿足通航條件）時，按照現行工作要求，南線下行停止發船，北線上行暫緩發船。船舶出閘后在靠船墩或導航墻靠泊。南線在導航墻待閘的船舶均可正常過閘，北線下游導航墻待閘船舶不得進入五閘室，仍在導航墻待閘;中間級閘室船舶往末級閘室移泊，盡量保證閘室內無船舶滯留。同理，當三峽船閘下游出現大風大霧情況時，下游引航道待閘船舶仍可正常過閘。

對于三峽船閘上、下游發生大風大霧情況時，從某種意義上說，儲備閘次越多，大風大霧等不良天氣對船閘通航的影響就越小。因此，在船閘上下游引航道增設導航靠船設施以增加儲備閘次數量，是當前進一步提高船舶過閘能力的有效途徑之一。

3 現有條件下增設導航靠船設施的布置方式

3.1 三峽船閘引航道導航靠船設施布置簡介

三峽船閘上、下游均設有導航墻和靠船墩。上游導航墻為浮式導航墻，全長250m，另外南線在導航墻上游側加有70m躉船，供船舶待閘?？?。上游南線靠船墩距閘前580m，兩側各布置9座靠船墩，間距25m，總長200m。下游導航墻為墩板式結構，南線長196m，北線后期在導航墻尾部增加5座靠船墩作為導航墻的一部分，全長300m，供船舶待閘?？?。下游靠船墩距閘前730 m，兩側各布置9座靠船墩，具體布置情況見圖2。

由圖可知，三峽雙線船閘上、下游引航道均布置了導航段、調順段、停泊段，雙線船閘均滿足雙向通航要求。其中調順段主要供船閘雙向過閘時或進閘船隊調順船位的過渡段，曲線出閘時由船閘軸線位置轉到航行中心線，或曲線進閘船舶由?？烤€轉到船閘軸線所需要的長度。三峽船閘調順段、導航段的長度也根據后期運行需要有所調整，如南線上游導航墻尾部增加70m鋼躉船延長導航墻、北線下游導航墻尾部側通過增加5座靠船墩延長導航墻。

3.2導航靠船設施布置

3.2.1導航段與停泊段之間增加導航靠船設施

在南、北線上下游導航段與停泊段之間增加導航靠船設施，增加長度總體上導航墻能滿足兩個閘次待閘需要（即280m*2+50m=610m，50m為兩個閘次船舶停泊之間的安全長度）。對于具體的結構形式，考慮引航道水流條件、船舶操縱等因素，宜采用底部可以透水的浮式導航堤或直立墩式結構。主要考慮有兩種方式：

第一種，采用直接延長導航墻至靠船墩方式。延長后的調順段長度有所減少，其中因靠船墩相對于導航墻延長線均向后移一定距離，南線上游延長后導航段需要考慮與靠船墩的銜接，設置必要的弧形過渡段（見圖3）。該方式其優點在于：由于導航段均為直線段，可以直線進閘方式，有利于船舶同步進閘操作，提高過閘效率;其弊端在于船舶在曲線出閘時，北線上游導航段、南線下游導航段因為導航段的延長，船舶在導航段不便于船舶揚頭轉彎離開導航段，會影響船舶出閘速度。

第二種，采用敞開式布置方式。導航段增加部分采用斜向布置，同時可以兼做調順段（見圖4）。該方式的優點在于導航段兼做調順段，可以滿足船舶出閘時調順船身，在較短時間內實現曲線出閘。其弊端在于：延長后的導航段與船閘中心線具有一定夾角（約4-5°），需要船舶采用曲線進閘方式，相對增加了船舶操作難度。

因此，基于船閘主要采用單向運行的方式，可以考慮以上兩種方式相結合方法，即南線上游導航段、北線下游導航段延長部分采用均采用直線布置型式，與船閘中心線平行;南線下游導航段、北線上游導航段延長部分采用敞口型布置，便于船舶曲線出閘（見圖5）。

3.2.2延長停泊段，適當縮短調順段

在上下游導航墻處增加墩式靠船設施，延長后的長度以至少滿足兩個閘次停靠需要為宜（見圖6）。另外，規范對于調順段的長度的規定主要考慮雙線船閘雙向運行，以船隊尺度來計算確定，通常取船隊長度的1.5-2.0倍。因此，對于以單向運行、單船為主的引航道通航建筑物布置來說，調順段在某種意義上說具有適當縮短的可能性。

延長停泊段，適當縮短調順段方案的優點在于可以盡量保留調順段，有利于船舶進行會讓、調順等操縱。弊端是在于與導航段待閘相比，離閘前的距離較長，船舶同步進出閘的時間相應增加。

3.2.3方案比選

導航段與停泊段之間增加導航靠船設施和延長停泊段、適當縮短調順段兩個方案都能滿足增加兩個儲備閘次的需求，提高通航效率，但是導航段與停泊段之間增加導航靠船設施能實現船舶單向同步進出閘，能更好地適應通航調度和船閘運行要求，方案更優。

4 結論及建議

（1）增設導航靠船設施可顯著提高船閘的通過能力。無論是正常天氣還是大風大霧條件下，三峽與葛洲壩船閘在現有條件下，通過增設導航靠船設施形成儲備閘次，采取同步進出閘等方式，優化船舶過閘流程，可以縮短進出閘移泊時間，增加船閘運行閘次，提高船閘通過能力。

（2）增設導航靠船設施減少新通道建設影響。三峽與葛洲壩船閘在新通道建設前增設導航靠船設施，可以有效增加儲備閘次，提高船舶過閘效率，減少施工期對通航的影響，有利于施工期船舶的通航安全和調度組織，具有十分重要的意義。

（3）增加導航靠船設施滿足兩個閘次待閘需要?？紤]三峽多線船閘和升船機之間的聯合調度運行，引航道布置的導航靠船設施，在總體滿足船舶直線進閘、曲線出閘的前提下，同時要能滿足船舶單向同步進出閘對儲備閘次數量的需要;對于近壩水域錨泊區的建設，在引航道設置專用的待閘集泊區和靠泊區，延長導航靠船設施長度，能停靠兩個閘室的待閘船舶，保證各功能區之間緊密銜接和配套運行，充分發揮樞紐工程通航效益。