大治河西樞紐雙線船閘工程規模研究

張 婧，田利勇，孫陸軍

(上海市水利工程設計研究院有限公司，上海 200061)

大治河西樞紐位于上海市閔行區，是大蘆線大治河段西段入黃浦江航道的重要控制口門，現狀大治河西樞紐船閘規模為300t級，船閘通過能力為1200萬t/年(過閘總噸位)。隨著近年來經濟的迅速發展，尤其是浦東新區的開發、開放以及臨港新城的建設，建筑材料的需求量及上海市浦西外運的生活垃圾呈逐年上升趨勢，大治河西樞紐承運已為超飽和狀態，船閘的通過能力已無法適應運量發展的需求。同時，隨著洋山深水港一期工程、蘆潮港內河集裝箱港區的相繼建成，大蘆線航道將承擔集裝箱的集疏運任務，主力船型以500～1000t級國標船型為主，現有船閘的尺度已不能滿足要求。

為滿足內河航運量增長和船型發展的需要，根據上海市內河航運發展規劃[1- 2]，將大治河西樞紐拓建為雙線船閘。如何合理地確定雙線船閘的工程規模，以滿足航線近遠期的發展需求，是大治河西樞紐建設需要研究的重點和難點之一。結合現有船閘工程規模相關研究[3- 7]，本文通過水運量預測、船閘尺度擬定、工程規模方案比選等，對大治河西樞紐雙線船閘的工程規模進行論證研究。

1 水運量預測

船閘的設計水平年采用船閘建成后20～30年，以滿足未來的運輸發展需求[8]，本文研究以《大治河西樞紐規劃調整報告》[9]為依據，現狀水平年為2010年，設計水平年確定為2015、2020、2025、2030、2035、2040年。根據大蘆線腹地的經濟和社會發展對交通運輸的需求，綜合考慮蘆潮港內河 港區建設對內河運輸帶來的影響，以及大蘆線航道沿線大型社區建設、浦東新區的上海迪斯尼項目、南匯新城建設等新城建設和重點項目對腹地水運需求的影響，結合大蘆線航道主要貨種運輸需求變化的特點和大蘆線航道二期工程對航道貨運發展水平預測成果，預測各水平年大治河西樞紐船閘過閘貨運量，成果如圖1所示。

圖1 過閘貨運量發展趨勢(進出閘合計)

2 船閘尺度及通過能力

2.1 設計代表船型

大蘆線航道通過蘇申外港線、長湖申線、杭申線等與蘇、浙、皖三省及長江水系內河航道網連通。因此，在確定過閘設計代表船型和營運組織方案時，收集并考慮了三省一市的內河代表船型。根據《長江三角洲高等級航道網規劃》中論證推薦規劃船型和GB50139—2004《內河通航標準》推薦的船型，綜合船型發展趨勢，推薦下列規劃船型及營運組織，見表1。

表1 設計代表船型尺度表 單位：m

2.2 尺度初擬

現狀一線船閘的閘室有效尺度為300m×20m×2.4m(長×寬×門檻水深)，年通過能力為1200t。根據工程通航等級、設計船型以及一線船閘的現狀，并結合運輸發展趨勢、集裝箱量與散貨量的比例等情況，分以下3種閘室停靠船舶組合，初擬新建船閘的有效尺度[10](有效長度×有效寬度×門檻水深)：

(1)300m×23m×4.5m：考慮閘室同時停靠兩列船舶，90TEU集裝箱船停靠一列。

(2)300m×27m×4.5m：考慮閘室同時停靠二列船舶，90TEU集裝箱船停靠二列。

(3)300m×34m×4.5m：考慮閘室同時停靠三列船舶，90TEU集裝箱船停靠二列。

2.3 通過能力計算

根據船閘的尺度及典型的船舶過閘組合方式，結合貨運量與貨種的變化和發展，分以下4個階段：

第一階段：2015年前，以散雜貨運輸為主、集裝箱運輸發展階段。

第二階段：2015—2020年，散雜貨運輸穩步發展，1000t級散雜貨為主流船型，集裝箱運輸船舶比重持續快速發展階段。

第三階段：2020—2025年，集裝箱運輸穩步發展，散雜貨運輸量趨于下降，集裝箱船與1000t級散雜貨船并駕齊驅階段。

第四階段：2025—2040年，散雜貨運輸量繼續下降并趨于平穩，集裝箱和垃圾集裝箱運輸保持平穩并少量增長，各類貨物運輸趨于穩定階段。

根據現狀船閘的運營情況及預測水運量分析，大治河西樞紐船閘的下行貨運量顯著大于上行的量，其年通過能力主要體現在是否滿足年過閘總載重噸位(下行)的要求。參照JTJ 305—2001《船閘總體設計規范》第6.1節，根據不同船閘規模的一次過閘平均載重噸位、一次過閘時間、日均過閘次數等參數，計算得出船閘的單向年過閘船舶總載重噸位(下行)。詳見表2。

表2 單向年過閘船舶總載重噸位(即通過能力)計算表 單位：萬t

3 工程規模論證分析

在二線船閘新建的基礎上，雙線船閘規模的確定考慮三種方案：一線船閘分別為維持現狀、維修加固和拆除改建，具體分析如下：

3.1 新建二線船閘+一線船閘維持現狀

二線船閘按有效寬度23、27、34m考慮，一線船閘維持現狀，樞紐通過能力見表3。

表3 新建二線船閘+一線船閘維持現狀通過能力計算表 單位：萬t

可以看出：至2015年，僅二線船閘按有效寬度34m建設時，雙線船閘總載重噸位滿足過閘總載重噸位的預測需求；2015年以后，雙線船閘總載重噸位均不滿足過閘總載重噸位的預測需求，且存在較大缺口。因此，二線船閘新建后，若一線船閘維持現狀，不能滿足航運發展需求。

3.2 新建二線船閘+一線船閘維修加固

二線船閘按有效寬度23、27、34m考慮，一線船閘維修加固，樞紐通過能力見表4。

表4 新建二線船閘+一線船閘維修加固通過能力計算表 單位：萬t

可以看出：二線船閘按有效寬度23、27m建設，一線船閘維修加固，2015年以后，雙線船閘總載重噸位均不滿足過閘總載重噸位的預測需求；新建二線船閘的有效寬度按34m， 2015—2040年間，雙線船閘總載重噸位不滿足過閘總載重噸位的預測需求，2015—2020年間缺口達到480t/年；至2040年，雖然雙線船閘總載重噸位可以滿足預測需求，但基本無余量。此外，將來船舶標準化和大型化以后，僅對現有一線船閘進行維修和局部改造難以滿足設計船型過閘的尺寸要求，進而影響雙線船閘整體功能的發揮。因此，二線船閘新建后，如果一線船閘維修加固，不能滿足航運發展需求。

3.3 新建二線船閘+一線船閘拆除改建

新建二線船閘及改建一線船閘的有效寬度按23、27、34m三種寬度進行組合，樞紐通過能力見表5。

表5 新建二線船閘+一線船閘拆除重建通過能力計算表 單位：萬t

可以看出：“23m+23m”方案在第二階段(2015—2020年) 船閘的通過能力不能滿足航運需求，約存在81萬t/年的缺口。“27m+23m”、“27m+27m”及“34m+23m”方案過閘總能力均能滿足大蘆線航道到2040年的運輸需求。“27m+23m”方案余量相對較小，“27m+27m”及“34m+23m”方案均留有一定的發展余地，可為不可預見的運量發展保留一定的余量。“34m+23m”方案相對在一線船閘改建時，船閘通過能力與過閘總噸位需求的缺口最小，施工期航運影響相對小。“27m+23m”方案和“27m+27m”方案的工程投資和征地相對小。其中，“27m+23m”方案閘室寬度雖然為標準寬度，但在停靠90TEU集裝箱船舶時，僅能停靠一列；27m寬閘室則可以停靠二列，閘室寬度可以得到充分利用，有利于運行組織，而且經測算工程投資增加不大。

綜合考慮，本次研究推薦“27m+27m”方案，近期新建二線船閘及遠期改建二線船閘的有效尺度均推薦為：300m×27m×4.5m。

4 結論

(1)通過船閘過閘能力過程分析，無論二線船閘采取23、27m還是34m方案，僅新建二線船閘，一線船閘采取維持現狀或加固維修，均無法滿足過閘貨運量的持續快速增長，必須對現有的一線船閘進行改建。

(2) “23m+23m”工程規模方案在第二階段(2015—2020年) 船閘的通過能力不能滿足航運需求，“27m+23m”、“27m+27m”及“34m+23m”方案過閘總能力均能滿足大蘆線航道到2040年的運輸需求。

(3)從通過能力保障、一線船閘改建期間的貨運缺口、工程投資及征地、通行集裝箱船時利用率等角度綜合考慮，推薦近期新建二線船閘及遠期一線船閘改建的有效尺度均為300m×27m×4.5m。

推薦工程規模組合可適應近、遠期發展需求，對類似工程有一定借鑒意義。