通過增加航道水深提升三峽及葛洲壩樞紐通過船舶貨物裝載率的措施研究

王曉春

（長江三峽通航管理局，湖北 宜昌 443002）

船舶貨物裝載率是指貨船最大參考載重噸利用率。三峽及葛洲壩樞紐是長江黃金水道上的關鍵節點，在保障安全的前提下提升通過三峽及葛洲壩水利樞紐船舶的貨物裝載率，既有利于進一步發揮兩壩樞紐的通航效益，同時也有助于提升長江航運物流效率。

1 三峽及葛洲壩樞紐通過船舶貨物裝載率現狀

三峽樞紐通航建筑物包含三峽船閘和三峽升船機，三峽船閘自2003 年開始試通航，三峽升船機自2016 年試通航。葛洲壩樞紐通航建筑物包含葛洲壩一、二、三號船閘，船閘自1981 年開始通航。

圖1 葛洲壩樞紐通航建筑物布置圖

兩壩樞紐通過船舶貨物裝載率具有如下特點：

1.1 船舶貨物裝載率發展變化

長江干線船舶貨物裝載率與沿江水運物流需求、干線航道水流條件、船舶大型化及航運企業生產組織等因素密切相關。自三峽及葛洲壩樞紐運行以來，其通過船舶年平均貨物裝載率整體呈增長趨勢。2007 年以前，兩壩樞紐通過船舶年平均貨物裝載率在60%以下，2007-2009 年，三峽水庫蓄水、上游航道條件改善，兩壩樞紐通過船舶年平均貨物裝載率由60%左右快速增長至75%左右。2010-2013 年，船舶大型化趨勢明顯，主要受吃水控制標準限制，兩壩樞紐通過船舶年平均貨物裝載率略有下降，由70%下降至65%左右。2013 年以后，主要兩方面的原因使兩壩樞紐通過船舶年平均貨物裝載率再次開始逐年上升，一是三峽河段船舶控制吃水標準提升，主航道船舶控制吃水由3.3m 提升至4.3m，同時自2017 年開始，枯水期葛洲壩三江引航道實施動態吃水，最大限度地合理利用航道水深；二是西南經濟快速增長，船舶上下行貨物裝載率逐步平衡，在船舶過壩的供需矛盾日益突出的情況下，船舶過壩生產組織不斷優化。目前兩壩樞紐通過船舶年平均貨物裝載率基本保持在71%～73%。

1.2 船舶貨物裝載率月度分布

近年來，主要受航道水深變化影響，兩壩樞紐通過船舶月度平均貨物裝載率存在較明顯差異。每年1～3 月，屬于長江上游來流量較少月份，兩壩樞紐通過船舶月度平均貨物裝載率基本保持在 71%～72%左右。3 月以后，長江上游來流量逐漸增大，三峽水庫也進入水位消落期，三峽下泄流量也逐步增加，兩壩樞紐通過船舶月度平均貨物裝載率提高至74%以上，主汛期略有下降。10 月以后，長江上游來流量逐漸減少，長江進入枯水期，兩壩樞紐通過船舶月度平均貨物裝載率逐步下降至71%左右。

1.3 兩壩樞紐通過船舶貨物裝載率相關性

三峽及葛洲壩樞紐通航建筑物聯合調度，匹配運行，因而在通過船舶貨物裝載率方面具有強相關性。由表1 可知，除三峽船閘運行前期，三峽樞紐通過船舶貨物裝載率略小于葛洲壩樞紐，自2007 年起，兩壩樞紐通過船舶貨物裝載率基本一致。

表1 三峽及葛洲壩樞紐通過船舶年平均貨物裝載率

2 三峽及葛洲壩樞紐通過船舶貨物裝載率提升的瓶頸

2.1 船舶吃水控制標準

三峽及葛洲壩樞紐船舶吃水控制標準見表3：

表3 三峽及葛洲壩樞紐通過船舶吃水控制標準

2.2 船舶吃水分布

近年來，三峽及葛洲壩樞紐通過船舶吃水分布基本一致，其具體分布情況如表4：

表4 三峽及葛洲壩樞紐通過船舶吃水

隨著船舶大型化發展，船舶滿載吃水也逐年增大，2021 年，兩壩樞紐通過船舶滿載吃水在3.5m 及以上的艘次占比已近90%，滿載吃水在4.3m 以上的接近50%。兩壩樞紐通過船舶實載吃水在3.5m 以下的艘次約占30%，其中約17%滿載吃水超過3.5m，而實際吃水在3.5m 以下。由于船舶控制吃水標準限制，無實載吃水超過4.3m 船舶通過兩壩樞紐。

2.3 兩壩樞紐通過船舶吃水提升限制

根據近年來兩壩樞紐通過船舶貨物裝載情況分析，吃水控制標準和航道水深是影響船舶貨物裝載率提升的兩個重要因素。基于通航安全考慮，根據已有研究成果，兩壩樞紐船舶控制吃水標準目前暫無提升至4.3m 以上的可能性。

同時，分析表3 可知，枯水期葛洲壩二、三號船閘是兩壩樞紐通過船舶貨物裝載率提升的瓶頸段。根據《三峽（正常運行期）—葛洲壩水利樞紐梯級調度規程》（2019 年修訂版），葛洲壩樞紐三江下引航道廟嘴段最低通航水位按39.0m 控制，枯水期實際航道水位在39.2m～39.5m 變動，枯水期三江引航道雖實施了船舶動態吃水控制，在保障安全的前提下，最大限度地利用了航道水深，但船舶吃水控制標準一般在3.5m 左右，遠小于4.3m。

3 優化提升對策

由以上分析可知，增加枯水期三江下引航道水深，可提高兩壩樞紐通過船舶貨物裝載率，進一步提升樞紐運行效益。基于目前樞紐設施現狀和長江干線上游梯級樞紐建設運行情況，可通過兩種途徑增加枯水期三江下引航道水深。

3.1 增大三峽樞紐枯水期下泄流量

長江上游水電站等水利樞紐分布較多，其中，主要由6 座大型水利樞紐調蓄對長江上游水資源運用影響較大，除三峽及葛洲壩樞紐，另4 座由上至下分別為烏東德水電站、白鶴灘水電站、溪洛渡水電站、向家壩水電站，這6 座水利樞紐將長江上游分割為梯級水庫群。自2021 年6 月白鶴灘水電站首批機組發電后，6 座樞紐已全部投入運行，根據有關梯調規程，6 座樞紐聯合調度，在其正常運行期，通過優化調度可使枯水期葛洲壩下泄流量進一步提高，其提高量可大于720m3/s。

枯水期，葛洲壩樞紐下泄流量一般在5500m3/s 左右，下泄流量提高720m3/s，葛洲壩樞紐下泄流量將達到6200m3/s 左右。三江下引航道廟嘴段水位流量滿足下圖擬和關系，當葛洲壩樞紐下泄流量達到6200m3/s左右時，三江下引航道航道最小水深可由39.2m 提升至39.5m，按照目前長江干線船舶吃水控制相關管理規定，枯水期通過三江引航道船舶控制吃水標準可提升0.3m，達到3.8m 左右。葛洲壩二、三號船閘通過船舶吃水相應提高，船舶貨物裝載率進一步提升。

3.2 降低三江下引航道底部高程

葛洲壩樞紐三江下引航道設計航道底部高程為34.5m，實際維護高程為35.0m，葛洲壩二號船閘下人字門門檻高程34.0m，相同水位條件下，引航道和船閘允許通過船舶吃水不同，當三江下引航道水位較低時，航道通過能力不滿足船閘運行需要。通過工程措施挖深三江下引航道，使其全年維護水深達到4.5m 的要求，三江下引航道通過船舶吃水控制標準可提高至全年4.3m。

4 提升效益估算

過壩船舶吃水與其貨物裝載噸位存在對應關系，根據經驗估算，吃水提高0.3 米，其裝載噸位平均增加約225 噸，按照葛洲壩船閘近年來通過船舶艘次情況，枯水期兩壩樞紐可提高貨物通過量約160 萬噸。目前，兩壩樞紐通過船舶貨物承運價格約45 元/t，因此，吃水提高0.3 米可產生直接經濟效益約為0.73 億元。

通過實施工程措施提升三江下引航道船舶吃水控制標準，按照表2 可估算出，工程實施后，枯水期兩壩樞紐通過船舶貨物裝載率可提升至76%左右，其貨物通過量可增加約700 萬噸，產生直接經濟效益約為3.2億元。

5 結論

（1）通過三峽及葛洲壩樞紐船舶貨物裝載率存在月度不均衡情況，受航道水深影響，枯水期，兩壩樞紐通過船舶貨物裝載率較低。

（2）枯水期葛洲壩三江下引航道是三峽及葛洲壩樞紐通航的瓶頸段，提升枯水期葛洲壩三江下引航道水深，能夠有效提升兩壩樞紐通過船舶貨物裝載率和貨物通過量。

（3）通過優化長江干線梯級樞紐群聯合調度的管理措施和降低三江下引航道底部高程的工程措施，可實現提高兩壩樞紐通過船舶貨物裝載率的目的，措施實施后，兩壩樞紐貨物通過量可增加160～700 萬噸，產生直接經濟效益約為0.73～3.2 億元。