船閘理論通過(guò)能力原理在京杭運(yùn)河船閘實(shí)際運(yùn)行中的運(yùn)用

黃巖，王杭州，蔡素文

（蘇北航務(wù)管理處，江蘇 淮安 223001）

船閘理論通過(guò)能力原理在京杭運(yùn)河船閘實(shí)際運(yùn)行中的運(yùn)用

黃巖，王杭州，蔡素文

（蘇北航務(wù)管理處，江蘇 淮安 223001）

施橋船閘設(shè)計(jì)水平年2030年單向船舶及貨物通過(guò)量分別為10109、7581萬(wàn)噸萬(wàn)噸，2016年實(shí)際通過(guò)量分別為14652、12037萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)十三五期末通過(guò)量可能達(dá)到19200、15700萬(wàn)噸。由于我們主動(dòng)運(yùn)用船閘通過(guò)能力分析計(jì)算的原理，調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，積極采取技術(shù)及管理等方面措施，保證船閘超飽和運(yùn)行下的通暢、安全。

船閘；通過(guò)能力；京杭運(yùn)河

1 船閘概況

施橋船閘地處京杭運(yùn)河徐揚(yáng)段最南端，上游距邵伯船閘約23km，下游距長(zhǎng)江六圩口門(mén)6.5km。目前由三道單級(jí)船閘組成，船閘規(guī)模分別是：一線(xiàn)船閘建于1961年，閘室有效尺寸230（長(zhǎng)）×20（寬）×5（門(mén)檻水深）、二線(xiàn)船閘建于1988年，閘室有效尺寸230（長(zhǎng)）×23（寬）×5（門(mén)檻水深）、三線(xiàn)船閘建于2012年，閘室有效尺寸260（長(zhǎng)）×23（寬）×5（門(mén)檻水深）；船閘級(jí)別均為II級(jí)，設(shè)計(jì)最大船舶噸級(jí)為2000噸級(jí)。設(shè)計(jì)最大正向水頭差為5.6m，反向水頭差為2.5m。

近年來(lái)，蘇北運(yùn)河水運(yùn)貨源地、貨物流向及貨流量等較以往發(fā)生較大變化，2014年起，施橋船閘連續(xù)三年船舶通過(guò)量超過(guò)2億噸，2016年達(dá)到2.93億噸，貨物通過(guò)量超過(guò)2.4億噸，創(chuàng)下了蘇北運(yùn)河船閘年通過(guò)量新紀(jì)錄。2017年已累計(jì)18次日通過(guò)量破百萬(wàn)噸，2017年6月船舶日均通過(guò)量高達(dá)超歷史的97.87萬(wàn)噸。

自2013年施橋三線(xiàn)船閘正式投入使用到2014年底，施橋船閘的船舶通過(guò)量及貨物通過(guò)量即已超過(guò)《京杭運(yùn)河船閘擴(kuò)容工程施橋三線(xiàn)船閘工程可行性研究報(bào)告》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《施橋可行性報(bào)告》）中的設(shè)計(jì)水平年2030年預(yù)測(cè)結(jié)論。同時(shí)，閘次平均噸位由2013年的4811噸增加到2016年的7924噸，期間貨輪數(shù)量穩(wěn)定增加，與船隊(duì)比例接近3：1，船舶裝載系數(shù)穩(wěn)中有升，駁船平均噸位及貨輪平均噸位增長(zhǎng)1.6倍以上。

2 通過(guò)量計(jì)算

2.1 《施橋船閘可行性報(bào)告》中通過(guò)量計(jì)算過(guò)程與結(jié)論

根據(jù)《船閘總體設(shè)計(jì)規(guī)范》JTJ305，施橋船閘年單向通過(guò)能力計(jì)算過(guò)程如表1。

2.2 施橋船閘實(shí)際通過(guò)量與《施橋可行性報(bào)告》結(jié)論比較

據(jù)統(tǒng)計(jì)，施橋六年間平均每天開(kāi)放閘次35.89個(gè)，期間施橋三道閘平均每年通航天數(shù)為361.4天。

2.3 施橋船閘實(shí)際通過(guò)量與設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)結(jié)論的差別分析

主要差別體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：過(guò)閘天數(shù)、通航天數(shù)、一次性過(guò)閘平均載重噸位、船舶裝載系數(shù)和運(yùn)量不平衡系數(shù)。具體分析如下表：

表1 施橋船閘設(shè)計(jì)通過(guò)量計(jì)算表

表2 施橋?qū)嶋H通過(guò)量與設(shè)計(jì)通過(guò)量比對(duì)表

表3 施橋船閘年單向通過(guò)能力設(shè)計(jì)與實(shí)際運(yùn)行比對(duì)表

2.4 穩(wěn)定通過(guò)量的應(yīng)對(duì)措施

（1）利用計(jì)算機(jī)智能排擋技術(shù)，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，壓縮過(guò)閘船舶進(jìn)出閘時(shí)間及間隔時(shí)間。①蘇北運(yùn)河已將全線(xiàn)十道船閘納入一體化運(yùn)調(diào)，并適當(dāng)控制航道通過(guò)能力，不使船閘上下游航道停船過(guò)多，避免通而不暢、放而不快等現(xiàn)象；值班人員加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度，及時(shí)跟蹤過(guò)閘船舶，盡量壓縮船舶、船隊(duì)進(jìn)閘或出閘間隔時(shí)間；②優(yōu)化船隊(duì)在引航道等待進(jìn)閘停泊點(diǎn)的合理位置（較設(shè)計(jì)后退60余米），使相向而行的船舶可在導(dǎo)航和調(diào)順段從容安全和快速出閘；③結(jié)合閘況、引航道及過(guò)閘船舶情況，選定專(zhuān)閘夜間零時(shí)到晚上5點(diǎn)專(zhuān)放船隊(duì)，以減少六圩口門(mén)、二號(hào)閘引航道口門(mén)及航道堵?lián)鯄毫Γg接加快了放閘速度，也提高了閘室利用率和閘次平均噸位值。

（2）采取工程和技術(shù)措施合理縮短閥門(mén)提閥等硬性時(shí)間。①利用每年5～9月份之間經(jīng)常連續(xù)出現(xiàn)的90～130天低水位差（小于2m），優(yōu)化閥門(mén)行程開(kāi)關(guān)設(shè)置。前期試驗(yàn)證明：每閘次可節(jié)約時(shí)間1分半鐘左右，全天多開(kāi)放3個(gè)閘次共增加船舶通過(guò)量2萬(wàn)多噸（3×8177噸），今年夏季低水差時(shí)段預(yù)計(jì)增加船舶通過(guò)量243萬(wàn)噸。至于閘室停泊、引航道航行和停泊條件，則完全沒(méi)出現(xiàn)惡化現(xiàn)象；②對(duì)有條件的船閘，對(duì)閘室船舶系纜進(jìn)行改造，借以提高閘室灌水速度，縮短過(guò)閘時(shí)間。

（3）確保年通航天數(shù)：蘇北運(yùn)河十個(gè)梯級(jí)，平均年通航天數(shù)均在360天以上。要全面采取工程、技術(shù)或管理措施，確保每年非故障停航天數(shù)不超過(guò)48h（2天）。合理安排大修，盡量安排在淡季，減少通航壓力；要更加注重新技術(shù)、新工藝對(duì)安全保暢的貢獻(xiàn)。要做好機(jī)械狀態(tài)檢測(cè)、診斷及故障分析，以及水工構(gòu)筑物缺陷探測(cè)和修復(fù)。保證設(shè)施設(shè)備狀態(tài)好，保證放好閘。

（4）提高一次性過(guò)閘平均載重噸位：今年施橋的平均噸位已經(jīng)高達(dá)8177噸。繼續(xù)挖掘措施有：一是可以利用運(yùn)調(diào)手段，依據(jù)三道閘不同閘況，合理優(yōu)化船舶過(guò)閘組合；二是調(diào)整現(xiàn)有規(guī)章制度，統(tǒng)籌考慮船隊(duì)、貨船放行，爭(zhēng)取在閘室利用率和一次性過(guò)閘平均載重噸位方面取得共贏(yíng)；三是在低水頭期間，可以考慮優(yōu)化閘室停靠界限，充分利用閘室空間和良好的停泊條件。

綜上所述，由于設(shè)計(jì)船型與實(shí)際出入較大，設(shè)計(jì)運(yùn)行水頭亦與實(shí)際情況有較大不同，加上蘇北運(yùn)河的管理有力，所以實(shí)際船舶通過(guò)量是設(shè)計(jì)水平年2030年的1.4倍，船閘運(yùn)行安全整體可控，施橋已實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行25周年。存在不足：①船閘下游引航道通航和停泊條件不能滿(mǎn)足目前通過(guò)量需求；②船舶運(yùn)營(yíng)需求的物流組織化程度偏低，空載率還有壓縮空間；③船型標(biāo)準(zhǔn)化程度不夠，與閘室有效寬度和長(zhǎng)度無(wú)法形成模數(shù)對(duì)接，大型化、超吃水，船舶可控性差，在進(jìn)出閘時(shí)間及間隔時(shí)間，尤其是自待閘區(qū)到靠船墩待閘時(shí)間無(wú)法統(tǒng)一量化，容易延緩閘次時(shí)間。

3 運(yùn)量分析與建議

3.1 對(duì)施橋船閘未來(lái)通過(guò)量的分析與應(yīng)對(duì)措施

依照現(xiàn)在水運(yùn)發(fā)展趨勢(shì)，十三五期間運(yùn)河船舶通過(guò)量可能繼續(xù)以7%以上的速度進(jìn)一步增加，通過(guò)量將達(dá)到3.9億噸左右，蘇北運(yùn)河的主通道作用將更加凸顯。對(duì)施橋船閘而言，年船舶通過(guò)量將超三億噸（2016年7月25日至2017年7月24日，累計(jì)船舶通過(guò)量達(dá)到3.24億噸），在面臨通過(guò)能力超飽和的情況下，如何繼續(xù)通航保暢，需做好以下幾個(gè)方面工作：

一是大力抓好四個(gè)時(shí)間，即船舶進(jìn)出閘時(shí)間、進(jìn)出閘間隔時(shí)間、閘室灌泄水以及閘門(mén)啟閉時(shí)間。為此應(yīng)以信息化技術(shù)完善運(yùn)調(diào)手段，做好閘次之間船舶調(diào)度銜接，壓縮船舶進(jìn)出閘時(shí)在引航道交會(huì)時(shí)間，優(yōu)化閘室排檔時(shí)序，爭(zhēng)取以最短時(shí)間進(jìn)閘停靠；二是利用低水頭差大做文章，探索閘室灌水、啟閉門(mén)最優(yōu)時(shí)間組合；三是完善待閘停泊設(shè)施，尋求最短進(jìn)出閘距離，節(jié)約進(jìn)出閘航行時(shí)間；四是做好船閘機(jī)電設(shè)備、管理系統(tǒng)維修及更新升級(jí)。信息化管理系統(tǒng)（如智能運(yùn)調(diào)）需要結(jié)合實(shí)際提檔升級(jí)，要不斷創(chuàng)新養(yǎng)護(hù)工作技術(shù)、方法和工藝，將應(yīng)急維修逐步向預(yù)防性維修轉(zhuǎn)變；五是要注重群策群力，要廣泛發(fā)動(dòng)干部職工積極參與群眾性的質(zhì)量管理工作，匯集眾智，千方百計(jì)提高船閘運(yùn)營(yíng)效率和可靠性。

3.2 幾點(diǎn)建議

工程方面：①全面規(guī)劃和實(shí)施船閘到長(zhǎng)江口門(mén)之間的航道建設(shè)。一是對(duì)下游引航道進(jìn)行裁彎取直，改善大型船舶進(jìn)出閘航行條件，縮短航行時(shí)間；二是統(tǒng)籌建設(shè)船閘下游待閘錨地和長(zhǎng)江口門(mén)入江錨地，減少航段擁堵和待閘時(shí)間，為過(guò)往船舶提供安全的航行和停泊條件。②啟動(dòng)施橋一線(xiàn)船閘擴(kuò)容改造或四線(xiàn)船閘建設(shè)可行性研究，要突破既有船閘規(guī)模限制。③將芒稻河航道等級(jí)提升為II級(jí)，以便分流長(zhǎng)江上行進(jìn)入運(yùn)河的部分船舶，減輕運(yùn)河壓力。④高標(biāo)準(zhǔn)拓浚施橋到長(zhǎng)江口門(mén)段航道，改善下游入江航道條件，適應(yīng)船舶密度大的運(yùn)行實(shí)際，改善進(jìn)出閘條件。

管理方面：①規(guī)范船型發(fā)展。在嚴(yán)控超吃水船舶發(fā)展前提下，優(yōu)化平面尺度，盡量建立與閘室的模數(shù)關(guān)系，進(jìn)一步提升船舶低航速下的操控性能，降低同閘船舶進(jìn)出閘間隔時(shí)間，以此加快放閘速度。②采取措施，提高水運(yùn)集約化程度，降低船舶空載率，以降低能耗，促進(jìn)綠色發(fā)展。

U641

A

1006—7973（2017）10-0055-03

10.13646/j.cnki.42-1395/u.2017.10.024