皮帶機在金沙江翻壩轉運體系應用的可行性研究

曾崇勇 陳作強 徐超炎 虞霏

（1.四川省港航投資集團有限責任公司，四川 成都 610000；2.四川江源工程咨詢有限公司，四川 成都 610000）

0 引言

金沙江位于長江上游，流經青海、西藏、云南、四川4省、自治區，全長2308km，占長江總長度的三分之一。金沙江下游攀枝花-水富段長約800km，共規劃建設向家壩、溪洛渡、白鶴灘、烏東德四級大型水電樞紐；其中，向家壩、溪洛渡水電站分別于2012年10月和2013年6月蓄水發電，烏東德、白鶴灘水電站分別于2020年6月和2021年6月實現首批機組發電。隨著首尾相連的四級樞紐陸續建成蓄水，金沙江攀枝花至水富段即將實現全段渠化，形成約734公里的庫區深水航道，徹底改變該段航道比降大、險灘多、流態復雜等天然不足的狀況，為發展金沙江下游航運、將長江黃金水道從宜賓（水富）延伸至攀枝花帶來了千載難逢的機遇。

為實現金沙江下游各梯級庫區航道的互聯互通，降低物流成本、提升航運效益，翻壩轉運系統規劃建設將是近期航道資源開發的主要內容。在白鶴灘、烏東德水電站核準意見中，明確了近期通過翻壩運輸、遠期通過通航建筑物貫通航道的建設方案，并提出了三同時（同時設計、同時建設、同時投運）的要求。另外，國家發改委2017年3月《研究討論金沙江下游航運發展有關問題的會議紀要》中，明確要求“須進一步優化烏東德、白鶴灘水電站翻壩轉運設施建設方案，與電站同時建設、同時投運；加快研究并啟動溪洛渡梯級電站翻壩轉運設施建設；認真研究新建翻壩轉運設施運營管理模式。”因此，從國家部委層面一直十分重視金沙江下游航道建設和航運發展。

目前，金沙江下游翻壩轉運設施建設已納入國家及四川省十四五綜合交通發展規劃，啟動在即。而當前的翻壩轉運系統建設方案尚不成熟，特別是翻壩轉運工藝的選擇對翻壩系統的建設方案、運營成本及運量發展均有重大影響，并最終影響金沙江下游800km黃金水道的功能發揮。為了選擇更好的運輸工藝服務于金沙江翻壩轉運體系，本文在綜合分析運量、地形地質、水位變幅等條件下，對比規劃的公路翻壩運輸方案，針對“輸送量大、維護方便、成本低、通用性強”的皮帶機翻壩轉運方式進行初步研究，分析其技術可行性及經濟合理性，為將來金沙江下游翻壩轉運體系的建設工作提供參考。

1 金沙江運量需求情況

近10年來，四川省交通運輸廳、交通運輸部規劃研究院、長江航運規劃發展研究中心、國家發展改革委綜合運輸研究所等機構對金沙江過壩運輸貨運量進行了分析預測，主要成果見表1。

表1 金沙江下游電站樞紐水運需求預測既有成果匯總表

各單位預測2030年水運需求基本在2000~3000萬t左右，這個預測量在一定程度上反映了金沙江航運的巨大需求。但從過去的經驗教訓，特別是三峽的案例看，我們的預測往往是偏小和估計不足的，還需要從預測的前提及邊界等條件進一步厘清深化。作為資源富集的金沙江下游地區，有大量適宜水運的大宗貨源。根據多次調研工作，攀枝花市鐵礦石每年實際開發6000萬t，自身消化3000萬t，有一半要外運，向家壩庫尾雷波縣洋豐化工廠，年產110萬t磷肥，原料需磷礦石220萬t、硫磺40萬t，另外還有150萬t渣料，都非常適宜通過金沙江航運進出，看似110萬t的產品，但運輸需求卻是500萬t，而類似規模的企業僅雷波縣就有5家。這些實例說明，金沙江下游航運巨大需求潛力的充分發揮，在很大程度上取決于金沙江航道自身建設標準和規模，同時還取決于翻壩運輸體系的運輸能力。

2 規劃的公路翻壩轉運方案及存在的問題

2.1 烏東德翻壩轉運方案

烏東德翻壩轉運設施規劃以右岸布局為主，即上游右岸洪門渡碼頭和左岸河門口碼頭組合+洪門渡至普渡河口碼頭翻壩轉運公路+壩址下游右岸普渡河口碼頭，壩下左岸花地坪子碼頭作為補充，烏東德翻壩碼頭布置如圖1所示。壩址上游、下游碼頭各布置6個3000t級泊位、設計年通過能力均為480萬t。

圖1 烏東德翻壩碼頭布置

右岸翻壩公路方案：上下游碼頭通過右岸翻壩公路連接，翻壩轉運里程46.8km。其中新建段起點接阿巧溝大橋下游橋頭，路線沿金沙江右岸岸坡布設，依次經過半山、阿角岔、倮佐、火頭田、小田壩及韭菜地等地，長約24.2km，終點接下游右岸普渡河河口翻壩碼頭。新建段長約33.3km。翻壩轉運公路等級采用二級標準建設。

左岸沿江公路方案：新建段起點接烏東德大橋左岸橋頭，路線沿金沙江下游依次經過上韭菜地，之后路線向東南方向經過豹子溝、小官田溝等地，隨后在大坪子附近經過法期灘、大巖腳等地，與下游左岸花地坪子翻壩碼頭相接。左岸沿江公路方案新建路線全長約30.9km。

2.2 白鶴灘翻壩轉運方案

白鶴灘翻壩轉運設施規劃實施左岸布局為主方案，即壩址上游翻壩碼頭布置于白鶴灘港址，壩址下游翻壩碼頭實施白石灘和山江鄉港址組合布置，規劃右岸壩上棉沙灣、壩下蔣家溝碼頭作為補充，白鶴灘翻壩碼頭布置如圖2所示。

圖2 白鶴灘翻壩碼頭布置

壩址上游碼頭白鶴灘碼頭布置7個3000t級泊位，設計年通過能力560萬t；壩址下游碼頭白石灘碼頭和山江鄉碼頭共布置8個3000t級泊位，設計年通過能力740萬t。

左岸翻壩公路方案：左岸翻壩轉運里程39.62km，其中利用現狀道路5.7km，改建公路12.0km，新建公路8.08km，新建橋隧13.84km。上游白鶴灘港址至下游白石灘港址長26.90km。翻壩轉運公路等級采用三級標準，根據區域發展情況可按照二級公路設計建設。

右岸翻壩公路方案：白鶴灘水電站專用公路連接上游棉沙灣翻壩碼頭和下游蔣家溝翻壩碼頭，總長51km，其中新建改建41km，按二級公路標準規劃建設。

2.3 溪洛渡翻壩轉運方案

溪洛渡樞紐翻壩轉運設施實施左、右岸翻壩設施組合布局方案。左岸壩址上游金沙口港區＋左岸沿江公路＋壩址下游新街碼頭；右岸壩址上游馬家河壩+右岸翻壩公路+壩址下游佛灘碼頭。溪洛渡翻壩碼頭布置如圖3所示。

圖3 溪洛渡翻壩碼頭布置

壩址上游碼頭金沙口碼頭距溪洛渡壩址上游7.5km處，規劃共布置10個3000t級泊位，形成通過能力1200萬t；馬家河壩碼頭規劃布置6個3000t級泊位，形成通過能力600萬t。

壩址下游碼頭新街碼頭位于溪洛渡壩址下游19km處，規劃布置12個3000t級泊位，形成通過能力1400萬t；佛灘碼頭位于溪洛渡壩址下游12km處，規劃布置6個3000t級泊位，形成通過能力600萬t。

溪洛渡翻壩轉運上下游碼頭通過左岸和右岸翻壩公路和下游溪洛渡永久大橋連接。左岸翻壩公路起點金沙口港區，終點新街港區，線路長23km，均為利用現狀道路。右岸翻壩公路起點為馬家河壩港區，終點為佛灘港區，長約12.6km。

2.4 向家壩翻壩轉運方案

向家壩樞紐翻壩轉運設施實施左、右岸翻壩設施+升船機組合布局方案。翻壩碼頭港點共有9處，分別為：樓東、涼水井、大灣頭、新灘壩、燒瓦沱、豆壩、水富、小岸壩、三塊石碼頭。2018年建成的向家壩電站1座一級升船機，可通過2×500t一頂二駁船隊，設計單向過壩運量254萬t。向家壩翻壩碼頭布置如圖4所示。

圖4 向家壩翻壩碼頭布置

壩址上游左岸碼頭規劃建設16個3000t級泊位，設計通過能力1650萬t；右岸碼頭規劃布置11個3000t級泊位，設計年通過能力1300萬t。

壩址下游左岸碼頭規劃建設12個3000t級泊位，可形成1400萬t通過能力；右岸碼頭規劃布置18個3000t級泊位，年通過能力1350萬t。

向家壩上下游翻壩碼頭通過左岸和右岸翻壩公路連接。左岸翻壩公路起點樓東碼頭，經樓安路、對外交通專用公路、宜安路，終至豆壩碼頭，線路長約30km。右岸翻壩公路起點為大灣頭平，經地方還建公路、右岸進場公路、橫江翻壩轉運大橋、宜水路，終至華龍碼頭，長約22km。

2.5 規劃的公路轉運方案存在的問題

由以上資料可知：烏東德右岸翻壩公路長約24.2km，左岸沿江公路長約30.9km；白鶴灘左岸翻壩公路長約39.62km，右岸翻壩公路長約51km；溪洛渡左岸翻壩公路長約23km，右岸翻壩公路長約12.6km；向家壩左岸翻壩公路長約30km，右岸翻壩公路長約22km。如此長度的翻壩公路，無論是建設還是運營均存在較大的難度。

翻壩轉運體系在4個梯級建成通航建筑物前，需承擔800km黃金水道沿線資源的過壩需求，運輸量大，規劃的公路翻壩運輸存在車輛擁堵、通過能力有限等缺陷；且由于金沙江兩岸地形陡峭、地質條件較差，翻壩道路需滿足大車通行的線形要求，建設難度大，投資高；現狀規劃的上下翻壩碼頭距離壩址較遠，運輸成本較高。因此單一的公路翻壩在保障運力、發揮水運優勢方面尚存在不足，有進一步研究采用皮帶機運輸的必要性。

3 皮帶機翻壩轉運方案的初步分析

3.1 方案設定

鑒于向家壩建成較早，航運發展較快，本文以向家壩翻壩為例布置皮帶機輸送方案，選擇左岸距壩較近的涼水井、燒瓦沱分別為上、下翻壩碼頭。皮帶機翻壩運輸方案布置尾部位于向家壩上游涼水井新建碼頭，平面上經過四個水平逆時針轉彎，立面上經歷3個較大型山梁，3個山谷到達下游燒瓦沱碼頭，水平長度約7.5km，運輸總高差為148m。預計需開挖隧道750m左右，地面挖槽總長度為600m左右。向家壩皮帶機翻壩運輸線路布置如圖5所示。

圖5 向家壩皮帶機翻壩運輸線路布置

3.2 技術可行性分析

（1）從技術上來看，國內外在皮帶機的應用上已相當成熟，加上近年來對產品的不斷改進，管狀帶式輸送機或空間轉彎曲線帶式輸送機能夠很好地適應地形復雜、轉彎多、立面起伏大的特點，帶速可達5m/s，上、下行傾角可達20°以上，能夠很好地適應金沙江兩岸地形。

（2）從輸送能力上看，目前皮帶機運量可達5000～9000t/h，按每年300d，每天10h計算，年輸送量可達1500～2700萬t，滿足通過能力的需求。

（3）從環保上來看，目前皮帶機技術已采用管式輸送型式，貨物在運輸途中基本封閉于管道中，避免散貨揚塵等污染。

表2 管式皮帶機參數表

3.3 經濟合理性分析

輸送線路總長7.5km，其中隧道750m，開挖明槽600m，剩余部分按照間隔24m設置一組支架，共計246組支架。考慮征地、隧道、明槽、基礎及皮帶機輸送設備，匡算每公里投資約2000萬元，總投資約1.5億元；考慮人工、部件維護、電費等，后期運行費用約0.4元/（t·km），在經濟上較公路運輸仍具有較大優勢。

4 結束語

金沙江水路運輸翻壩轉運設施建設在即，但針對主要翻壩貨種的轉運工藝尚缺乏深入研究，單一的公路翻壩運輸體系難以充分發揮出水運優勢。本文從運量數據、公路翻壩的弊端入手，依托具體項目上皮帶機翻壩工藝應用實例分析其技術可行性及經濟合理性，基于環保和經濟原則，提出在金沙江下游各樞紐采用皮帶機翻壩轉運工藝方案建議，期待在即將開展的翻壩運輸體系建設中參考采納。本文僅針對金沙江下游采用皮帶機翻壩運輸工藝的必要性和可行性進行初步分析，實際應用中尚需結合碼頭選址、皮帶機特性等因素進一步具體分析。