1 概 述 三 峡 - 葛 洲 坝 枢 纽 河 段 航 运 条 件 及 航 运 调 度 规 程 技 术 研 究 报 告 简 本 长 江 三 峡 水 利 枢 纽 是 综 合 治 理 和 开 发 长 江 的 关 键 性 骨 干 工 程, 具 有 防 洪 发 电 和 航 运 等 巨 大 的 综 合 效 益, 葛 洲 坝 水 利 枢 纽 是 三 峡 工 程 的 反 调 节 航 运 梯 级 三 峡 工 程 按 水 库 的 蓄 水 分 期 分 为 围 堰 发 电 期 初 期 运 行 期 和 正 常 运 行 期 三 峡 工 程 于 2003 年 6 月 10 日 蓄 水 至 135m, 进 入 围 堰 发 电 期,2006 年 10 月 28 日 蓄 水 至 156m, 进 入 初 期 运 行 期, 运 行 若 干 年 后 蓄 水 至 175m, 进 入 正 常 运 行 期 2003 年 6 月 三 峡 工 程 蓄 水 至 135m 后, 三 峡 库 区 航 运 条 件 明 显 改 善, 三 峡 工 程 的 航 运 效 益 将 得 到 进 一 步 显 现 但 三 峡 工 程 是 综 合 利 用 工 程, 水 库 运 用 水 位 和 运 用 方 式 受 防 洪 发 电 排 沙 等 要 求 限 制, 三 峡 和 葛 洲 坝 水 利 枢 纽 的 梯 级 联 合 调 度 运 行 在 带 来 巨 大 航 运 效 益 的 同 时, 也 将 对 长 江 中 上 游 的 航 运 条 件 造 成 重 大 影 响, 范 围 包 括 库 尾 变 动 回 水 区 常 年 库 区 坝 区 两 坝 间 和 葛 洲 坝 以 下 相 关 河 段, 涉 及 到 航 道 港 口 船 舶 和 坝 区 通 航 等 多 方 面 水 库 调 度 运 行 将 制 订 一 个 综 合 的 梯 级 调 度 规 程 来 规 范, 而 航 运 调 度 规 程 是 制 订 三 峡 - 葛 洲 坝 梯 级 调 度 规 程 的 重 要 部 分, 是 充 分 发 挥 三 峡 工 程 航 运 效 益 的 重 要 保 障 因 此, 研 究 三 峡 河 段 航 运 条 件 和 航 运 调 度 规 程 至 关 重 要 2004 年 国 务 院 三 峡 工 程 建 设 委 员 会 专 题 会 议 纪 要 指 出, 三 峡 总 公 司 要 抓 紧 委 托 长 江 委 编 制 156m 水 位 运 行 调 度 规 程 方 案, 并 积 极 协 调 水 利 1
部 交 通 部 国 家 电 网 公 司, 争 取 尽 快 完 成 156m 水 位 运 行 调 度 规 程 的 讨 论 修 编 和 报 三 峡 建 委 审 批 工 作, 同 时, 请 交 通 部 制 定 有 关 156m 水 位 运 行 的 航 运 规 程 为 此, 交 通 运 输 部 要 求 长 航 局 提 前 启 动 研 究 工 作, 并 于 2007 年 在 西 部 交 通 建 设 科 技 项 目 计 划 中 立 项 三 峡 - 葛 洲 坝 枢 纽 河 段 航 运 条 件 及 航 运 调 度 规 程 技 术 研 究 本 项 目 主 要 研 究 了 三 峡 葛 洲 坝 枢 纽 梯 级 调 度 运 行 对 长 江 航 运 的 影 响 问 题, 提 出 了 在 枢 纽 梯 级 调 度 中 保 障 航 运 安 全 的 关 键 技 术 参 数 和 相 应 的 航 运 调 度 规 程, 通 过 研 究 较 好 地 解 决 水 库 运 行 对 库 尾 航 道 坝 区 通 航 条 件 船 闸 运 行 两 坝 间 水 流 条 件 坝 下 航 道 水 深 等 的 不 利 影 响, 为 参 与 制 定 三 峡 ( 初 期 运 行 期 )- 葛 洲 坝 水 利 枢 纽 梯 级 调 度 规 程 提 供 了 技 术 支 撑, 以 保 障 长 江 航 运 安 全 并 充 分 发 挥 三 峡 工 程 航 运 效 益 项 目 的 研 究 成 果 在 三 峡 水 库 梯 级 调 度 三 峡 水 库 库 尾 航 道 炸 礁 工 程 坝 区 通 航 管 理 两 坝 间 及 坝 下 航 道 治 理 中 得 到 了 成 功 应 用, 在 国 内 外 通 航 河 流 的 枢 纽 综 合 调 度 中 具 有 广 阔 的 应 用 前 景 2 主 要 研 究 内 容 及 成 果 本 项 目 的 总 体 目 标 是 通 过 综 合 考 虑 水 库 防 洪 发 电 航 运 和 排 沙 要 求, 结 合 重 点 河 段 航 行 条 件 的 已 有 研 究 成 果, 对 三 峡 工 程 初 期 运 行 期 所 涉 及 的 库 尾 变 动 回 水 区 常 年 库 区 坝 区 两 坝 间 和 葛 洲 坝 以 下 重 点 河 段 的 航 运 条 件 进 行 专 题 研 究, 提 出 长 江 航 运 安 全 对 三 峡 水 库 调 度 行 为 的 限 制 性 技 术 指 标, 研 究 提 出 切 实 可 行 操 作 性 强 的 航 运 调 度 规 程, 为 参 与 制 定 三 峡 ( 初 期 运 行 期 )- 葛 洲 坝 水 利 枢 纽 梯 级 调 度 规 程 提 供 科 学 2
依 据, 以 充 分 发 挥 三 峡 工 程 的 航 运 效 益, 保 障 航 运 的 安 全 畅 通 2.1 专 题 1: 水 库 运 用 对 两 坝 间 及 坝 下 近 坝 段 港 口 锚 地 影 响 及 对 策 研 究 本 专 题 在 分 析 两 坝 间 及 坝 下 现 有 码 头 锚 地 现 状 和 适 应 水 位 变 幅 能 力 的 基 础 上, 研 究 提 出 码 头 锚 地 改 造 技 术 措 施 和 总 体 方 案 (1) 现 有 码 头 锚 地 适 应 水 位 变 幅 能 力 两 坝 间 长 江 干 线 上 现 有 码 头 适 应 最 大 日 变 幅 2.0m, 最 大 小 时 变 幅 0.5m; 在 黄 柏 河 二 桥 以 上 的 码 头 适 应 最 大 日 变 幅 1.0m 小 时 变 幅 0.5m 的 水 位 变 化, 黄 柏 河 二 桥 以 下 码 头 适 应 最 大 日 变 幅 1.5m 小 时 变 幅 0.5m 的 水 位 变 化 两 坝 间 锚 地 适 应 最 大 日 变 幅 2.0m 最 大 小 时 变 幅 0.5m 葛 洲 坝 以 下 近 坝 段 浮 式 半 直 立 式 码 头 及 锚 地 适 应 水 位 下 降 值 最 大 为 1.0m (2) 改 造 措 施 和 锚 地 布 局 调 整 1) 码 头 改 造 方 案 : 根 据 码 头 原 设 计 情 况 水 工 结 构 设 备 设 施 技 术 性 能, 可 采 取 三 种 改 造 方 案 对 两 坝 间 现 有 部 分 浮 码 头 采 取 延 长 钢 引 桥 的 改 造 方 案, 对 部 分 直 立 式 码 头 采 取 沿 岸 线 整 体 前 移 的 改 造 方 案 ; 对 葛 洲 坝 坝 下 部 分 半 直 立 式 码 头 采 取 在 岸 顶 设 置 凸 出 岸 线 的 砼 作 业 平 台 的 改 造 方 案 2) 锚 地 改 造 措 施 : 增 加 锚 泊 趸 船 数 量, 增 长 原 有 锚 链 长 度, 增 设 系 船 桩 地 牛 及 系 缆 环, 增 设 靠 船 浮 筒, 更 新 锚 地 拖 轮, 实 施 锚 泊 区 水 域 水 下 地 形 测 量 及 扫 床 等 3) 黄 柏 河 航 道 治 理 措 施 : 水 下 炸 礁 及 清 渣 等 4) 锚 地 布 局 调 整 : 取 消 青 鱼 背 锚 地, 改 建 乐 天 溪 锚 地, 扩 建 鲤 鱼 潭 3
锚 地 (3) 改 造 效 果 预 估 采 取 工 程 措 施 改 造 后, 两 坝 间 码 头 及 锚 地 将 能 很 好 地 适 应 三 峡 电 站 调 峰 和 葛 洲 坝 反 调 节 造 成 的 日 变 幅 3.0m, 小 时 变 幅 1.0m 的 水 位 变 化 黄 柏 河 航 道 能 满 足 五 级 航 道 通 航 设 计 水 深 葛 洲 坝 以 下 近 坝 河 段 码 头 锚 地 改 造 后, 能 基 本 解 决 目 前 因 河 床 下 切 水 位 下 降 造 成 的 现 有 港 机 设 备 无 法 作 业 的 问 题 2.2 专 题 2: 三 峡 水 库 汛 后 蓄 水 和 汛 前 降 水 对 航 道 的 影 响 及 对 策 研 究 本 专 题 从 保 证 三 峡 水 库 蓄 满 和 减 轻 对 航 道 不 利 影 响 出 发, 选 用 典 型 水 文 系 列 年, 根 据 不 同 水 文 年 的 来 水 量, 在 对 不 同 汛 后 蓄 水 和 汛 前 降 水 方 式 进 行 综 合 分 析 和 计 算 基 础 上, 提 出 了 汛 后 蓄 水 和 汛 前 降 水 的 较 优 调 度 控 制 方 案 (1) 本 着 确 保 水 库 蓄 满 和 统 筹 兼 顾 的 原 则, 通 过 不 同 水 文 年 来 水 量 的 分 析, 提 出 了 具 体 的 汛 后 蓄 水 控 制 措 施 即 在 蓄 水 过 程 中 应 适 当 控 制 坝 前 水 位 抬 高 的 进 程, 尽 可 能 给 库 尾 特 别 是 重 庆 主 城 区 河 段 多 留 走 沙 时 间, 同 时 尽 可 能 做 到 使 中 游 航 道 水 位 处 于 稳 退 状 态 (2) 本 着 兼 顾 坝 下 防 洪 和 库 尾 通 航 的 原 则, 基 于 西 科 所 青 岩 子 实 体 模 型 试 验 成 果, 提 出 了 具 体 的 汛 前 降 水 控 制 措 施 即 在 6 月 份 水 少 时 应 适 当 推 迟 汛 前 降 水 的 起 始 时 间, 在 水 量 偏 丰 时 应 适 当 控 制 日 降 幅 2.3 专 题 3: 初 期 运 行 期 枯 季 航 运 流 量 调 度 方 式 研 究 本 专 题 通 过 对 长 江 中 游 宜 昌 至 城 陵 矶 河 段 航 道 下 切 和 水 位 下 降 等 情 4
况 的 分 析, 提 出 初 期 运 行 期 恢 复 葛 洲 坝 下 游 航 道 水 深 的 日 均 及 瞬 时 最 小 下 泄 流 量 的 要 求 ; 通 过 对 初 期 运 行 期 三 峡 电 站 日 调 节 方 案 的 研 究, 提 出 满 足 葛 洲 坝 枢 纽 瞬 时 最 小 下 泄 流 量 的 三 峡 电 站 日 调 节 方 案 要 求 (1) 三 峡 工 程 初 期 运 行 期 宜 昌 最 低 通 航 水 位 应 满 足 以 下 基 本 要 求 : 156m 运 用 期 不 低 于 38.5m( 吴 淞 资 用 高 程, 下 同 ),172m 运 用 期 不 低 于 38.7m 相 应 的 葛 洲 坝 枢 纽 日 均 最 小 下 泄 流 量 分 别 为 4870m 3 /s 和 5370m 3 /s 按 三 峡 工 程 初 步 设 计 确 定 的 初 期 运 行 期 枯 季 调 节 流 量 (156m 运 行 期 为 5130m 3 /s; 在 172m 蓄 水 运 用 期, 据 推 算, 枯 季 调 节 流 量 为 5760m 3 /s) 运 行 并 能 够 保 持 均 衡 下 泄 时, 葛 洲 坝 枢 纽 日 均 最 小 下 泄 流 量 可 以 满 足 对 宜 昌 水 位 的 基 本 要 求 (2) 为 了 满 足 葛 洲 坝 三 江 下 引 航 道 最 小 通 航 水 深 并 兼 顾 沙 市 以 上 几 个 重 点 浅 滩 的 航 道 维 护 要 求, 在 三 峡 工 程 156m 运 用 期, 葛 洲 坝 枢 纽 瞬 时 最 小 下 泄 流 量 应 不 小 于 4370m 3 /s; 在 172m 运 用 期, 葛 洲 坝 枢 纽 瞬 时 最 小 下 泄 流 量 应 不 小 于 4540m 3 /s (3) 为 了 满 足 葛 洲 坝 枢 纽 瞬 时 最 小 下 泄 流 量 的 要 求, 在 三 峡 工 程 初 期 运 行 期, 应 尽 量 增 加 航 运 基 荷, 同 时 适 当 控 制 三 峡 电 站 的 调 峰 幅 度 在 156m 运 用 期 间, 三 峡 电 站 航 运 基 荷 应 达 到 100 万 kw; 在 172m 运 用 期 间, 三 峡 电 站 的 航 运 基 荷 应 达 到 130 万 kw 2.4 专 题 4: 三 峡 船 闸 运 行 方 式 与 船 舶 过 闸 调 度 方 式 研 究 本 专 题 在 总 结 围 堰 发 电 期 运 行 调 度 实 践 的 基 础 上, 深 入 分 析 初 期 运 行 期 三 峡 船 闸 运 行 条 件 和 要 求, 研 究 如 何 进 一 步 优 化 船 舶 过 闸 调 度 方 式, 5
提 出 与 水 库 综 合 运 用 相 关 的 调 度 要 求, 同 时 通 过 对 三 峡 船 闸 第 一 二 闸 首 底 槛 抬 升 施 工 对 航 运 的 影 响 研 究, 提 出 改 造 方 案 及 改 造 期 调 度 对 策 (1) 三 峡 船 闸 安 全 运 行 对 水 库 调 度 的 要 求 三 峡 水 库 水 位 应 尽 量 避 免 较 长 时 间 停 留 在 船 闸 运 行 方 式 发 生 改 变 的 切 换 点 左 右 ( 三 峡 坝 上 水 位 145m 165.75m 152.4m 左 右 ) 在 三 峡 坝 下 水 位 65.6m 69.34m 左 右, 三 峡 坝 下 水 位 小 时 变 幅 宜 控 制 在 每 两 小 时 1m 以 内 三 峡 水 库 的 汛 期 运 行 水 位 应 尽 量 在 库 水 位 变 动 范 围 的 偏 上 限 运 行 三 峡 船 闸 和 葛 洲 坝 船 闸 通 航 流 量 是 否 停 航 依 据 预 报 的 入 库 流 量, 但 当 下 泄 流 量 达 到 或 超 过 最 大 通 航 流 量 时, 船 闸 也 应 停 航 (2) 初 期 运 行 期 过 闸 调 度 的 基 本 要 求 和 原 则 初 期 运 行 期 船 闸 实 行 昼 夜 连 续 运 行, 船 舶 过 闸 实 行 免 费 航 运 调 度 在 三 峡 葛 洲 坝 通 航 集 中 统 一 管 理 的 模 式 下, 以 船 舶 待 闸 时 间 最 短 两 坝 通 过 能 力 最 大 为 目 标, 保 障 通 航 安 全 提 高 通 航 效 率 和 用 水 效 益 (3) 三 峡 船 闸 改 造 施 工 方 案 和 改 造 施 工 期 调 度 对 策 建 议 三 峡 库 区 156m 蓄 水 后 的 汛 限 水 位 控 制 在 145m 或 144m, 三 峡 船 闸 改 造 施 工 方 案 选 择 蓄 水 前 完 成 一 线 施 工, 蓄 水 后 再 进 行 另 一 线 的 施 工, 在 确 定 改 造 施 工 方 案 时 尽 可 能 避 免 使 用 事 故 检 修 门 在 改 造 施 工 期, 将 以 控 制 两 坝 间 待 闸 船 舶 数 量 发 挥 三 峡 船 闸 通 过 能 力 为 总 体 调 度 目 标 从 船 舶 申 报 待 闸 指 泊 计 划 编 制 发 航 过 闸 进 闸 排 档 两 坝 间 调 度 等 环 节, 实 现 船 舶 在 辖 区 的 全 程 无 缝 调 度, 同 时, 采 取 优 化 调 度 措 施, 尽 可 能 提 高 船 闸 运 行 效 率 2.5 梯 级 综 合 调 度 中 的 航 运 协 调 机 制 6
为 便 于 协 调 三 峡 葛 洲 坝 水 利 枢 纽 梯 级 调 度 关 系, 成 立 以 长 江 水 利 委 员 会 为 组 长 交 通 部 长 江 航 务 管 理 局 为 副 组 长 的 梯 级 调 度 领 导 机 构 同 时, 三 峡 - 葛 洲 坝 枢 纽 梯 级 调 度 运 行 对 长 江 中 上 游 的 航 道 条 件 产 生 重 要 影 响, 为 了 更 好 地 做 好 航 道 维 护 工 作, 必 须 及 时 了 解 水 库 调 度 和 电 站 日 调 节 的 有 关 情 况 ; 同 时 要 反 映 航 道 的 变 化 及 要 求, 并 制 定 相 应 的 航 道 维 护 预 案, 应 补 充 长 江 航 道 局 作 为 梯 级 调 度 协 调 领 导 小 组 成 员 3 关 键 技 术 与 创 新 点 3.1 解 决 的 关 键 技 术 (1) 电 站 调 峰 条 件 下 两 坝 间 码 头 锚 地 航 道 适 应 水 位 变 幅 的 安 全 评 估 和 改 造 技 术 针 对 不 同 的 码 头 锚 地 结 构 形 式 和 技 术 要 求 逐 个 分 析, 评 估 水 位 变 化 对 其 运 行 安 全 的 影 响, 在 总 结 已 有 运 行 经 验 和 现 场 试 验 的 基 础 上, 提 出 适 应 水 位 变 幅 能 力 指 标 及 改 造 措 施 (2) 保 障 库 尾 和 坝 下 航 道 畅 通 的 水 库 蓄 水 降 水 优 化 调 度 技 术 根 据 青 岩 子 模 型 试 验 的 基 本 结 果, 以 统 筹 防 洪 航 运 要 求 为 基 本 原 则, 以 确 保 航 道 尺 度 为 主 要 前 提, 以 工 程 治 理 与 优 化 水 库 调 度 相 结 合 为 基 本 措 施, 提 出 根 据 入 库 流 量 推 迟 降 水 的 控 制 性 措 施, 在 满 足 防 洪 要 求 的 前 提 下 可 减 轻 对 库 尾 航 道 的 影 响 (3) 保 障 坝 下 航 道 畅 通 的 枯 季 航 运 流 量 优 化 调 度 技 术 通 过 分 析 满 足 枯 季 航 运 流 量 的 三 峡 电 站 航 运 基 荷, 提 出 了 对 三 峡 电 站 枯 季 日 调 节 的 技 术 要 求 7
3.2 本 项 目 的 创 新 点 (1) 首 次 提 出 改 造 码 头 锚 地 适 应 水 位 变 幅 的 思 路 和 工 程 措 施 (2) 率 先 提 出 了 提 前 并 有 控 制 蓄 水 的 优 化 蓄 水 调 度 方 案 (3) 首 次 提 出 可 兼 顾 库 尾 航 道 畅 通 的 汛 前 降 水 调 度 技 术 要 求 (4) 首 次 提 出 了 三 峡 水 库 枯 季 航 运 流 量 调 度 方 案 (5) 率 先 提 出 了 初 期 运 行 期 船 闸 优 化 调 度 对 策 4 项 目 效 益 与 推 广 应 用 前 景 4.1 项 目 效 益 (1) 经 济 效 益 一 是 在 三 峡 水 库 梯 级 调 度 运 行 中 维 护 了 长 江 航 运 畅 通 的 基 本 要 求, 在 枯 水 期 可 增 加 下 泄 流 量, 支 持 中 游 战 枯 水 保 畅 通 工 作, 提 高 船 舶 营 运 效 益 ; 二 是 为 库 尾 变 动 回 水 区 炸 礁 工 程 两 坝 间 航 道 整 治 坝 下 重 点 浅 滩 航 道 治 理 工 程 提 供 基 本 技 术 支 撑 ; 三 是 提 高 了 三 峡 单 线 船 闸 运 行 效 率 ; 四 是 研 究 成 果 可 应 用 于 库 尾 变 动 回 水 区 炸 礁 工 程 两 坝 间 航 道 整 治 坝 下 重 点 浅 滩 航 道 治 理 工 程 的 研 究 设 计, 以 及 库 区 坝 区 和 中 游 的 通 航 管 理 工 作, 初 步 估 计 可 节 省 前 期 工 作 量 10% 左 右 (2) 社 会 效 益 通 过 本 项 目 的 研 究, 提 出 航 运 对 水 库 综 合 调 度 的 基 本 要 求, 以 及 枢 纽 梯 级 调 度 须 满 足 的 关 键 参 数 指 标, 并 纳 入 到 国 务 院 三 峡 工 程 建 设 委 员 会 所 颁 布 的 梯 级 调 度 规 程 中, 为 维 护 航 运 部 门 利 益 提 供 法 规 依 据, 为 保 障 长 江 中 上 游 航 运 安 全 打 下 坚 实 的 基 础 ; 可 改 善 三 峡 河 段 的 通 航 条 件, 保 障 船 舶 航 行 安 全 通 畅 ; 优 化 船 舶 运 输 组 织, 可 提 高 船 闸 使 用 效 率, 降 8
低 船 舶 运 输 成 本, 有 利 于 充 分 发 挥 水 运 的 优 势, 从 而 最 大 限 度 解 放 运 力, 促 进 长 江 航 运 发 展, 充 分 发 挥 长 江 黄 金 水 道 作 用 和 三 峡 工 程 综 合 效 益, 为 沿 江 地 区 的 经 济 发 展 提 供 可 靠 的 运 输 保 障 4.2 推 广 应 用 前 景 本 项 目 的 研 究 成 果, 为 交 通 运 输 部 参 与 制 订 审 查 三 峡 ( 初 期 运 行 期 )- 葛 洲 坝 枢 纽 梯 级 调 度 规 程 提 供 技 术 支 撑, 在 三 峡 水 库 调 度 运 行 中 最 大 限 度 地 发 挥 三 峡 工 程 航 运 效 益, 保 障 航 运 部 门 利 益 本 项 目 的 研 究 成 果 可 以 直 接 应 用 于 长 江 中 上 游 的 航 道 整 治 工 程 港 口 建 设 工 程 坝 区 航 运 配 套 设 施 工 程 中, 解 决 航 道 碍 航 改 善 航 行 水 流 条 件 港 口 岸 坡 安 全 和 提 高 船 闸 通 过 能 力 等 问 题 同 时, 由 于 该 研 究 成 果 的 技 术 先 进 性 及 适 用 性, 也 可 在 我 国 其 它 类 似 山 区 河 流 的 大 型 渠 化 工 程 的 综 合 调 度 运 行 中 加 以 推 广 应 用 因 此, 该 项 目 的 研 究 成 果 不 仅 具 有 十 分 重 要 的 实 用 价 值, 也 具 有 十 分 广 阔 的 推 广 应 用 前 景 9