长江干流水利枢纽建设与航道条件

第一节　长江干流水利枢纽建设与航道条件

一、葛洲坝枢纽建设与航道条件

1．枢纽概况

葛洲坝水利枢纽位于长江三峡出口南津关下游2．3km处，在湖北省宜昌市境内，在长江上游里程8．5km处，是长江干流上第一座水利枢纽，也是我国当时已建成的最大的水利水电工程。葛洲坝枢纽是三峡水利枢纽的组成部分，是它的反调节航运梯级，主要功能是航运和发电。枢纽于1970年12月30日动工兴建，1988年建成，总投资48亿元。枢纽主要由2座电站、3座船闸、1座泄水闸和2座冲沙闸构成。坝址控制流域面积100万km²，水库正常蓄水位66m，坝顶高程70m，最大水头27m，水库总库容15．8亿m³，电站装机共21台，总装机容量271．5万kW，3座船闸的年单向通过能力的理论计算值为5000万t。

2．通航建筑物

葛洲坝枢纽通航建筑物由大江航道、三江航道和一、二、三号船闸组成。

1)大江航道和一号船闸

大江航道位于葛洲坝枢纽右侧，其通航建筑物由上引航道、下引航道和一号船闸组成，船闸右侧布置有9孔冲沙闸。上引航道长1000m。下引航道左侧为390m长的导航隔流堤，右侧为长江右岸。一号船闸闸室有效尺度为280m×34m×5．5m(长度×宽度×槛上水深，以下同)。大江航道和一号船闸的最大通航流量20000m³/s。

2)三江航道和二号、三号船闸

三江航道位于葛洲坝枢纽左侧，其通航建筑物由上引航道、下引航道、二号船闸和三号船闸组成。上引航道长2500m。下引航道长3900m。二、三号船闸闸室的有效尺度分别为280m×34m×5．0m和120m×18m×4．0m。两座船闸中间布置有6孔冲沙闸。三江航道和二、三号船闸的最大通航流量60000m³/s。

3．坝区航道

葛洲坝枢纽采用“排沙、防淤、导沙、冲沙、清淤”5种手段，基本解决了坝区泥沙的淤积碍航问题。在坝区航道维护工作中，遵循“静水通航、动水冲沙、辅以机械清淤”的运行原则，加强航道观测，合理安排大江冲沙泄洪和三江冲沙，适时采用挖泥船清淤，保障了航道畅通。由于受葛洲坝水库蓄水初期“清水”下泄，造成葛洲坝下游河床下切，使枯水期宜昌站水位下降约1．0m，给葛洲坝以下近坝河段的航道维护造成困难。

4．库区航道

葛洲坝枢纽是迳流式电站。葛洲坝水库是河道型水库。枯水期库区航道特征明显，洪水期天然航道特征增强。蓄水后，官渡口至坝址约117km常年库区航道显著改善，奉节至官渡口约84km回水变动区航道有一定的改善。蓄水后约5年，库区泥沙淤积已趋平衡。库尾没有发生过碍航淤积。

5．船闸运行

三江航道和二号、三号船闸于1981年6月27日开始试运行。大江航道和一号船闸于1990年5月1日开始试运行。一号、二号船闸主要过货船。三号船闸主要过客船。由于流量超限，大江航道和一号船闸每年约有4个月时间不能通航。从1981年6月27日至2001年6月26日的20年内，葛洲坝三座船闸共运行22．8万多闸次，过船144万多艘次，过货1．7亿多吨，过客6133万多人次。2002年，三座船闸共运行14313闸次、过船70416艘次、过货1802．8万t、过客256．8万人次。2003年，因受三峡工程建设断航影响，4项指标分别为9788闸次、49299艘次、1744．3万t、108．1万人次。

二、三峡枢纽建设与航道条件

1．枢纽概况

三峡水利枢纽位于湖北省宜昌市三斗坪，在长江上游里程46．5km处，距下游葛洲坝枢纽38km。三峡工程是开发和治理长江的关键性骨干工程，具有防洪、发电和航运三大效益。三峡工程于1994年12月14日正式开工。工期17年，分三期施工，静态投资为900．9亿，其中枢纽工程静态投资500．9亿元。移民静态投资400亿元。动态投资2039亿元。三峡工程的主要建筑物分三大部分:挡水泄洪建筑物、水力发电建筑物和通航建筑物。坝顶高程185m，最大坝高175m，坝轴线长度2335m;水库正常蓄水位175m(初期156m)，防洪限制水位145m(初期135m)，枯季消落低水位155m(初期140m)。总库容393亿m³，防洪库容221．5亿m³，水库库面面积1084km²;装机26台，每台70万kW，装机容量1820万kW，多年平均年发电量840亿kW时;另外，还预留70万kW发电机组6台计420万kW;改善航道570～650(初期500～570) km，枯季调节流量5860(初期5130) m³/s。2003年，三峡工程实现了蓄水、通航、发电，开始发挥工程效益。

2．通航建筑物

三峡通航建筑物分临时通航建筑物和永久通航建筑物两类。

1)临时通航建筑物

临时通航建筑物为明渠和临时船闸。其规模都是世界同类通航建筑物中最大的。

(1)明渠位于长江右侧，轴线总长3410m，宽350m，最大通航流量达45000m³/s。1997年10月正式投入使用，2002年10月停止使用。

(2)临时船闸位于长江左侧，闸室有效尺度为240m×24m×4．0m，上引航道长1000m，下引航道长4171m，1998年5月投入使用，2003年4月停止使用。临时船闸停止使用后，改建成2孔冲沙闸。

2)永久通航建筑物

永久通航建筑物为三峡船闸和升船机。

(1)三峡船闸

三峡船闸位于枢纽左侧，由山体深切开挖建筑而成，是双线5级连续梯级船闸。是世界上水头最高、级数最多、规模最大、技术最复杂的内河船闸。船闸工程包括上引航道工程、船闸主体工程、下引航道工程、输水系统工程、山体排水系统工程等。沿航道方向从上引航道口门至下引航道口门总长6442m，其中上引航道长2113m，船闸主体段长1621m，下引航道长2708m。双线船闸依其所居位置分别称北线船闸和南线船闸。每个闸室有效尺度为280m×34m×5m。船闸及引航道可通过万吨级船队。双线船闸的年单向通过能力的理论计算值为5000万t。北线、南线船闸的上、下游各建有靠船墩一组。通航净高18m，最大运行水头113m，最大通航风级6级，最大通航流量56700m³/s。三峡船闸于2003年6月16日开始试通航，2004年6月16日正式通航。

(2)升船机

三峡升船机为单线一级垂直升船机，是一座采用齿轮齿条爬升、短螺杆长螺母柱安全保障的全平衡垂直升船机，是世界上建设规模和技术难度最大的升船机。升船机由上引航道、上闸首、升船机主体、下闸首和下引航道等建筑物构成。升船机承船厢的有效尺度为120m×18m×3．5m。一次可通过1条3000吨级客货轮，是客货轮及特种船舶的快速通道。升船机最大提升高度113m，提升总重量11800 t，上游通航水位变幅30m，下游通航水位变幅11．8m，提升速度12m/min，过闸间隔时间迎向为72．6min，单向为42．3min，每日过坝次数迎向为18次，单向为29．6次。理论计算每年过坝货运量350万t。升船机预计2009年建成投入使用。

3．船闸运行和过闸调度

三峡船闸双线运行时，上行船舶走北线船闸，下行船舶走南线船闸。三峡船闸遇故障或修理、单线运行时，采用单向过闸、定时换向的方式。三峡工程围堰发电期三峡船闸实行“第一闸室敞过，后四级闸室运行”的方式。船舶过闸执行“一次申报、统一计划、统一调度、分坝实施”的调度程序。船舶过闸调度计划的编制原则是“先到先过，客轮和特殊任务船舶优先、兼顾过闸效率和危险品船舶专闸通过”。三峡船闸24h运行。围堰发电期当流量超过45000m³/s时，船闸停止运行。

4．船闸通过能力

三峡船闸设计单向通过能力5000万t，是远景目标和理论计算值，这一目标现在难以达到。

目前，船舶从上靠船墩过闸至下靠船墩(或反之)，平均耗时约250min;船舶过闸间隔时间南线约109min，北线约102min;日均单向运行约13．6闸次，日均通过船舶约230艘次。2003年6月18日至2004年6月17日，船闸共运行8381闸次，过船68617艘次，过客203．6万人次，过货3013万t(其中下行1951．1万t)。据测算，现在单向下水通过能力约2000万t。实践证明:当前三峡船闸的通过能力难以满足长江航运的实际需要。

解决三峡船闸通过能力不足的措施主要有以下几点:尽快完善翻坝转运方案，建立翻坝转运机制;采取工程措施，改善船闸运行条件;进一步加强船闸运行调度管理;加快推进川江船型标准化;尽快建设升船机。

三、三峡水库的航道条件

1．水库回水范围

三峡水库分三期蓄水。2003年6月至2006年9月是围堰发电期，三峡坝前水位为135m至139m，回水末端约在涪陵至丰都之间变动。2006年10月进入初期运行期，三峡坝前水位为135m至156m，回水末端约在铜锣峡至丰都之间变动。正常运行期，三峡坝前水位为145m至175m，回水末端约在兰家沱至剪刀峡之间变动。三个时期，水库最长时约695km，最短时约435km，常年库区约435km，变动回水区约260km。

2．水库调度运行方式

三峡水库正常运行期，每年5月底、6月初，降至145m;6至9月，维持145m;10月初至10月末，由145m蓄至175m;11至12月，维持175m;1～4月，由175m降至155m。这种调度运行方式是为了“腾出库容，拦蓄洪峰;汛后蓄水，发电立功，枯季航运，保上补中;蓄清排浑，水库长用”，实现防洪、发电、航运、排沙的4项目标。

3．水库淤积平衡

三峡水库运用100年左右，基本达到淤积平衡。届时，按175m方案，可保留防洪库容86%。

4．水库蓄水对航道港口的影响

水库常年回水区的滩险将被淹没，航道显著改善。水库变动回水区的滩险也会有不同程度改善，但相当部分港口码头出现累积性淤积，在蓄水中后期将影响通航和码头作业;部分河段的航道在特殊年份将碍航，需要采取整治、疏浚和优化水库调度加以解决。

5．水库变动回水区航道整治

1996年至2002年，三峡开发总公司投资7250万元，长江航道局对蚕背梁、观音滩、灶门子、土脑子、花滩、和尚滩、青岩子、马风堆和上洛碛进行了整治和疏浚，效果良好。

6．围堰发电期库区航道变化和航路改革

三峡工程围堰发电期，三峡大坝至忠县航道明显改善，航道尺度增大，水位变幅减小，通航水流条件改善，单行控制河段大部分取消，全年全线实现昼夜通航;船舶和船队向大型化发展，船舶航行时间缩短;客货综合运输成本降低10%左右，航运经济效益提高;水上交通事故大幅下降，安全效益十分显著。2003年10月1日起，鳊鱼溪至三峡大坝实施航路改革。2004年1月1日起，忠县至鳊鱼溪实施航路改革。改革后，船舶航行实行定线制，各自靠右航行，安全效益和经济效益明显。

四、两坝间的航道条件

三峡枢纽至葛洲坝枢纽的长江河道简称“两坝间”。由于地理条件复杂、川江水量充沛、三峡高坝大库、两坝相距较近、水库调度要同时考虑防洪、发电、航运和排沙等诸多因素，两坝间的通航水流条件十分复杂。三峡工程蓄水后，汛期两坝间的通航水流条件要比蓄水前差。

三峡工程蓄水后，汛期受三峡工程泄水波的影响，两坝间流速加大，流态变坏，石牌弯道以上尤为明显，船舶航行困难;青鱼背锚地、乐天溪锚地一带，汛期水流条件较蓄水前差，对船舶、船队的停泊和船队的调头、编解队作业带来困难。汛期，在上述地点航行、停泊和作业应尤为谨慎。

今后，随着三峡水库水位不断升高，机组逐渐增多，调峰力度加大，“两坝间”的航行水流条件更趋恶化。因此，需要加大“两坝间”通航水流条件的观测，继续组织汛期船队试航，开展科研，规范电站调峰方式和泄洪方式，优化通航水流条件，规范船舶驾引操作方式和停泊制度，确保通航安全。

五、葛洲坝以下河段的航道条件

三峡工程蓄水后，由于“清水下泄”、长江中游部分河段河床下切的影响，枯水期，同级流量下，宜昌站及中游部分河段较蓄水前水位下降。预计宜昌站2005年和2007年3200m³/s时的水位分别是37．52m和37．36m，较蓄水前分别降低0．48m和0．64m，如不妥善处置，长江航道将面临困难。重点是以下两段航道。

1．葛洲坝下近坝河段航道

由于葛洲坝下引航道底质多为基岩和胶结卵石，挖泥船无法清淤干净。2007年，3200m³/s时葛洲坝下引航道的水深预计只有2．5m左右，将有相当多的船舶不能从三江航道通过。葛洲坝坝区船舶将“通而不畅”。科研、设计单位曾提出船闸优化调度、水库补偿调度、开挖三江下引航道工程和坝下河道潜坝工程等解决措施，但工程措施未实施。由于三峡工程围堰发电期在汛后将坝前水位提高到139m，较135m水位新增库容18．4亿m³，加大了水库补偿调度的力度。今后，通过优化船闸调度，建立完善的水库补偿机制、落实航运流量补偿等措施，葛洲坝下近坝河段航道问题将会得到一定程度的解决。

2．枝城至杨家脑河段航道

蓄水后，芦家河水道在汛后中水期有浅滩碍航问题，枝江、江口水道枯水期有航道水深不足问题，芦家河、枝江、江口还有水流“坡陡流急”问题。其中芦家河碍航问题尤甚，且随时间推移逐渐加剧。应采取航道疏浚和整治措施。

当前，应该加强观测、分析、研究，适时实施整治工程和航道疏浚，确保该段航道畅通。