1、三峽船閘允許過閘船舶最大吃水確實定0 引 言三峽工程蓄水后， 庫區港口、 航道等通航條件得到了較大改 善。 2003 年三峽船閘開始投入運行，加速推進了沿江經濟的快 速開展，過 閘貨運量以年均 16.6% 的速度增長； 2021 年三峽船 閘過閘貨物運量 突破億 t ，實現設計的目標值。得益于船型標準 化政策， 過閘船舶大 型化開展明顯提速， 過閘貨船平均載質量從 2003 年的 t/ 艘，提高到 2021 年的 t/ 艘。過閘大型船舶所占比 例增加，噸級以上船舶所占比例 由 2003 年的缺乏 1% ，增長到 2021 年的 49.3% ；噸級以上船舶自 2021 年以來呈現連年成倍增長的

2、趨勢。隨著船舶大型化的開展，船舶吃水深 度也在增加。噸級以 上船舶滿載吃水普遍超過 3.7 m ，噸級以上船舶 滿載吃水一般超 過 4.3 m ；最大的干散貨船載質量已達 t ，其滿載吃 水達 6 m 。 這些變化對船舶通過船閘時的吃水控制管理提出了新的要 求。船閘是通航河流樞紐的重要組成局部， 是用以保證船舶順利 通過 航道上集中水位落差的箱形水工建筑物。 只有根據航道管理 標準 1 ， 合理確定允許過閘船舶的最大吃水，留足充裕水深， 為過閘船舶的配載 提供指導和參考， 才能保證船舶過閘和船閘運 行的平安。1 影響過閘船舶最大吃水確定的主要因素 過閘船舶吃水的增加將產生兩大風險：1船舶充裕水

3、深的減少可導致船舶擦底，危及船舶和船閘的平安；2船舶在閘室充水過程中受到水動力作用的增大， 危及船舶停泊和船閘設 施安 全。因此，在確定允許過閘船舶的最大吃水時，應同時保證 充裕水深及 滿足閘室停泊條件的要求。1.1 船閘門檻水深在不同的閘室門檻水深條件下， 允許通過船舶的吃水有所不 同。 三峽船閘運行過程中， 船閘門檻水深和船閘的運行方式與上 下游水位 密切相關， 三峽船閘上下游水位的變化呈現一定的規律 性，目前已有 參數為三峽船閘上下游水位的門檻水深計算模型。21.1.1 上游水位自 2021 年三峽水庫首次蓄水至 175 m 以來，船閘上游水位 變化 規律與規程 3 要求根本一致。船閘上

4、游水位一般在每年的 1 月底開始 下降，至 5月 30 日前水位升至 155 m 以上，6月 1日 至 10 日快速下 降至汛限水位 145 m ， 6 月 10 日至 9 月 15 日為汛 期，維持在 145 m 運行。汛末提前蓄水，通常每年的 9 月 10 日 左右起蓄水，并進行 蓄水過程控制， 9 月底一般不超過 165 m， 10 月底蓄水至最高水位 175 m 以后保持高水位運行。1.1.2 下游水位 現有通航調度規程 4 規定，三峽船閘下游水位按枯水期不 低于62.5 m 、汛期不低于 63 m 控制。根據統計資料，三峽船閘 運行以來壩下水位沒有低于規程規定的記錄1.1.3 門檻水

5、深計算由圖 1 可知，每年大體可分為 4 個時段，分別為： 10 月 17 日? 次年 4 月 8日的 174 天期間，門檻水深不低于 6 m； 4月 9 日? 5 月31 日的 53 天內，門檻水深為 5.125 m ; 6 月 1 日 ? 9 月 30 日的 122 天內，門檻水深為 5.5 m； 10 月 1 日? 10 月 16 日的 16 天內，門檻 水深為 5.125 m 。1.2 船舶航行下沉量船舶在深水區航行時， 與之相對運動的水流是從船的兩舷和 底部 由船首流向船尾的三元水流； 當船舶駛入淺水區時， 由于流 入船底的 水流受到限制而被推向船舶的左右兩側， 使船底過水斷 面減小

6、，流速 增加，作用于船底的壓力降低，致使船體下沉和產 生縱傾。對于深水區 域和淺水區域的劃分，目前尚無統一標準， 但從水深影響船體阻力的相 關研究成果來看， 通常水深與吃水之 比小于 4 時， 為淺水區域。 目前， 過閘船舶吃水普遍在 3 m 以上， 相比于三峽船閘的門檻水深， 船舶過 閘被認為是在限制水域內的 淺水航行過程，此過程中的船舶航行下沉量 不可忽略。1.3 平安充裕量平安充裕水深除考慮船舶航行下沉量、 水位波動影響、 縱傾 等 外，為防止船舶觸底和增加船舶的可操控性， 也應考慮航道的 底質特 性、運營特性、船舶操作特性等因素。 針對三峽船閘閘首、 閘室底面 結構、 過閘船舶特性及船

7、舶觸底后果等因素， 綜合考慮 過閘船舶觸底 受損的可能性，觸底平安充裕量取值 0.3 m 。假設在 水動力作用下因平安 充裕量偏低而危及船舶停泊平安和船閘設 施平安時，需要在實船試驗的 根底上合理增加平安充裕量。2 允許過閘船舶最大吃水的計算 對外公布的允許過閘船舶最大吃 水必須有一定的穩定性， 能 有效地維持一段時間，才能對過閘船舶配 載發揮真正的指導作 用。從圖 1 可以看出， 全年三峽船閘門檻水深均 不低于 5.125 m ， 門檻水深 7 m 的時間僅為 1 個月左右，且分布零散， 穩定性不強， 5.5 m 和6 m 的門檻水深持續時間相對較長。 因此， 分別以 5.125m、 5.5

8、 m 和 6 m 典型門檻水深為參考， 確定允許過閘船舶的最 大吃水。2.1 普通船舶允許過閘的吃水2.1.1 計算參數的選取 1 航速 根據現有通航管理方法 5 等有關法規規定，過 閘船 舶進出閘最大航速為 1 m/s ，在閘室間移泊的航速不得超過 0.6 m/s 。 取過閘船舶對岸速度 1 m/s 計算，按照觀測數據，船閘口門處存在約 0.3 m/s 的回流，因此，選取計算吃水控制標準 的速度為 1.3 m/s 。2閘室水下橫斷面面積閘室有效尺度穩定不變 34 m， 水下橫斷面面積 S 為 34?H m2。3船舶中斷面的水下局部面積將H為5.125 m、5.5 m和6 m分別代入公式 3，

9、得出船舶最大下沉量的 s 值分別為 115.4、 125.8 和 139.8 m2 。2.1.3 滿足水動力作用下平安停泊的吃水要求 三峽船閘系船柱設 計縱向系纜力為 8 t ，橫向系纜力為 5 t 允許的合力值約為 9.43 t 。 實船測試結果說明，實載 t 以 下船舶閘室停泊條件可以滿足設計要求， 而吃水 4.5 m 的實載 5 000 t 大型船舶系纜力普遍超過 10 t ，超過浮式 系船柱的設計極 限，威脅到船舶停泊及閘室結構的平安， 須進一步增 加平安充裕 量。因此，水動力作用下平安停泊的吃水要求為當船閘門檻 水深 6 m 時，允許過閘船舶的吃水可按 4.5 m 控制， 但實載必須小于 t。2.2 危險品船舶允許過閘的吃水要求近年來， 危險品船舶過閘流量快速增加， 船舶大型化現象亦 日 趨顯現。 為確保危險品船舶過閘平安， 相關管理規定對危險品 船舶過 閘提出了特殊要求。吃水控制管理方面， ?船舶航行長江 充裕水深規 定試行?提出了“裝載危險貨物時另加0.1 m 的要求。因此，為保證過閘平安，