◎ 楊孝作 長江三峽通航管理局
汛期,三峽-葛洲壩水利樞紐兩壩間河段受河勢地形及三峽電站調(diào)峰運行的影響,呈現(xiàn)山區(qū)河流特性,比降大,水流湍急,流態(tài)紊亂,泡漩橫流叢生,通航水流條件差,船舶航行比較困難,通航安全受到威脅[1]。
為保障兩壩間汛期船舶航行安全,經(jīng)交通運輸部批準《長江三峽-葛洲壩水利樞紐兩壩間航道汛期通航流量標準》(JTS/T180-5-2020)(以下簡稱“20標準”)于2020年4月1日正式實施。“20標準”較2016年發(fā)布實施的通航流量標準(以下簡稱“16標準”)相比,控制標準充分考慮了船舶類型、滿載排水量、航向、主機總功率以及單位功率裝載量等因素,流量級別劃分更精細。
2020年汛期,“20標準”正式應用實施的首個汛期,即面臨長時間大流量的通航檢驗。通過分析“20標準”的實施對2020年汛期上行可通過船舶的影響,與“16標準”對比,“20標準”的實施既大幅提升可通行船舶艘次又能提高單個船舶載貨量[2]。
為進一步驗證通航流量標準實際應用效果,分析新增船舶過灘能力,本文開展了實船測試。
三峽-葛洲壩兩壩間航道,下起葛洲壩樞紐三江航道上游王家溝,上至壩河口重件碼頭,長約38km,大部分處于西陵峽峽谷河段,灘險流急,主要險灘有水田角、喜灘、大沙壩、偏腦、石牌、南津關(guān),俗稱“四灘一彎一關(guān)”。兩壩間航道的“四灘一彎一關(guān)”是船舶航行安全風險最高水域。特別是“四灘”航段,在汛期比降大,流速快,通航條件差,常出現(xiàn)船舶“爬不動”風險隱患。
其中,水田角灘段是兩壩間典型的洪水急流灘,自入口處逐漸收縮,并形成灘口斷面較窄僅380m寬的束窄段,其下又突然展寬,突擴至650m。
喜灘以及大沙壩灘段,航道順直,岸線不整齊,航道狹窄,最窄河寬僅260m,局部比降大,灘口水流湍急。
偏腦灘段,中、枯水期水流平緩,航行條件尚可,洪水期流速、比降陡增,船舶(隊)航行條件異常困難。
由于開展測試時下泄流量在25000m3/s左右,偏腦灘段水流較平緩,航行條件尚可,因此本文從中選取灘段流速快、比降大且灘勢惡劣的大沙壩、喜灘、水田角作為測試數(shù)據(jù)重點采集水域。
通過對比“20 標準”和“16 標準”,部分船舶在“16標準”出于相同流量下在兩壩間航行受到限制,而“20標準”中這些船舶可以以更大的單位功率裝載量通過兩壩。本文從2021年汛期申報過閘船舶中,選取在當前流量下滿足“20標準”而不滿足“16標準”的新增的具有代表性可通行船舶(如表1所列)進行航行狀態(tài)分析,所選4艘船舶均為上行船舶。
表1 新增可通行船舶(部分)
通過選取新增可通行的4艘具有代表性船舶開展實船航行測試,采集其上行通過大沙壩、喜灘、水田角等險灘段的相關(guān)數(shù)據(jù),分析其航行狀態(tài),檢驗其過灘能力。
學生動手操作后,師生一道總結(jié)得到判定方法2:兩角及其夾邊分別相等的兩個三角形全等(簡寫為:“角邊角”或“ASA”).判定方法3:兩角分別相等且其中一組等角的對邊也相等的兩個三角形全等.(簡寫為“角角邊”或“AAS”)
(1)船A航行狀態(tài)分析。
①“船A”在大沙壩航行時,最小航速為6.1Km/h,最大航速為9.3 Km/h,平均航速為7.4Km/h;航向隨時刻變化情況如圖2所示。
圖1 “船A”在大沙壩航段航速變化
圖2 “船A”在大沙壩航段航向變化
圖3 “船A”在喜灘航段航速變化
②“船A”在喜灘航行時,最小航速為4.6Km/h,最大航速為10.6 Km/h,平均航速為6.8Km/h;航向隨時刻變化情況如圖4所示。
圖4 “船A”在喜灘航段航向變化
③“船A”在水田角航行時,最小航速為4.4Km/h,最大航速為10.0Km/h,平均航速為6.4Km/h;航向隨時刻變化情況如圖6所示。
圖5 “船A”在水田角航段航速變化
圖6 “船A”在水田角航段航向變化
圖7 “船B”在大沙壩航段航速變化
(2)船B航行狀態(tài)分析。
①“船B”在大沙壩航行時,最小航速為6.5Km/h,最大航速為9.3 Km/h,平均航速為7.2Km/h;航向隨時刻變化情況如圖8所示。
圖8 “船B”在大沙壩航段航向變化
②“船B”在喜灘航行時,最小航速為4.1Km/h,最大航速為9.6 Km/h,平均航速為6.4Km/h;航向隨時刻變化情況如圖10所示。
圖9 “船B”在喜灘航段航速變化
圖10 “船B”在喜灘航段航向變化
③“船B”在水田角航行時,最小航速為3.7 Km/h,最大航速為10.7Km/h,平均航速為7.3Km/h;航向隨時刻變化情況如圖12所示。
圖11 “船B”在水田角航段航速變化
圖12 “船B”在水田角壩航段航向變化
(3)船C航行狀態(tài)分析。
圖13 “船C”在大沙壩航段航速變化
圖14 “船C”在大沙壩航段航向變化
②“船C”在喜灘航行時,最小航速為5.9Km/h,最大航速為10.9Km/h,平均航速為7.2Km/h;航向隨時刻變化情況如圖16所示。
圖15 “船C”在喜灘航段航速變化
圖16 “船C”在喜灘航段航向變化
③“船C”在水田角航行時,最小航速為6.1 Km/h,最大航速為10.7Km/h,平均航速為7.9Km/h;航向隨時刻變化情況如圖18所示。
圖17 “船C”在水田角航段航速變化
圖18 “船C”在水田角航段航向變化
圖19 “船D”在大沙壩航段航速變化
(4)船D航行狀態(tài)分析。
①“船D”在大沙壩航行時,最小航速為8.7 Km/h,最大航速為10.4Km/h,平均航速為9.2Km/h;航向隨時刻變化情況如圖20所示。
圖20 “船D”在大沙壩航段航向變化
圖21 “船D”在喜灘航段航速變化
②“船D”在喜灘航行時,最小航速為8.0Km/h,最大航速為10.9Km/h,平均航速為9.6Km/h;航向隨時刻變化情況如圖22所示。
圖22 “船D”在喜灘航段航向變化
圖23 “船D”在水田角航段航速變化
③“船D”在水田角航行時,最小航速為6.7 Km/h,最大航速為11.9Km/h,平均航速為9.0Km/h;航向隨時刻變化情況如圖24所示。
圖24 “船D”在水田角航段航向變化
(1)本文通過實船測試的方法,對新增可通行船舶進行了測試,驗證了“20標準”應用后新增可通行船舶過灘能力,從而證明了“20 標準”適用于兩壩間航道交通組織。
(2)通過觀測船舶狀態(tài)、收集航行數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),新增可通行船舶在水田角灘段航行時,航速普遍較小于喜灘和大沙壩水域,而且“船B”在水田角航行時,最小航速為3.7Km/h,低于海事部門規(guī)定安全航速4Km/h。
(3)建議通航管理部門加強對兩壩間航道新增可通行船舶的航行監(jiān)控,特別是下泄流量超過25000m3/s后,加強對上行通過水田角等險灘船舶的安全監(jiān)控。