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三峡船闸允许过闸船舶最大吃水确定 　　【摘 要】 针对三峡船闸过闸需求增加和船舶大型化发展对允许过闸船舶的最大吃水需求的问题，在相关管理规范基础上结合模型研究，分析三峡船闸门槛水深、船舶航行下沉量及安全富余水深要求，以三峡船闸门槛水深5.125 m、5.5 m和6 m为参考，分别确定该水深期间允许过闸船舶的最大吃水，为对外发布吃水控制标准提供依据，对过闸船舶配载发挥指导和参考作用。 【关键词】 三峡；船闸；船舶；吃水 0 引 言 三峡工程蓄水后，库区港口、航道等通航条件得到了较大改善。2003年三峡船闸开始投入运行，加速推进了沿江经济的快速发展，过闸货运量以年均16.6%的速度增长；2011 年三峡船闸过闸货物运量突破亿t，实现设计的目标值。得益于船型标准化政策，过闸船舶大型化发展明显提速，过闸货船平均载质量从2003年的 t/艘，提高到2012年的 t/艘。过闸大型船舶所占比例增加，吨级以上船舶所占比例由2003年的不足1%，增长到2012年的49.3%；吨级以上船舶自2008年以来呈现连年成倍增长的趋势。随着船舶大型化的发展，船舶吃水深度也在增加。吨级以上船舶满载吃水普遍超过3.7 m，吨级以上船舶满载吃水一般超过4.3 m；最大的干散货船载质量已达 t，其满载吃水达6 m。这些变化对船舶通过船闸时的吃水控制管理提出了新的要求。 船闸是通航河流枢纽的重要组成部分，是用以保证船舶顺利通过航道上集中水位落差的箱形水工建筑物。只有根据航道管理规范[1]，合理确定允许过闸船舶的最大吃水，留足富余水深，为过闸船舶的配载提供指导和参考，才能保证船舶过闸和船闸运行的安全。 1 影响过闸船舶最大吃水确定的主要因素 过闸船舶吃水的增加将产生两大风险：（1）船舶富余水深的减少可导致船舶擦底，危及船舶和船闸的安全；（2）船舶在闸室充水过程中受到水动力作用的增大，危及船舶停泊和船闸设施安全。因此，在确定允许过闸船舶的最大吃水时，应同时保证富余水深及满足闸室停泊条件的要求。 1.1 船闸门槛水深 在不同的闸室门槛水深条件下，允许通过船舶的吃水有所不同。三峡船闸运行过程中，船闸门槛水深和船闸的运行方式与上下游水位密切相关，三峡船闸上下游水位的变化呈现一定的规律性，目前已有参数为三峡船闸上下游水位的门槛水深计算模型。[2] 1.1.1 上游水位 自2010年三峡水库首次蓄水至175 m以来，船闸上游水位变化规律与规程[3]要求基本一致。船闸上游水位一般在每年的1月底开始下降，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日为汛期，维持在145 m运行。汛末提前蓄水，通常每年的9月10日左右起蓄水，并进行蓄水过程控制，9月底一般不超过165 m，10月底蓄水至最高水位175 m以后保持高水位运行。 1.1.2 下游水位 现有通航调度规程[4]规定，三峡船闸下游水位按枯水期不低于62.5 m、汛期不低于63 m控制。根据统计资料，三峡船闸运行以来坝下水位没有低于规程规定的记录。 1.1.3 门槛水深计算 由图1可知，每年大体可分为4个时段，分别为： 10月17日～次年4月8日的174天期间，门槛水深不低于6 m； 4月9日～5月31日的53天内，门槛水深为5.125 m； 6月1日～9月30日的122天内，门槛水深为5.5 m； 10月1日～10月16日的16天内，门槛水深为5.125 m。 1.2 船舶航行下沉量 船舶在深水区航行时，与之相对运动的水流是从船的两舷和底部由船首流向船尾的三元水流；当船舶驶入浅水区时，由于流入船底的水流受到限制而被推向船舶的左右两侧，使船底过水断面减小，流速增加，作用于船底的压力降低，致使船体下沉和产生纵倾。对于深水区域和浅水区域的划分，目前尚无统一标准，但从水深影响船体阻力的相关研究成果来看，通常水深与吃水之比小于4时，为浅水区域。目前，过闸船舶吃水普遍在3 m以上，相比于三峡船闸的门槛水深，船舶过闸被认为是在限制水域内的浅水航行过程，此过程中的船舶航行下沉量不可忽略。 1.3 安全富余量 安全富余水深除考虑船舶航行下沉量、水位波动影响、纵倾等外，为避免船舶触底和增加船舶的可操控性，也应考虑航道的底质特性、运营特性、船舶操作特性等因素。针对三峡船闸闸首、闸室底面结构、过闸船舶特性及船舶触底后果等因素，综合考虑过闸船舶触底受损的可能性，触底安全富余量取值0.3 m。若在水动力作用下因安全富余量偏低而危及船舶停泊安全和船闸设施安全时，需要在实船试验的基础上合理增加安全富余量。 2 允许过闸船舶最大吃水的计算 对外公布的允许过闸船舶最大吃水必须有一定的稳