攻关硬核技术 重塑通航格局
——访中国工程院院士胡亚安
□本报记者 岳虹
作为现代大型通航建筑物的新代表,三峡水运新通道工程的设计、建设依托大量核心技术攻关。
记者日前采访了中国工程院院士、南京水利科学研究院原总工程师胡亚安,他长期围绕我国现代内河通航技术开展科研探索,致力于内河水运通航建筑物前沿技术攻关、核心装备研发和重大工程实践,也参与了三峡水运新通道工程前期设计规划论证和科研攻关。
胡亚安就工程如何释放长江航运潜能、如何开展关键技术攻关以及工程对长江水运格局的影响等方面进行了分析。
胡亚安认为,三峡水运新通道工程在释放长江航运潜能、支撑长江经济带高质量发展等方面具有重要意义。三峡水运新通道工程由两部分组成。其中,三峡枢纽新通道位于三峡船闸北侧,新建双线连续五级船闸,可通航万吨级船舶;葛洲坝航运扩能,将拆除既有三号船闸,新建两线单级船闸,并扩挖上下游引航道。工程将与既有船闸、升船机形成多通道通航格局,大幅度提升长江上游过坝通航能力。
一是将释放通航潜能。三峡现有双线五级船闸长年超饱和运行,不利于长江干线货运量进一步增长。工程投用后,过闸效率将大幅度提升。
二是赋能长江经济带与内陆对外开放,促进国内国际双循环。
川渝沿江80%大宗商品依靠水运,工程落地后成渝地区大宗商品物流成本下降约30%,缩短成渝至长三角水运周期3~5天。工程打通江铁海多式联运节点,衔接中欧班列、西部陆海新通道,实现“中欧班列+长江水运+远洋海运”无缝中转,助力中西部外贸货物通江达海。工程释放长江中上游临港产业园、沿江矿区、粮储基地运力潜力,进一步推动长江上中下游产业分工协作、优势互补。
三是助力“双碳”目标落地。内河单位货运碳排放量仅为公路的1/10、铁路的1/3。工程投用后,部分长途大宗货运从公路转向水运,每年可减少千万吨级二氧化碳排放。
四是完善国家能源与战略物资保供体系。工程投用后,将大幅度提升极端条件下西煤东运、川粮外运的保障能力。
五是助力构建多路径过江物流网。与三峡“水铁水”“水公水”翻坝铁路、翻坝高速公路协同,形成“水运+铁路+公路+管道”复合型过坝运输体系,增强长江干线运输韧性。
问及工程有哪些需要攻克的关键技术难题,将实现哪些标志性技术提升时,胡亚安说,主要在超大闸室输水系统性能提升、具有超长廊道特征的工作阀门安全保障技术、超宽人字闸门结构设计与启闭系统建造三方面,要攻克技术难题、实现标志性提升。
在输水系统方面,以“立体消能、均匀布水”破解“快速输水与水力均衡”世界级难题。新船闸单次输水需搬运水体较老船闸增加近18%,相当于115个标准游泳池的水量。且要在12分钟内完成注水或泄水,同时让闸室内停泊的船只几乎感受不到水流扰动。
工程通过“立体协同、全域消能”的精准控制模式,创新“闸底四区段八纵支廊道顶支孔出水”系统:水流通过闸底板下的立体廊道网络,如同巨型花洒般将高速水流柔化、打散,均匀向上涌出,消除横向冲力、局部涡流与底部冲击,实现万吨巨轮在快速输水过程中,安全、平稳停泊。
工作阀门是整个输水系统的“咽喉”,首级闸室上游输水廊道长达3.2公里,管内水体质量超60万吨。阀门快速启闭时,水体惯性会引发剧烈水锤效应。中间级阀门最大工作水头达45.2米,阀后流速极高,会产生空化空蚀。相关团队通过优化门楣体型,让空气顺势融入高速水流,形成防护层,抑制空化、减弱振动。
通过试验,相关团队研发的成套措施,能确保阀门在数十年、数十万次往复启闭的疲劳荷载下,安全可靠。
在人字闸门方面,需要驾驭“世界级巨门”,破解超大荷载、超高阻力等难题。
在结构设计方面,要解决近40米超高水压下,巨型门体不变形、不渗漏的难题;要突破超大荷载空间结构布置、关键支承部件选型与强度设计、支枕垫块与顶底枢适配性等关键技术难题。在启闭运行方面,38米高的淹没水深带来极大动水阻力矩,如同在深水中精准开合一面“巨型水扇”,对控制精度、动力匹配、抗疲劳变形提出更高要求。
总之,闸室从34米到40米、通航吨级翻倍,是通航水力学技术的一次系统性飞跃。相关团队正以全链条、体系化自主创新,确保工程实现足够安全、足够高效、足够可靠的建设目标。
胡亚安告诉记者,三峡水运新通道建成后,三峡大坝、葛洲坝两坝将在联合调度与通航方面形成新格局。通航设施将形成“多通道互补、大小适配”的立体化布局。三峡枢纽形成“双线老船闸+双线新船闸+升船机”的五线通航配置;葛洲坝同步完成船闸扩能改造,两坝组合形成规模化、多层次、差异化通航矩阵。
其中,新建双线五级船闸主打万吨级大宗船舶干线过坝运输,原有船闸承接常规货船分流,升船机专门服务客船、快速船舶及小型船舶。葛洲坝船闸改造后适配大吨位船舶通行。系列建设将彻底解决过去“大船难走、小船拥堵、通道单一、运力错配”的问题,实现不同吨位、不同类型船舶分类通行、各归其道。
关于调度模式,胡亚安指出工程建成后的调度将升级为“两坝一体、梯级联动、统一统筹”。未来两坝区间(59公里)将实现水文、船位、闸位、运力一体化联动调度,改变以往三峡、葛洲坝独立调度、衔接不畅、区间积压的弊端,解决库区大水位变幅带来的通航难题。
在运行机制方面,胡亚安指出将实现“快慢分道、优货优先、智能调度”。全面推行船舶分类分级调度,大宗物资、重点保供船舶、规模化船队优先通行,小型零散船舶、客运船舶通过升船机快速过坝,形成“重货走船闸、快船走升船机”的高效分工模式。同时依托智慧通航系统,实现船舶申报、闸次编排、航线引导、风险预警全流程数字化管控,通航调度从“被动疏导”转向“主动预判、精准调控”。
来源:中国水利报 2026年6月10日
作者:岳虹
责任编辑:王瑜
