2018年4月24日下午,习来到三峡大坝,登上坝顶,极目远眺长江上下游,仔细地了解三峡工程建设、发电、水利、通航、生态保护等方面的情况。随后,前往通航船闸、升船机和左岸发电厂实地调研。他对工程技术人员说,今天到三峡大坝来看一看,感到很高兴、很激动。国家要强大、民族要复兴,必须靠我们自己砥砺奋进、不懈奋斗。中华民族的伟大复兴,不会是欢欢喜喜、热热闹闹、敲锣打鼓那么轻而易举就实现的。我们要靠自己的努力,大国重器必须掌握在自己手里。
现代化大型升船机出现在20世纪。自1934年在德国建造了尼德芬诺垂直升船机以来,升船机发展到一个新阶段。中国现有升船机60多座,主要分布于浙江、湖南、湖北等12个省。大多数为提升50吨以下船舶的小型斜面升船机,多用高低轮或高低轨来保持承船厢的水平位置。
从2016年9月18日试通航以来,截止到2018年9月18日,被誉为“三峡工程‘最后谜底’”、“国威工程”、“大国重器”的三峡升船机已安全平稳运行两年,累计运行9051厢次,其中有载运行5730厢次,通过船舶5767艘次、旅客16.22万人次、货运量达171.28万吨。
三峡升船机与三峡双线五级船闸同为三峡工程通航建筑物,具有提升高度大、提升重量大、上游通航水位变幅大、下游水位变化速率快的特点。通俗地说,前者是小船坐电梯,后者是大船爬楼梯。所花的时间是不一样的。
——提升重量和高度均为世界之最。三峡升船机承船厢可载3000吨级船舶,最大爬升吨位达1.55万吨,最大爬升高度113米。提升重量和高度,均为世界之最。
——全球顶级规模、技术难度最高。三峡升船机全线米,船厢室段塔柱建筑高度146米,最大提升高度为113米、最大提升重量超过1.55万吨,承船厢长132米、宽23.4米、高10米,可提升3000吨级的船舶过坝。这一些数据都显示了三峡升船机是世界上顶级规模、技术难度最高的升船机工程。
——过坝时间从3.5小时缩短为40分钟。三峡升船机承载船型的设计定位主要适应3000吨级大型客轮、旅游船,及部分运送鲜活快速物资货船。运营后,这类船舶过坝时间将由现在通过永久船闸的3.5小时缩短为约40分钟。
船只上行时,从下游引航道驶入承船厢,关闭闸门和下游端厢门后,泄去这两门之间缝隙内的水体,松开承船厢与下闸首的拉紧和密封装置,在驱动装置作用下,承船厢上升并停靠与上闸首对接的位置;松开承船厢与上闸首间的拉紧和密封装置,给闸门之间空隙内灌水;开启上闸首的工作闸门及承船厢上游端的船厢门,船只即驶进上游引航道。下行时则相反。
与电梯相似,三峡升船机也采用平衡重系统来平衡承船厢的重量。3.5米标准运行水深的承船厢总重是15500吨,根据阿基米德定律,船只驶入承船厢,会排出相同的重量的水,承船厢总重依旧保持15500吨。因此,三峡升船机设置了与承船厢满载总重15500吨相等的平衡重组。
平衡重组分为16组,均匀分布在两侧塔柱内,每组平衡重由16根钢丝绳绕过塔柱顶端的滑轮组,与承船厢相连。这就确保了承船厢在任意高程,都是与平衡重保持平衡的,因此,驱动机构提升或者降下承船厢时,不需要负担15500吨的承船厢重量,只需给予承船厢400吨左右的力量(仅相当于承船厢总重的2.5%左右),使其克服误载水深荷载、系统机械摩擦阻力、惯性力和风阻力等。因此,三峡升船机并不会为了承担15500重量而耗费大量电能。
升船机都会配备安全系统,三峡升船机也不例外,而且配备的是经过反复比较的,被专家们一致认定为最安全的“长螺母-短螺杆”锁定装置。就是在承船厢两侧的塔柱上各安装两组柱状螺母(即螺母柱),从塔顶一直到底部。然后在承船厢两侧对应位置各安装两组短螺杆,短螺杆螺牙与螺母柱螺牙单边保持60毫米间隙。承船厢正常升降运行时,短螺杆在螺母柱里空转。
出现紧急状况时,安全系统一旦检测到承船厢不平衡或重量发生异常,驱动系统将自动停止运行。当不平衡载荷持续增加超过驱动装置液气弹簧的预紧值时,液气弹簧动作,短螺杆与螺母柱之间的间隙逐渐消失,短螺杆螺牙与螺母柱螺牙贴合,靠机械自锁将承船厢锁定在螺母柱上。
由于经济的发展,运输量的增加,现在靠船闸、升船机,已经不能够满足运输的需要了。
三峡工程建成蓄水后,大大改善了重庆到宜昌600多公里川江的通航条件,使得长江航运得以加快速度进行发展。2003年三峡船闸通航前,该河段年最高货运量不足1800万吨,如今这一个数字已经是建坝前的七倍多。
三峡船闸的通航规模是上世纪80年代论证确定的,2011年,三峡船闸年通过量就突破1亿吨,提前19年达到设计通过能力。2017年的通过量达到了1.38亿吨,超出原有设计的38%。2018年1.4亿多吨。长江航运发展的速度之快,远远超出了人们的预期。随着货运量的一直增长,三峡船闸已经处于超负荷运行的状态。而提升通航能力的一个关键,就在于船闸闸室能装下更多的船。即采用预约排队的方式,合理的安排船只过闸计划。
三峡通航局过闸计划是指通航局发布的三峡过闸船只的通行时间、数量、航线计划。
一是过闸计划可以由GPS定位系统跟踪调度,安装GPS的船舶在发航后,通过船载终端填报和发送过闸申请,申报信息即可进入三峡通航管理局船闸计划申报系统。通航指挥中心人员在GPS系统上可查看船舶运行轨迹,准确推算船舶到达时间。
二是船舶过报告线后才进入计划编排,保障了船舶到达的可信度,增强了计划编排的有效性,船闸不再因等船而耗损时间或因取消计划导致闸室利用浪费,使闸室利用率有效提高。
三是过闸计划快速缩短船舶待闸时间,保证调度计划的准确率和执行率,提高三峡、葛洲坝两坝船闸的通航效益。
为了尽可能满足需求,交通部门在保证安全的前提下,想方设法地挖掘三峡船闸的通航潜力。按照设计,三峡船闸每年运行335天,每天22小时。而目前,每年三峡船闸运行超过350天,且24小时不间断运行。
尽管如此,船舶待闸的数量和时间还在增长。从2011年到2017年,日均待闸船舶已经从180艘增长到614艘、平均待闸时间也从17个小时增加到106个小时。根据测算,5000吨级的散装船待闸一天,各项成本开支在1万元左右。而货值更高的商品车滚装船,一天的开支更是高达三万多元。
2018年平均待闸船舶是1080多艘,待闸时间已经突破200个小时了,相当于是八天多时间了。如果是一千条船,一天成本就是一千万,等十天就是一个亿。
给三峡通航能力加码方案论证正在加速。根据国家发展改革委综合运输研究所的研究,2030年、2050年三峡枢纽过闸需求分别为2.43亿吨、2.6亿吨,届时三峡枢纽通过能力缺口近一亿吨。
现有的三峡双线五级船闸,是目前世界上最大的船闸。它全长6.4公里,上下落差达113米,相当于40层楼房的高度。
这个船闸的主要设计者,就是工程院院士、长江勘测规划设计研究院的院长钮新强建议:解决方案就是在现有的基础上,新打通一条通道,这个新通道,还在现在三峡的老的通道的左侧,还是采用这种连续梯级的形式,要比老的船闸要大。从技术的难度上面来讲,不存在不可克服的技术难度。
为适应船舶大型化的趋势,为江海直达提供条件,方案设计能够最终靠8000吨级的船舶。
2016全国“两会”上,国家十三五规划纲要草案亮相,提出未来五年中国计划实施的100个重大工程及项目中,多个涉及宜昌,包括推进三峡枢纽新通道建设,完善三峡综合交通运输体系等。这也代表着,三峡枢纽新通道建设郑重进入国家视野。
相关部门就做了大量走访和调研等工作,并向国家相关部门提交了相关预研方案。