（船舶与海洋结构物设计制造专业论文）三峡枢纽区域水路货运综合运输组织模式研究.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 在综合交通运输体系的五种运输方式中，内河航运因其具有运量大、占地 少、耗能低、运费低廉等特点，越来越受到人们的重视。根据西部地区内河航 运发展的总体目标，到2 1 世纪中叶，实现以水运主通道为骨架、干支相通、水 陆联运、设施配套、功能完善、优质服务的现代化内河航运体系。可见，内河 航运具有十分广阔的发展前景。 长江水系是我国内河水路交通的重点区域，三峡水利枢纽是当今世界上最 大的水利枢纽工程。随着长江沿岸经济以及航运业迅猛发展，西部地区通过长 江水路进出的货运量正逐年快速增长，三峡船闸通过能力不足的问题日益突出。 在三峡双线五级船闸正常运行的情况下，三峡坝区船舶滞留现象时有发生。为 了减少船舶积压，三峡坝区已先后多次临时性启动货运翻坝和客运翻坝转运， 以缓解三峡船闸通航压力。这不仅给航运企业带来经济损失，也造成了较大的 社会影响。因此，对三峡枢纽区域运输组织模式进行研究是十分必要和迫切的。 本文通过分析三峡枢纽区域运输组织现状及存在问题；根据货运供需的缺 口，从有效整合三峡枢纽区域通航设施资源出发，引入阈值的概念，分阶段对 三峡船闸优化调度方案进行研究，合理进行过闸船舶运输组织，以提高三峡枢 纽区域通过能力；考虑三峡枢纽区域主要货类的运输特征，运用熵权法对三峡 枢纽区域主要货类翻坝运输可行性进行综合评价排序，提出水陆联运组织方案 实施货物分流，以达到缓解船舶待闸问题的目的，同时运用d i j k s t r a 算法对三 峡枢纽区域水陆联运组织方案进行优化；最后得出三峡枢纽区域水路货运组织 总体方案。 关键词：三峡枢纽区域；船闸优化调度方案；水陆联运组织方案优化；总 体方案 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t a m o n gt h ef i v et r a n s p o r t a t i o nm e a l 岱o ft h eo v e r a l lt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m ， i n l a n dw a t e r w a yt r a n s p o r t a t i o ni sg e t t i n gm o l ea n dm o r en o t i c ef o ri t sl a r g et r a n s p o r t q u a n t i t y , l o wc o v e ro fa r e a , l o wp o w e rc o n s u m p t i o na n dl o wf r e i g h tr a t e b yt h eb l u e p r i n to fd e v e l o p m e n t i ni n l a n dw a t e r w a yo fw e s tr e g i o n , c h i n aw i l lr e a l i z eam o d e r n i n l a n df r e i g h ts y s t e mw h i c hf r a m e db yw a t e rt r a n s p o r t a t i o nm a i nc h a n n e l ，l i n k e d w i t hb r a n c h e s ，c o u p l e d 而ml a n dt r a n s p o r t a t i o n , e q u i p p e dw i mf u l l s e r i e sf a c i l i t i e s ， w i t hc o m p l e t e df u n c t i o n sa n de x c e l l e n ts e r v i c ei nt h em i d d l eo f21s tc e n t u r yb r i e f l y t h i ss h o w st h a ti n l a n dw a t e r w a yf r e i g h tp o s s e s sh a sv e r yw i d ep r o s p e c t i o n y a n g t z er i v e rs y s t e mi sa ni m p o r t a n ta r e af o ro u ri n l a n df i v e rw a t e r w a y t r a n s p o r t a t i o n ；t h r e eg o r g e sh y d r op r o j e c ti st h eb i g g e s th y d r op r o j e c ti nt h ew o r l d w i t ht h er a p i de c o n o m i cd e v e l o p m e n ta l o n gt h er i v e ra n dr a p i dd e v e l o p m e n to ft h e s h i p p i n gi n d u s t r y , t h eh e i g h tt r a f f i co ft h ew e s tt h r o u g ht h ey a n g t z er i v e ri sr a p i d l y g r o w i n ge a c hy e a r , a n dt h el a c ko fd e s i g nc a p a c i t yo ft h et h r e eg o r g e sl o c kh a s b e e ng r a d u a l l ye m e r g i n g i nt h ec o n d i t i o no ft h et h r e eg o r g e st w o w a yf i v e - s t e p s h i pl o c kw o r k i n gn o r m a l l y , t h es h i pa l w a y sr e s o r t e di nt h et h r e eg o r e s d a mr e g i o n f r o mt i m et ot i m e i no r d e rt or e d u c es h i pb a c kl o g g i n g , t h e r eh a san u m b e ro f o c c a s i o n st os t a r tf r e i g h tb y p a s s i n gt h ed a ma n dp a s s e n g e rt r a n s p o r tt r a n s f e r r i n gi n t h et h r e eg o r g e sd a ma r e at or e l e a s et h ep r e s s u r eo ft h et h r e eg o r g e ss h i pl o c k t h i sn o to n l yb r i n g se c o n o m i cd a m a g et ot h es h i p p i n gi n d u s t r y , a n da l s oc a u s e s s o c i a le f f e c t s a n ds or e s e a r c h i n gt h er e g i o n a lo r g a n i z a t i o nm o d e lo ft r a n s p o r ti s v e r yi m p o r t a n ta n du r g e n t t h i sp a p e rp r e d i c t st r a n s p o r t a t i o na n dd e s i g nc a p a c i t yo ft h r e eg o r g e sa r e ai n t h ec o m i n gy e a rb ya n a l y z i n gt h ec u r r e n ts i t u a t i o n sa n dt h ee x i s t e dp r o b l e m s ，a n d b a s e do ni n t e g r a t i n gn a v i g a t i o nf a c i l i t i e sr e s o u r c e so ft h et h r e eg o r g e sa r e a e f f e c t i v e l y , t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h ec o n c e p to ft h r e s h o l df o rt h et h r e eg o r g e ss h i p l o c k ，r e s e a r c ht h eo p t i m i z e ds c h e d u l i n gs c h e m e si ng r a d i n g , o r g a n i z et r a n s p o r t a t i o n o ft h ep a s s i n gs h i p ，a n di m p r o v et h ep a s s i n ga b i l i t yo ft h et h r e eg o r g e sa r e a s i t 武汉理工大学硕士学位论文 c o n s i d e r i n gm a i ng o o d st r a n s p o r t a t i o nf e a t u r e so ft h et h r e eg o r g e sa r e a , t h i sp a p e r h a sac o m p r e h e n s i v ef e a s i b i l i t ye v a l u a t i o nt ot h eg o o d st r a n s p o r t a t i o ni nt h et 1 1 n 增 g o r g e sa r e ab yu s i n gt h ee n t r o p ym e t h o d ，a n ds u g g e s t st ou s et r a n s p o r t a t i o nb yl a n d a n dw a t e rt oi m p l e m e n tt h ed i s t r i b u t i o no fg o o d st oa l l e v i a t et h ep r o b l e mo fs h i p s w a i t i n gt oe x i t , a tt h es a m et i m ea p p l yd i j k s t r aa l g o r i t h mt oo p t i m i z et r a n s p o r t a t i o n o r g a n i z a t i o nb y l a n da n d w a t e r f i n a l l yt h i sp a p e rc o n c l u d e sa l lo v e r a l ls c h e m et ot h e w a t e r w a yt r a n s p o r t a t i o no r g a n i z a t i o ni nt h et h r e eg o r g e sa r e a k e yw o r d s ：t h r e eg o r g e sa r e a ；o p t i m a ls c h e d u l i n gs c h e m eo fs h i pl o c k ； o p t i m i z a t i o no ft r a n s p o r t a t i o nb yl a n da n dw a t e r ；o v e r a l ls c h e m e 1 i i 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方以外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究的任何贡 献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生( 签名) ：丛 旌日期：五主竺z ：么翌 学位论文使用授权书 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅 和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印和其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时 授权经武汉理工大学认可的有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并 向社会公众提供信息服务。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 研究生( 签名) ：握i 盔导师( 签名) ： 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 引言 第1 章前言 长江水系是我国内河水路交通的重点区域，也是联结我国东、中、西部地 区的重要经济命脉。近2 0 年来，由于国家经济的高速发展，西部大开发战略的 深入实施，长江航运已呈现出持续快速发展的良好态势。2 0 0 8 年，长江干线货 运量达1 2 亿吨，是美国密西西比河的2 倍、欧洲莱茵河的3 倍，稳居世界内河 货运量第一。但是由于种种原因，长江水运的综合优势还没有得到充分发挥， 运能潜力仍然巨大。国务院和交通部决定，要进一步发挥长江水运优势，合理 打造长江黄金水道。 长江三峡枢纽是我国战略性的重大项目，在防洪、发电和航运等多个方面 具有重大的历史意义。在经过2 2 8 天的船闸完建、单线运行期后，2 0 0 7 年5 月 1 日三峡船闸正式恢复双线通航。从航运方面来讲，三峡枢纽建成后极大的改 善了三峡库区上游的通航条件，为长江航运的发展提供了新的契机。 但是，随着三峡库区经济以及航运业迅猛发展，三峡船闸通过能力不足的 问题日益突出。双线正常运行时最高曾出现2 5 2 艘船舶积压，在船闸流量超限、 枢纽冲沙、旅游黄金周、船闸应急抢修和计划性停航修理等非正常运行期间， 曾出现最高达4 0 8 艘的船舶积压。2 0 0 4 年6 月，为解决船闸的通过能力不足的 矛盾，有关方面对载货汽车滚装船舶实施了“水一陆一水 翻坝转运。现有的 翻坝转运虽然在一定程度上使三峡船闸的通航“瓶颈”制约、船舶滞留现象得 到了缓解，也相对提高了船舶的运行效率，使其在短期内基本适应船舶的过坝 要求，但该方案转运次数多，效率不高，增加了运输成本，且船闸的瓶颈制约 仍不时发生。可见，除了要切实加速船型标准化的进程外，优化三峡枢纽区域 运输组织模式，提出合理经济的翻坝运输路线是目前急需解决的重要问题。 1 2 研究的目的和意义 三峡枢纽区域货运量的迅速增长和三峡船闸通过能力的相对不足，成为制 武汉理工大学硕士学位论文 约目前甚至未来若干年三峡库区经济发展的重大问题。在此背景下，对三峡枢 纽区域运输组织模式进行系统研究，提出三峡枢纽区域运输组织总体方案是十 分有意义的。 ( 1 ) 研究三峡枢纽区域运输组织模式，对充分发挥长江水运的综合优势作 用重大。 长江是唯一横贯我国东中西部的水运大通道，建设长江黄金水道对于加快 推进西部大开发、中部崛起、东部率先实现现代化战略都具有十分重要的现实 意义。党中央、国务院明确指示：必须高度重视水运，充分利用长江黄金水道。 为切实贯彻国务院领导指示精神，充分发挥长江黄金水道作用，交通部已将长 江航运发展列为“十一五交通发展的战略重点任务。 三峡枢纽及库区是长江黄金水道的重要组成部分，同时又是长江上游水路 运输的咽喉。如何统筹规划和有效组织好三峡区域货物运输组织，对充分发挥 内河航运优势，促进西部地区发展意义重大。 ( 2 ) 研究三峡枢纽区域运输组织模式，能进一步保障三峡船闸运行的稳定 性，提高船闸的综合通过能力。 从三峡船闸试通航的近几年来看，通航态势平稳有序，实际通航率、闸室 利用率等主要指标保持了较高的水平。但是，其运行条件与设计条件差距较大， 三峡船闸通过能力还远不能满足船舶的过坝需求。增加船闸的日过闸次数，合 理安排过闸方式等都将对提高船闸的运行效率，对保障船闸的稳定性具有举足 轻重的作用【1 6 1 。 ( 3 ) 研究三峡枢纽区域运输组织模式，能进一步促进对坝区合理资源的充 分利用，能有效地缓解运输需求给三峡船闸带来的压力。 通过增强不同运输方式之间的协同效应，实现l + l 2 的效果，提高综合运 输体系总体运行效率，以最少的运输资源消耗获得最大程度的运输产出，既是 综合运输体系合理化的必然结果，也是综合运输体系构建过程中的基本要求。 因此，在构建综合运输体系过程中，要使不同运输方式的服务功能得到充分发 挥，以便最大限度地提高综合运输体系的总体经济效益【4 0 。 近年来，三峡断面的货运通过量出现了迅猛发展的势头，这主要是因为三 峡库区沿江经济得到了持续稳定的发展，对运输能力提出了更高的要求。为满 足库区国民经济发展的需要，解决三峡枢纽通过能力不足的可能措施主要有库 区货物分流、翻坝、增加三峡枢纽过坝通道等，其中翻坝是较为现实可行的方 2 武汉理工大学硕士学位论文 式之一。因此，对三峡枢纽区域的运输组织模式进行系统性的研究，将从长期 发展的角度提高三峡枢纽远期的综合通过能力，保障三峡坝区通航形势长期平 稳、有序。 ( 4 ) 研究三峡枢纽区域运输组织模式，将有利于主动引导航运企业和货主 调整运输结构，采取更为经济合理的运输组织方式，达到优化资源配置、推动 三峡枢纽长远扩能的目的。 研究综合运输体系的关键在于形成一个合理的综合运输体系结构，而综合 运输体系结构的实质是在不同运输方式之间合理配置运输资源。因此，在综合 运输体系构建过程中，要充分把握不同运输方式发展的环境、资源约束，把握 不同运输方式的比较优势和市场适用范围，对不同运输方式在综合运输体系中 的地位、前景进行合理评价，做到整体发展中优化结构，合理配置资源。 1 3 本文研究内容 本论文主要完成以下工作： ( 1 ) 三峡枢纽区域综合运输现状及存在问题分析 通过调研对长江三峡水利枢纽设施状况、通航现状、翻坝运输现状及其存 在问题进行分析，找出三峡枢纽区域过坝货运供需缺口，为后续研究打下基础。 ( 2 ) 三峡枢纽优化调度方案研究 为有效地解决三峡枢纽区域运输缺口问题，引入阈值的概念，分阶段对三 峡船闸优化调度方案进行研究，合理进行过闸船舶运输组织，以最大限度地提 高三峡船闸通过能力。 ( 3 ) 三峡枢纽区域翻坝运输可行性评价 构建评价指标体系，对三峡枢纽区域翻坝运输可行性进行综合评价排序， 确定长江三峡枢纽区域适合翻坝的主要货类。 ( 4 ) 三峡枢纽区域水陆联运组织方案研究 考虑三峡翻坝码头的改建和江南翻坝高速公路的投入使用，根据货物运输 特性，提出水陆联运组织方案以实现货物分流；建立三峡枢纽区域水陆联运组 织优化模型，运用d i j k s t r a 算法从理论上探讨该模型的求解，得出最佳运输路 线和最佳运输方式组合的联运方案。 ( 5 ) 三峡枢纽区域水路货运组织总体方案的制定 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章三峡枢纽区域运输现状及存在问题分析 2 1 三峡枢纽区域运输现状 2 1 1 三峡水利枢纽通航现状 1 ) 三峡水利枢纽通航设施 ( 1 ) 三峡船闸 三峡船闸是三峡工程三大主体建筑物之一，是三峡工程重要的通航建筑物 之一，为双线连续五级船闸，建于枢纽左岸，由船闸主体段，上游引航道，下 游引航道及靠船建筑物等组成。线路总长6 4 4 2 m ，其中主体段长1 6 2 1 m ，上游 引航道长2 1 1 3 m ，下游引航道长2 7 0 8 m 。船闸设计总水头1 1 3 m ，单级最大工作 水头4 5 2 m ，是目前世界上已建和在建的设计总水头和单级工作水头最高的大 型多级船闸。船闸设计最大通航流量5 6 7 0 0 m 3 s ，每线船闸主体段由6 个闸首和 5 个闸室组成。船闸闸室设计时，按照上、下游工程规模一致的原则，对应于 下游葛洲坝工程通航建筑物两线三闸的格局，三峡工程布置有两线大型船闸和 一线垂直升船机。船闸闸室有效尺寸与葛洲坝的二号闸室一致，为 2 8 0 m x 3 4 m x 5 m ( 长宽槛上最小水深) ，设计可通过3 0 0 0 吨级客货轮或万吨 级船队，设计年单向通过能力为5 1 5 2 万吨【】【2 1 。 三峡船闸上游设计水位：围堰挡水发电期为1 3 5 m ，初期为1 3 5 - - - 1 5 6 m ，后 期为1 4 5 - 1 7 5 m 。下游设计水位：6 2 0 一 7 3 8 m 。船闸引航道布置的标准为：闸 前直线段长度9 3 0 m ，弯曲半径不小于1 0 0 0 m ，底部宽度不小于1 8 0 m 。最小水 深上游6 0 m ，下游5 5 m ，口门区纵向流速不大于2 0 r n s ，横向流速不大于0 3 m s ， 回流流速不大于0 4 m s ，涌浪高度不大于0 5 m 3 1 。 ( 2 ) 三峡升船机 升船机是船舶过闸的快捷通道，它的建成将能扩大坝区通过能力。目前三 峡升船机尚在建设中，预计在2 0 1 4 年后建成投入使用。三峡升船机位于三峡船 闸左侧，由上游引航道、上闸首、升船机主体、下闸首及下游引航道等主要部 分组成。升船机主体部分包括承船机、卷扬提升设备、平衡重、承重塔柱等。 4 武汉理工大学硕士学位论文 根据 升船机初步设计报告，参考三峡升船机d 阶段资料，承船厢有效尺度 为1 2 0 m x l 8 m x 3 5 m ( 长x 宽水深) ，设计日平均运行3 6 闸次，上下各1 8 个 闸次。升船机的主要用途有两个：一是为客货轮及特种船舶提供快速过坝通道； 二是为小吨位船舶( 队) 提供通道，以利于提高永久船闸的通过能力 4 1 。 2 ) 三峡船闸通航现状 2 0 0 3 年6 月1 6 日，三峡船闸开始了一年的试运行期。2 0 0 4 年7 月8 日， 通过了国务院船闸通航验收委员会验收并转入正式通航。上游水位2 0 0 3 年6 月- - , 2 0 0 6 年9 月控制在1 3 5 - - - 1 3 9 m ，下游水位控制在6 6 m 左右，船闸运行按四 级补水方式运行。2 0 0 6 年9 月1 5 日蓄水至1 5 6 m 后，上游运行水位控制在1 5 6 , - , 1 4 4 m ，下游水位一般控制在6 4 m 以上，船闸运行按四级补水、四级不补水的运 行方式。在围堰发电期1 3 9 m 水位下，三峡船闸采用四级补水运行方式，一闸 室成为进闸通道。2 0 0 8 年1 0 月3 日，三峡船闸由四级转换为五级运行后，直 到1 1 月1 日，均因水位在1 6 5 7 5 m 以下而采取五级补水运行方式。从1 1 月2 日开始，在三峡水利枢纽上游水位超过1 6 6 m 后，三峡船闸正式采取五级不补 水运行方式。今后，三峡库区将随着季节变化适时调整水位，而三峡船闸也将 根据上下游不同的水位配合情况调整运行方式，即在库区水位由低水位向高水 位上升的过程中依次采取四级补水运行、四级不补水运行、五级补水运行、五 级不补水运行的四种运行方式，在库区水位下降过程中则反之。 三峡船闸自试通航以来，运行总体正常，通航态势平稳有序，通过能力稳 步提高。 ( 1 ) 三峡船闸试运行以来，其实际通航率达到了9 1 1 ，其中北线船闸 9 1 6 8 ，南线船闸9 0 5 2 。扣除期间的船闸验收、船闸检查和完建施工等因素 造成的停航，通航率为9 8 8 8 ，其中北线船闸9 9 。3 4 ，南线船闸9 8 4 1 ，均 超过了8 4 1 3 的设计标准。 ( 2 ) 船闸通过量稳定增长，2 0 0 3 2 0 0 8 年通过货运量分别达到1 3 7 7 万吨、 3 4 3 0 6 万吨、3 2 9 1 1 万吨、3 9 8 6 万吨、4 6 6 7 8 万吨和5 3 7 0 万吨；2 0 0 3 、2 0 0 4 、 2 0 0 5 年通过客运量分别为1 0 8 万人次、1 7 3 万人次、1 8 8 万人次，2 0 0 6 、2 0 0 7 、 2 0 0 8 年受三峡船闸完建施工、限制客船过闸影响，客运量有所减低，分别为1 6 2 万人次、8 4 3 4 万人次、8 5 5 万人次。 ( 3 ) 通过的船舶总艘次逐年减少，由2 0 0 4 年的7 5 万艘减少到2 0 0 8 年的 5 5 3 万艘，减少2 6 3 。上行单闸次船舶数从2 0 0 3 年的8 3 7 减少到2 0 0 7 年的 武汉理工大学硕士学位论文 6 3 6 ，减少2 4 ；下行单闸次船舶数从2 0 0 3 年的8 0 8 减少到2 0 0 7 年的6 8 1 ， 减少1 5 7 。 ( 4 ) 过闸船舶单闸次吨位提高明显，船舶装载吨位大型化、标准化趋势明 显。单闸次吨位上行船舶从2 0 0 3 年的平均1 6 9 2 吨提高到2 0 0 7 年的3 9 6 5 吨， 提高了1 3 4 3 3 ，平均每年增长2 3 7 ；下行船舶从2 0 0 3 年的平均4 3 7 7 吨提 高到2 0 0 7 年的7 7 9 7 吨，提高了7 8 1 ，平均每年增长1 5 5 ；1 0 0 0 吨以上船 舶从2 0 0 3 年的3 0 5 2 提高到6 6 4 ，尤其是2 0 0 0 吨级以上船舶从2 0 0 3 年的 8 8 8 提高到3 2 9 8 。 ( 5 ) 船闸日均运行闸次数逐渐增加。上行日均运行闸次数从2 0 0 3 年的1 1 6 提高到1 3 9 6 ，年均提高4 7 ；下行日均运行闸次数从2 0 0 3 年的1 1 2 6 提高到 1 2 5 3 ，年均提高1 9 。 ( 6 ) 过闸船舶货物装载系数不断提高。装载系数上行船舶从2 0 0 3 年的平 均0 3 0 8 提高到2 0 0 7 年的0 4 2 6 ，提高了3 8 3 ，年均提高8 4 4 ；下行船舶从 2 0 0 3 年的平均0 5 7 8 提高到2 0 0 7 年的0 7 3 5 ，提高了2 7 1 6 ，年均提高6 1 6 。 ( 7 ) 船舶不均衡系数比较稳定，上行船舶不均衡系数平均为1 1 9 ，波动幅 度在1 1 6 - 1 2 3 ，下行船舶不均衡系数平均为1 2 ，波动幅度在1 1 7 , - - 1 2 3 。 2 1 2 三峡枢纽区域翻坝转运现状 随着三峡库区沿江经济发展持续稳定的发展，三峡船闸通过能力还不能完 全满足船舶的过坝需求，造成不同程度的船舶积压。为缓解三峡船闸通航压力， 三峡坝区实施了多次船舶翻坝转运。目前正在实施的货物翻坝转运方案大致可 分为：日常翻坝运输和应急翻坝运输。采取滚装车翻坝转运措施后，三峡船闸 通航压力有所减轻，在满负荷的运行状态下，基本能满足目前的通航需求。近 几年货物翻坝情况如表2 1 所示。 表2 1三峡枢纽区域翻坝货运量 年份 2 0 0 42 0 0 52 0 0 62 0 0 72 0 0 8 吨位( 万吨) 8 7 8 l 1 0 1 11 0 8 51 3 7 11 4 7 6 7 1 ) 相关翻坝转运设施 5 1 ( 见图2 - 1 ) 6 武祝理工大学硕士学位论文 图2 - 1 三峡枢纽区域图 ( 1 ) 港口码头设施 三峡坝区与长期翻坝相关的港口设施有茅坪港客运码头、太平溪港客运码 头、秭归物流中心滚装码头、靖江溪滚装码头、乐天溪华强码头和岱狮滚装码 头，其基本情况如下： 秭归物流中心滚装码头 秭归物流中心滚装码头建于2 0 0 0 年，2 0 0 2 年开始滚装业务，华中理工大 学设计，秭归县金城实业有限责任公司所有，总占地4 0 0 亩，岸线长3 5 0 m ，有 3 个1 0 0 0 吨缓泊位，年通过能力为3 8 0 万吨，总投资1 2 亿元。该码头是目前 承担坝上右岸滚装车翻坝任务的唯一专用码头。 靖江溪滚装码头 靖江溪滚装码头兴建于2 0 0 3 年，宜昌靖江溪港埠有限责任公司所有。目前 码头修建1 3 9 m 、1 5 6 m 临时码头和1 7 5 m 永久性3 0 0 0 吨级滚装泊位5 个，可日 装卸1 0 0 0 车次。专用停车场占地l o 万平方米，可同时容纳大型滚装车1 0 0 0 辆， 建成5 0 0 0 m 2 办公楼及服务配套设施。进港公路路面宽1 2 m ，下河道宽1 8 m ，坡 度控制在7 范围内，满足二级公路设计规范标准。完成周边岸坡整治，按高于 国家山岭丛丘二级的标准，硬化进出港口道路2 5 k m 。靖江溪港前沿江面水域 开阔，可停泊船舶1 0 0 艘，该港不仅能满足现有滚装船和滚装车辆的停泊与停 武汉理工大学硕士学位论文 靠，而且还能接纳翻坝期间的客货轮的转运，具有优良的作业条件。 乐天溪华强滚装码头 作为靖江溪滚装船专用码头的坝下对接码头华强码头改造工程也于2 0 0 6 年7 月2 0 日全面完工，该码头位于长江三峡两坝间左岸一侧，乐天溪口附近水 域。该处岸线水域稳定，水深适宜，码头总投资4 8 0 万元，场地6 4 0 0 m 2 ，可同 时容纳6 0 - - - 7 0 辆大型滚装车。 岱狮滚装码头 岱狮码头为简易滚装码头，隶属于三峡总公司，位于坝区右岸，距三峡大 坝轴线下游约5 6 k i n ，紧邻杨家港湾。码头结构形式为4 车道的汽车下河道， 专供滚装车辆实行右岸“水一陆一水 翻坝。 ( 2 ) 路桥设施 宜大公路 宜大公路是连接宜昌和三峡坝区左岸的地方公路，由宜巴路( 夜明珠至乐 天溪新码头路段) 和乐大路( 乐天溪新码头至太平溪路段) 组成。全长约4 9 1 k m 。 宜巴路夜明珠至乐天溪新码头段现状( 全长3 2 7 k i n ) - 宜巴路夜明珠至龙 泉山庄段为设计时速4 0 k m h 的二级公路，长7 5 k i n 。龙泉山庄至乐天溪新码头 段为未完全达标的山岭重丘三级公路，尤其是部分路段坡长超标；隧道及部分 下穿高速公路通道狰空未达标。本路段共有大桥5 座( 全长7 4 3 9 2 延米) 、隧 道三座( 共长1 2 5 9 1 6 延米) 。本路段全线有下穿高速公路立交6 处，其中王家 湾立交处，路线从高速公路桥墩墩帽下经过，最低处净高仅3 8 m ，影响行车安 全。其余立交净空高度均为4 5 m 。 乐大路乐天溪新码头至太平溪路段现状( 全长1 6 4 k m ) ：乐大路起点在乐 天溪新码头，经过乐天溪大桥，下穿江峡大道，经过坝区江峡二路、陈太路到 达太平溪港和靖江溪码头。乐天溪码头至陈家冲路段为1 9 9 6 年修造的四级公 路，沥青碎石路面，路基宽6 5 m ( 路面6 o m ) ，现处于超期运行阶段。陈太路 由陈家冲至太平溪港和靖江溪码头为在建中的二级公路，混凝土路面，路基宽 1 2 m ( 路面宽9 m 至1 1 5 m ) 。 宜巴公路 宜巴公路即3 3 4 省道，东起秭归县茅坪镇长岭隧道，西至巴东县柳树沟， 全长1 3 4 k i n 。宜巴公路原建设等级为山丘3 级。宜巴公路从宜昌市夜明珠匝道 至夷陵区太平溪港口和靖江溪码头为4 8 5 k m ，至秭归县城也只有6 4 k m ，无论 武汉理工大学硕士学位论文 是从左岸还是从右岸的港口设施翻坝中转，均可直接与宜巴公路和三峡专用公 路相连。 随着三峡坝区滚装车辆和秭归境内社会车辆的巨增，宜巴公路已经远远不 适应车辆通行的需要。2 0 0 6 年7 月开始改造扩建为山丘2 级公路，总投资1 4 亿元人民币，建设工期为5 年。 三峡专用公路 三峡专用公路与宜黄高速公路连通，位于长江左岸，是为三峡工程建设服 务的专用道路。三峡专用公路全长3 9 k i n ( 夜明珠至乐天溪2 8 6 4 k m ) ，是山岭 重丘准一级全封闭汽车专用公路，主要技术指标为：计算行车速度6 0 k m h 、最 小曲线半径1 2 5 m 、最大纵坡6 ，4 车道分方向行驶，重载混凝土路面。承担 着三峡水利枢纽工程1 7 年建设中6 5 9 的外来物资和9 0 以上客运大动脉重 任。该公路为三峡总公司所有，实行凭证通行，不对社会车辆开放。 坝区右岸翻坝公路 坝区右岸应急公路起点位于岱狮滚装码头，由坝区红线内的江峡二路至上 坝路，经三峡副坝公路进入秭归新县城，经茅坪客运港到达止点秭归物流中心 滚装码头。其中江峡二路、上坝路和副坝路为水泥混凝土路面，宽1 2 m ，共长 1 1 1 k m ，可供三峡工程重载车辆通行。 西陵长江大桥 西陵长江大桥在三峡工程征地红线内，位于三峡大坝中轴线下游4 5 k m 处， 是连接左右岸施工道路的唯一通道。大桥全长1 l18 6 6 m ，主跨9 0 0 m ，全宽2 1 m ， 双向4 车道。常水位最大通航净空3 0 m 。该桥主要服务于三峡大坝的右岸工程， 在右岸工程施工期处于较为繁忙的运输状态。 2 ) 翻坝对象 目前，三峡坝区实施翻坝的货物主要是载货滚装车。 载货滚装车采用的运输方式是载重汽车从始发港直接开上船，到达目的地 后汽车直接开下船，汽车上下船舶比较方便，不需其它的辅助设备。目前在三 峡坝区左岸建有靖江溪滚装翻坝码头，在右岸茅坪港区建有秭归物流中心滚装 翻坝码头。 3 ) 现行的翻坝转运方案【6 】【7 】 ( 1 ) 日常翻坝运输方案 对于载货滚装船而言，在三峡船闸试通航之初，针对船舶积压过多的情况 9 武汉理工大学硕士学位论文 实施了多次滚装车临时翻坝。此后自2 0 0 4 年4 月2 4 日起，滚装车由临时翻坝 改为持续翻坝，一直运行至今。目前滚装翻坝的格局是上行滚装车在右岸实施 翻坝，下行滚装车在左岸实施翻坝，如图2 2 所示。具体翻坝线路为： 左岸( 下行方案) 在靖江溪滚装码头上岸，车辆经宜大路至乐天溪华强码头上船，经水路下 行至黄柏河夜明珠滚装码头上岸，经宜黄高速公路疏远，转运过程为“水一陆 冰一陆 。 右岸( 上行方案) 在黄柏河夜明珠码头上船，上行至岱狮码头，再经坝区右岸应急公路过秭 归新县城至茅坪港银杏沱滚装码头上船，然后直达万州、重庆，转运过程为“陆 - 水一陆一水艿。 图2 2 日常翻坝运输方案 ( 2 ) 应急翻坝运输方案 应急转运方案有两条主要路线，一条为茅坪港经西陵长江大桥至宜昌市区 的双向“水一陆 转运，是应急转运的主要线路；另一条是茅坪港经三峡坝区 至黄陵庙码头，由水路至夜明珠码头，再经陆路转运，作为“水一陆”运输线 路因故阻断时的备用路线，下行转运过程为“水一陆一水一陆”，上行转运过程 为“陆一水一陆一水”，如图2 3 和2 4 所示。 1 0 武汉理工大学硕士学位论文 2 2 三峡枢纽区域运输组织存在的问题 2 2 1 三峡水利枢纽通航存在的问题 ( 1 ) 三峡船闸受工程设计影响下行船舶待闸点改变，船舶进闸时间延长 设计下行船舶在浮式导航墙处停泊待闸，从导航墙到闸室，在长江三峡 水利枢纽工程初步设计报告( 以下简称初设报告) 中距离取用3 9 0 m 。但是， 武汉理工大学硕士学位论文 围堰发电期上游水位1 3 5 m ，船闸输水系统进水口为底部正向取水，当船闸运行 冲泄水时，导航墙和一闸室处的水流条件远比设计预想的差，上闸首至导航墙 段水域流态较差，产生了较强的纵向水流，并伴有较强的水花，在一闸首处最 大流速达2 5 m s 。另外，在导航墙如果待闸船舶过多，直接影响上行出闸船队 的视线，所以导航浮堤不具备船舶待闸条件，实际运行时船舶从靠船墩进闸， 与初设报告中进闸点在导航墙有所差异。同时，在围堰发电期，船闸为四 级补水运行，下行船舶进闸后停靠在第二闸室内，而初设报告中考虑船舶 进闸后停靠在第一闸室内。因此，结合上述原因，船舶实际进闸距离比初步设 计计算距离长9 3 0 m ，进闸距离的增加，延长了船舶的过闸时间，降低了船闸日 运行闸次，影响了进闸效率。 ( 2 ) 三峡五级船闸运行时的人字门实际启闭时间大于设计水平 目前船闸在五级运行时的人字门实际启闭时间为6 m i n ，比设计水平多 2 r a i n ，使得一次过闸时间增加8 m i n 。 ( 3 ) 船闸设计时未考虑船舶、船队进闸或出闸时间间隔的影响 由于初设报告中过闸的船舶采用的是一个设计船队，因此没有考虑船 舶、船队进闸或出闸时间间隔的影响。但是在船闸实际运行时，每闸室的船舶 单元往往有6 , - 一8 个。如果两条船之间的间隔时间按1 2 m i n 计算，比设计时间 增加6 - 8 4 m i n 。同样是由于采用一个设计船队过闸的缘故，初设报告仅考 虑了一个船队的移泊时间。但根据围堰发电期的实际船型和过闸组合，每闸室 船舶移泊时需要增加的间隔时间约为5 m i n 。 ( 4 ) 过闸船舶下行的装载系数有待提高 三峡坝区航道维护水深达到4 5 m ，能满足3 5 0 0 吨级船舶满载运行。受长 江中游枯水季节航道水深( 宜昌一城陵矶维护水深2 9 m ) 限制，船舶需要减载 后才能通过中游浅区，致使三峡坝区过闸船舶下行的装载系数在0 6 0 - - 0 7 5 之 间。因此船舶的装载系数存在较大的提高潜力。 ( 5 ) 碍、断航现象比较频繁 三峡船闸的设计通过水位4 5 0 0 0 m 3 s 以下，超过4 5 0 0 0 m 3 s 就会出现碍、断 航；出现船闸全面检修或换向检修、泄洪冲沙等情况也会出现碍、断航现象。 碍、断航现象的频繁发生，严重影响制约长江两坝交通运输的畅通。 ( 6 ) 船舶非标准化、小型化制约了两坝船闸通过能力 目前，参与长江航运的非标准化、小型化船舶还比较多，难以充分保证船 1 2 武汉理工大学硕士学位论文 闸空间利用率，致使了两坝船闸每闸次的单位运量难以提高，进而制约了船闸 通过能力f 8 】。 为解决船闸通过能力不足的矛盾，有关方面对汽车滚装船舶实施了“水一 陆一水翻坝转运。这一措施虽然在一定程度上是船舶的滞港现象得到了缓解， 但船闸的瓶颈效应仍不时发生。 2 2 2 目前翻坝转运存在的问题 ( 1 ) 区域内港口条件和转运能力不足，部分港口存在安全隐患 9 1 现行滚装翻坝方案所利用的滚装码头转运条件落后，安全设施较差。茅坪 港区陆路配套条件一般，影响了其港口的转运能力。太平溪港区的路家河作业 区和靖江溪作业区进出港航道与进出船闸航道在交汇水域存在通航安全问题， 需要与有关方面进行协调，同时对这些交通设施的利用存在限制性条件。 ( 2 ) 区域内水陆缺乏有效的衔接，公路网难以满足水陆联运的要求 出于各方面的考虑，三峡委对三峡专用公路及西陵长江大桥进行了通行限 制；长江右岸又缺乏高等级的公路通道；目前能够参与翻坝运输的地方道路均 位于山岭重丘区，山高弯多坡急，道路等级较低，存在很多不足，如路面等级 不高，安全隐患突出，道路通行条件较差等。 ( 3 ) 西陵长江公路大桥是沟通此区域南北港区和道路的唯一通道 如利用西陵长江大桥、三峡专用公路作为三峡翻坝通道，存在运输线路穿 越三峡安全敏感区域的问题。因此，滚装运输不得不采用“水一陆一水一陆 方案，因中间环节多，运输成本高，管理难度大，影响了滚装运输的快速发展 和效益发挥。 ( 4 ) 现行翻坝线路还需要穿越宜昌、秭归城区，严重影响了这些地区的城 市开发环境 由于翻坝转运车辆数量多、吨位大、出行较为集中，在翻坝( 应急翻坝) 期间大型货车将对西陵长江大桥、三峡专用公路和三峡工区道路的通行能力和 日常养护造成一定影响。现行翻坝线路还需要穿越宜昌、秭归城区，严重影响 了这些地区的城市开发环境。 现行的翻坝转运方案存在较多问题，在各个方面均难以适应三峡翻坝转运 的需求，只是现实条件下的权宜之掣】。 武汉理工大学硕士学位论文 2 2 3 三峡升船机缓建带来的问题 在三峡工程的整体设计方案中，升船机是重要的组成部分。设计它的最大 初衷就是要实现客货轮及特种船舶提供快速过坝。如果说双线五级船闸是爬升 式慢节奏电梯( 要4 个多小时方能过坝) ，那么垂直升船机就是直升式快节奏电 梯( 4 0 分可望过坝) 。 随着三峡工程的建设进程，双线五级船闸投入正常运行。然而，由于种种 原因及争议，升船机曾中途被决定缓建。其原因，既有当时经济与社会发展现 实情况的考虑，也有技术上安全上的慎重。 在上个世纪末期，川江航运年过坝航运吨位累计数不足2 0 0 0 万吨。特别宜 昌至万县间的铁路与高速公路的同时兴建，更使客运前景不被看好。因此，有 不少人认为：双线五级船闸投用后足以解决所有船只的过坝通行问题。 而在技术方面，同样广泛存在质疑的声音。三峡升船机的有效尺寸为 1 2 0 r e x l 8 m x 3 5 m ，它一次可以通过条3 0 0 0 吨级的客轮或一条1 5 0 0 吨级的驳 船。三峡升船机的垂直提升高度达1 1 3 m ，承船厢带水重量达1 3 0 0 0 吨，是世界 上提升高度最高，提升重量最大的升船机【1 7 j ，世界已建和在建的升船机无一例 超过它，其规模和技术复杂程度都属世界第一，其安全性可靠性不容技术实践 者有半点马虎或一丝一毫的闪失! 正是鉴于这些因素，当时兼任三峡工程建设委员会主任的国务院总理李鹏 作出了“缓建这一审慎的决定。 根据设计需求，升船机的主要用途有两个方面：第一是为客货轮及特种船 舶提供快速过坝通道；第二是为小吨位船舶( 队) 提供通道，以利于提高永久 船闸的通过能力【l 。 目前，升船机建设工作正在紧张有序的进行，预计2 0 1 5 年投入使用。在其 投入使用之前相当长的一段时间内，永久船闸仍将单独承担通航任务。这样， 航运将面临缺乏快速、灵活、高效的过坝通道，发电有可能面对枯水期或枯水 年与航运“争水的严峻局面，严重阻碍实现三峡工程航运和发电的综合效益。 由于三峡船闸的设计取值很多是考虑在升船机投入使用的前提下的，升船 机的缓建是造成目前三峡船闸实际运行值与设计取值差异的一个非常重要的原 因。在只有三峡永久船闸一条通道时，船闸根本无法完