互动科普

过闸能力的提高

三峡永久船闸2010年过坝、闸的货物量分别为8795万吨和7880万吨。通航8年累计过闸货物量达4亿吨。2010年下行过闸货物量达4281万吨，为设计能力的85.6%。交通运输部预测，到2012年底下行过闸能力将达到4978万吨，这就意味着提前18年达到设计能力，大大超过了当年预测的发展速度。

2010年大宗货物过闸量为6641万吨，占总过闸货物量的84.3%，其中煤炭达2875万吨，矿石达1481万吨。重庆出口货物以机电产品为主，90%的货物通过航运可直达上海。这种内地与东、中部大宗的生产资料和优势产品的交换，极大地促进了西南地区的经济发展。

三峡永久船闸过闸大宗货物分布（吨）

船舶吨位的提高

航道条件的改善促进了船舶大型化的发展和过闸能力的提高，2000吨级以上的船舶比例由2003年的8.88%提高到2010年的39.74%；过闸船舶平均由2003年的1040吨/艘提高到2010年的2092吨/艘，一次过闸平均吨位由2003年的6915吨提高到2010年的11987吨，达到了船闸过闸万吨级船队设计要求。今后进一步提高过闸效率的方向之一是船型的标准化，缩短过闸时间。

通航成本的降低和节能减排效果

船舶单位平均燃油能耗已经由成库前（2002年）的7.6千克/（千吨·公里）降至2010年的2.9千克/（千吨·公里），宜昌重庆航线单位运输成本下降了37%左右。2008年重庆地区水运、铁路和公路的运价分别为0.033元/（吨·公里）、0.16元/（吨·公里）和0.48元/（吨·公里），三者最经济运输的距离分别为水运1000公里、铁路600公里、公路50公里。

水路运输节能减排效益显著。按2002年燃油单耗水平计算，三峡水运累计节约燃油近245.5万吨，减少排放二氧化碳736.5万吨、二氧化硫9.8万吨、氮氧化物13万吨，被长江航运部门总结为“运能大、成本低、污染少、占地少”几大优点，因此，水运是不可替代的。

三峡永久船闸的规模及设计布置

修建三峡水库可以使通航条件得到根本的改善，通航能力大大提高。由于大坝切断了通往下游的航道，船闸就成为连接上下游的必备设施。

在三峡永久船闸的设计论证期间，交通运输部与长江水利委员会根据长江三峡段当时的年通航量、经济发展状况，对船闸设计水平年的年通航能力进行了分析，预测到2030年单向运输的年通航量为5000万吨，并以此为依据设计了三峡永久船闸。

在科学研究的基础上，三峡工程还借鉴了国内外船闸设计运行经验，将永久船闸设计为双线5级（即南线船闸和北线船闸），每一线船闸分别设有5个闸室，每个闸室长280米，宽34米，槛上最小水深5米，首末级船闸上下游落差达113米，即船舶通过船闸要翻越40层楼的高度。即使分成了5级，每个上下两级船闸之间的实际最大落差还有45.2米，为世界最高水平。

闸室采用人字门挡水，双线船闸共有24扇人字闸门。每扇人字门长38.5米、宽20米、厚3米，最大单扇门重850吨，面积接近两个篮球场，其外形与重量均为世界之最，号称“天下第一门”。船闸系统全长6.4公里，其中船闸主体部分长1.6公里，上下游引航道总长4.8公里。设计者将永久船闸布置在左岸，通过开挖两条巨大的明渠修建船闸，在船闸上、下游修建隔流堤，为船舶安全进、出船闸创造稳定的水流条件。

船怎样通过三峡永久船闸？

简单地讲，根据连通器的原理，利用闸室内水位升降，就可以使船舶克服上下游水位差通过大坝。以图中船队上行为例，船舶（队）驶至四闸室，打开位于主廊道阀门充水，四闸室水位上升，与三闸室水位齐平时，打开三闸首人字闸门，船舶（队）进入三闸室，如此重复几次，就像爬“楼梯”一样，直至船舶（队）驶入上游引航道。下行过程正好相反。在实际操作中，船闸运行有一套行之有效的高度自动化的监控系统。

船闸输水系统

为了让进入或流出闸室的水流更均匀，使闸室水位能够平缓地抬升或下降，以确保闸室中船舶的平稳安全。三峡永久船闸设计了多个充/泄水口：输水采用的是两侧主廊道+底部输水方式，主廊道布置有充/泄水阀门，每一个闸室底板上分两列布置了8组出水口，每组12个出水口，总计96个。以充水方式为例，水流先从中部主廊道进入位于闸室中部的第一分流口，然后分别进入该闸室的上半区和下半区的分支廊道，通过第二分流口到达分支廊道，最终经过96个出水口进入闸室。

船闸输水系统

主汛期的防洪与航运关系

进入汛期，三峡水库水位降到145米，即防洪控制水位，以迎接汛期大洪水，并为防洪调度提供条件。库区水位降低了，上游和下游的落差也就小了，船闸则按4级运行，第一级闸室保持敞开，直接进入第二级船闸。当水位超过156米后，三峡船闸就由4级转向5级运行。

滚装船与翻坝运输

滚装船是用于运输由集装箱连同滚车底盘组成单元的专门水上运输工具。装卸货物时，用拖车或叉车直接运送货物单元进、出船舱。滚装船又称“开上开下”船，或称“滚上滚下”船。滚装船与集装箱船一样，装卸效率高，每小时可达1000～2000吨。

此外，由于过闸需要时间，为了缓解货物难以及时过闸的问题，自2000年开始，川江货物滚装船运输车辆实行“水-陆-水”翻坝转运方式。10年来，三峡翻坝转运滚装车辆180万辆，转运旅客500多万人次。2010年底建成通车的三峡翻坝高速公路，将滚装运输改“水-陆-水”为“水-陆”模式，车辆在三峡大坝上游茅坪港码头下船后，从三峡翻坝高速公路直接进入全国高速公路网络，真正实现水陆运输无缝对接。

（本文发表于《科学世界》2011年第9期）