水电航运立新功（水电新科普）

　　水电工程拦河筑坝可改善河道的航运条件，一方面使原本就能通航的河道具有更好的通航条件，另一方面使原本不具有通航条件但有通航需求的河道有通航的可能。要实现大坝上下游间的航运畅通，需通航建筑物来实现。新形势下的水电工程通航建筑物为上下航运畅通立下了汗马功劳。

　　通航建筑物是为船舶通过大坝的水工建筑物和机械设备的统称，通常由过船建筑物、导航建筑物、靠船建筑物和上、下游引航道等组成。过船建筑物是通航建筑物中的核心建筑物，主要有船闸和升船机两种基本型式，均是为了克服航道上的集中水位落差，使船舶由上（下）游驶向下（上）游而修建。按过动力方式过船建筑物又可以分为水力过坝和机械过坝，水力过坝常借助闸室内水位升降使船舶过坝，机械过坝则是借助机械运送过坝，前者要消耗一定的水量，后者消耗一定电能。

　　船闸是应用最广的一种通航建筑物，借助闸室内水位升降，达到过船目的，通常由闸室、输水系统、上下闸首及闸门等组成。按纵向排列闸室数目分为单级船闸和多级船闸。单级船闸只有一个闸室，将全部水头作为一级，船舶经一次升降即可通过。多级船闸则将全部水头分为多级，有多个闸室逐级升降过船。船闸适用于通航船舶吨位较大、单级水位落差40米—70米或更低时的通航河道。

　　世界上最早的船闸为我国宋朝乔维岳于公元984—987年在今江苏省淮安至淮阴间的运河上利用双斗门修建的船闸。欧洲从1481年开始在意大利建造船闸。世界上水位差最大的单级船闸是前苏联建成的乌斯特-卡明哥尔斯克船闸，水位差42 米。1949年后，我国在水利水电枢纽及河道、运河上修建了900多座船闸，规模较大的有长江葛洲坝水利枢纽修建的三线船闸和长江三峡船闸。

　　升船机是将装载于承船厢内的船舶，沿倾斜或垂直方向升降而运送过坝的机械设备，按承船厢的运行路线可分为垂直升船机和斜面升船机两大类。垂直升船机一般由上下闸首及挡水设备、塔柱、承船厢、提升机构、平衡系统等部分组成，提升机构又主要为钢丝绳卷扬提升式和齿轮齿条爬升式。升船机适用于通航船舶吨位较小、单级水位落差40米—70米或更高时的通航河道。与船闸相比，它具有不耗水或耗水少、水位适应性好、船舶过坝历时短、通过速度快的优点。

　　我国早在三国时期已出现利用人力或畜力沿斜坡拖船过坝的设施，是斜面升船机的原始形式。公元前600年，古希腊已有利用斜坡拖船上岸，运过科林斯地峡的实例。目前，国外已建升船机最大提升吨位是比利时的斯特勒比-蒂厄，船厢带水重7500—8800吨，升程73米。我国从上世纪50年代开始，已相继建成各类升船机数十余座，其中1973年建成的丹江口水利枢纽，上游为可移动的钢丝绳卷扬提升式垂直升船机，提升高度35.3米，下游为双向斜面升船机，提升高度34米。90年代以来，成功建造岩滩、水口、隔河岩两级、高坝洲、彭水等钢丝绳卷扬提升式垂直升船机。

　　通航建筑物的规模、过船建筑物的型式、轴线位置均需结合既有或新开航道等级、过坝货运量、船型船队尺度、坝址地形地质条件、大坝型式等经技术经济综合比较确定。过船建筑物可布置在坝身上，也可布置在岸坡上，有的枢纽工程既布置有船闸又布置有升船机。通航建筑物形式确定后，要进行大量计算分析和试验研究，以确保通航建筑物满足安全运行要求。

　　近年来，我国水电工程航运事业和技术水平有了很大发展。2003年通航的三峡船闸采用二线五级连续式布置，每级闸室长280米，宽34米，总水位差112米，可通过万吨级的船队，是当今世界上级数最多、总水位差最大的多线多级船闸，代表着世界最高水平。2011年通航8年后，三峡船闸年货运量首破亿吨大关。目前，中国已建和在建的总水头20 米以上的船闸约24座，占世界总数的1/4。

　　三峡垂直升船机为齿轮齿条爬升式，最大提升高度113米，船厢总重量约15500吨，具有提升高度大、提升重量大、通航水位变幅大和下游水位变化速率快的特点，是目前世界上规模和技术难度最大的升船机。澜沧江上景洪水电站的升船机则为水力式升船机，是我国有自主知识产权的升船机型式。在建的乌江上构皮滩水电站三级垂直升船机的规模也居世界前例，总提升高度199米，中间级升船机的最大提升高度达127米，为世界之最。

　　（水电顾问集团 郑林平/供稿）