长江三峡水利枢纽通航建筑物布置及船闸与升船机设计

图2-4 长江三峡水利枢纽通航建筑物鸟瞰图

长江是中国最大的通航河流，年运量约占全国内河运量的80%。三峡工程修建以前，上游从宜昌至重庆长约660km的河段，由于水流条件和通航尺度受到滩险的限制，最大只能通过3000t级船队，航道的年单向通过能力约1000万t。三峡工程建成后，上游河段的通航条件，将得到根本性的改善，万吨级船队每年约有一半时间，可以直达重庆九龙坡港。下游河段，在天然情况下，枯水期的通航水深不能保证，影响航道的通过能力。枢纽建成后，通过流量调节，枯水期平均下泄流量，可以从目前约3000m3／s提高到5000m3／s以上，通航条件将得到较显著改善。航道的年单向通过能力可以得到大大提高。

按照上、下游工程规模一致的原则，三峡工程与下游葛洲坝工程通航建筑物两线三闸的格局相对应，布置有两线连续布置的五级大型船闸和一线大型垂直升船机。施工期在左岸布置一线临时船闸并在右岸利用导流明渠维持通航；在枢纽建成蓄水期间，辅以翻坝设施，解决过坝客、货运输问题。

三峡船闸主要通过货运船舶（队），设计总水头113m。规划运量：货运年单向5000万t，客运年双向390万人次。规划的最大船队12000t。最大通航流量：万吨级船队双向运行为45000m3／s，3000t级船队单向运行为56700m3／s。

根据船闸运行水位和坝址地形特点，经不同级数、不同布置比较，最后选用在工程量、投资、运行管理条件和与枢纽总布置关系等方面具有明显优势的连续5 级船闸的布置方式。

船闸闸室有效尺寸为280m×34m×5.0m。船闸线路布置在河床左岸。通过Ⅰ～Ⅳ号4 条线路的比较，线路选定在左岸坛子岭左侧的Ⅳ线。坝轴线的延长线由船闸的2 号闸首通过，大坝的防渗线经船闸右侧的185m平台，一直延伸至上游，通过船闸的1 号闸首两侧的挡水坝段与左岸山体相接。船闸引航道布置的标准为：闸前直线段长度930m，弯曲半径不小于1000m，底部宽度不小于180m，最小水深上游为6.0m，下游为5.5m，口门区纵向流速不大于2.0m／s，横向流速不大于0.3m／s，回流流速不大于0.4m／s，涌浪高度不大于0.5m。船闸主体段的长度为1621m，上、下游引航道右侧布置有长度分别为2670m和3700m 的隔流堤，引航道长度上游为2113m，下游为2708m，船闸线路总长6442m。

船闸的闸首和闸室全部采用分离式结构。闸首、闸室边墙大部分为衬砌式，小部分边墙的上部为重力式，下部为衬砌式。闸首和闸室底板，均为重力衬砌式结构。

船闸工作门为人字门，充、泄水阀门为反向弧形门，均采用液压启闭机进行操作，每个闸首的两套设备，共用一套液压泵站。船闸的闸、阀门控制，采用可编程控制器（PLC），近期在集控室可按操作人员的指令作半自动程控运行或单机手动操作，也可在闸首人字门机房内，现地单机手动操作。(www.xing528.com)

按照水库水位分期运行的要求，第一闸首在初期不参加运行，人字门按后期运行水位安装，第二闸首人字门先按适应初期水位的要求安装，在水库转为后期运行前，对第一和第二闸首的底槛、闸门及其机电设备完建。

船闸输水系统级间的最大工作水头45.2m。输水系统采用在闸室内等惯性输水型式，对主廊道采取了以加大阀门淹没水深为主，有效防止发生空蚀和声震的技术措施，在闸室底板上，保留了在必要时可以加设冲淤设施的条件。

船闸按只补不溢方式划分水级，根据不同的水位组合，可分别采用5 级、4 级及3 级3种不同级数运行，只在水库水位汛后蓄升和汛前泄降过程的某些时段，第2 级或第3 级闸室需要补水。船闸在任何时候不需要溢水。

船闸的运行方式通常采用一线上行，一线下行，在其中一线船闸检修时，另一线船闸采用单向成批过闸定时换向的运行方式。船舶（队）的过闸间隔时间为60min。设计船舶（队）通过五级船闸的总历时2.4h，船舶（队）从引航道一端口门进入，至从另一端口门驶出的时间为3.1h。船闸的年单向通过能力为5152 万t，不计枢纽汛期弃水的年耗水量为17亿m3。

三峡垂直升船机是配合三峡船闸运行的一条快速通道，以通过客轮及其他专用船舶为主。升船机最大提升高度为113m，规模按照在沪渝间航行的3000t 级大型客轮或单个3000t货驳过坝的要求确定。升船机的型式，在不同设计阶段，先后比较研究了多种型式，初步设计阶段，审定采用一级钢丝绳卷扬平衡重式垂直升船机。单项技术设计阶段，经重新与齿轮齿条爬升平衡重式垂直升船机方案进行了比较，最后审定采用齿轮、齿条爬升平衡重式垂直升船机。升船机船厢的有效尺寸与下游葛洲坝3 号船闸相同，承船厢有效尺寸为120m×18m×3.5m（长×宽×吃水），外形尺寸为132.0m×23.4m×10m（长×宽×高）。船厢带水总重约16000t。

升船机布置在左岸双线五级船闸右侧，两者相距约1km。升船机由上、下闸首和船厢室，上、下游引航道，上、下游导航墙和靠船建筑物等组成。升船机的上、下游引航道与永久船闸共用。

上闸首，自上游至下游依次布置有公路桥、事故检修闸门、工作闸门及其启闭机。升船机船厢室的底面高程为50.0m，两侧对称布置了4个顶高程为196.0m的承重塔柱。每个塔柱在船厢一侧布置有爬升齿条和事故安全系统的螺母柱。塔柱内部设有平衡重井、疏散楼梯和电梯等设施。每侧塔柱顶部，各设一个机房，机房内布置平衡滑轮和检修桥机等设备。升船机的控制室，设在船厢室顶部中央两侧塔柱间的连接构架上。

升船机运行间隔时间单向为25min，迎向为47min，年单向通过能力约400万t。