飞来峡水利枢纽工程对北江航运的影响及效益分析

第６期　２０１５年６月　广东水利水电　ＧＵＡＮＧＤＯＮＧ　ＷＡＴＥＲ　ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ　ＡＮＤ　ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲ　Ｎｏ．６　Ｊｕｎ．２０１５　

飞来峡水利枢纽工程对北江航运的影响及效益分析　

郭劲梅　

（广东省飞来峡水利枢纽管理处，广东清远５１１８２５）　

摘要：介绍了飞来峡水利枢纽的基本情况，阐述了飞来峡水利枢纽对北江航运的影响，分析了飞来峡水利枢纽的航运　效益，评估了飞来峡水利枢纽在北江航运中的作用。飞来峡水利枢纽建成后，一方面对过坝船只有一定的阻滞影响。另　

一方面它渠化了库区航道，提高了局部航道等级；促进了船舶的大型化发展，降低了水运成本；疏通了枯水期下游塞　船，减少了船舶停航时间。效益显著，作用突出。　关键词：水利枢纽；北江航运；影响及效益；分析　中图分类号：ＴＶ６１　文献标识码：Ｂ　文章编号－１００８—０１１２（２０１５）０６—００２５一ｏ３　

１概述　飞来峡水利枢纽位于北江干流中游清远市境内，　

是保障珠江三角洲地区防洪安全的大型水利工程。枢　

纽以防洪为主，兼有航运、发电、改善生态环境等多　

项功能。水库为河道型水库，总库容１９．０４亿ｍ　；船　

闸为单线单级船闸，设计单向年通过能力为４７５万ｔ；　

电站机组采用灯泡贯流式机组，年均发电量　

５．５４亿ｋＷｈ。自１９９９年投入运行以来，飞来峡水利　

枢纽各项功能得到了充分的发挥，产生了巨大的社会　

效益和经济效益，下面就飞来峡水利枢纽在航运方面　

产生的影响和效益进行分析。　

２飞来峡水利枢纽对航运的影响分析　

２．１对过坝船舶的阻滞分析　

２．１．１　船闸概况及其对过坝船只的阻滞形式　

飞来峡船闸为单线单级船闸，按５００　ｔ级设计，设　

计单向年通过能力为４７５万ｔ，闸室有效尺寸为１９０　ｍ　

×１６　ｍ×３　ｍ。船闸运行方式采用全天２４　ｈ不问断过　

闸的方式。在管理手段上，飞来峡船闸采用了计算机　

监控调度系统、无线电广播系统等多种手段，为船闸　

的安全高效运行提供了保障。在上、下游引航道专门　

设立了收费站，为船民的报闸交费提供了便利。　

通航河流建坝后，船舶不能像天然河道那样畅通　

无阻，对通航船舶或多或少都会存在一定的阻碍作用。　

飞来峡枢纽同样不例外，它对过坝船只的阻滞形式主　

要有两种：①对通航船舶起着“瓶颈”控制和“整流”的　

约束作用…，也就是在一定船流密度条件下船舶过坝　过程中待闸现象是必然存在的。②船闸年度检修所造　

成的停航影响。飞来峡船闸每年停航检修的平均天数　

为２４　ｄ，对航运的影响是比较大的，可通过建设复线　

船闸来解决。　

２．１．２飞来峡船闸通过能力评估　

飞来峡船闸水运量预测是根据１９８５－－１９９０年通过　

飞来峡坝址货运量的增长速度来分析的，推算２０００　

年、２０１０年和２０１５年货运量分别为３００万ｔ、４０３万ｔ　

和４６７万ｔ。飞来峡船闸通过能力的设计是参照西江桂　

平船闸的计算参数进行计算的，经计算可知，２０００年　

和２０１５年船闸的通过能力分别为３４３万ｔ和４７５万ｔ。　

根据《船闸设计规范》（ＪＴＪ２６１—８７），船闸通过能　

力可按下列公式计算：　

Ｐ＝Ｎ×ｎ×Ｇ×　／　（１）　

式中参数根据船闸运行至２０１４年的资料计算　

如下：　

①日均闸次／７，：船闸目前单位闸次时间约为　

４０　ｍｉｎ，日工作时间约为２０　ｈ，则日平均过闸次数ｎ＝　

２０×６０／４０＝３０闸／ｄ。　

②通航天数Ⅳ：根据船闸运行以来的统计资料显　

示，影响船闸运行时问的因素有：防洪停航（３　ｄ／ａ）；　

年度检修（２４　ｄ／ａ）。则船闸每年的通航天数Ⅳ为　

３３８　ｄ。　

③１次过闸平均吨位Ｇ：飞来峡船闸目前的主流　

船型为２００～５００　ｔ级的单机货船，根据其基本船型吨　

位尺寸进行典型的组合计算，可得：船闸的１次平均　

收稿日期：２０１５—０３—１１；修回日期：２０１５—０４—０７　作者简介：郭劲梅（１９７７），女，本科，工程师，从事水利枢纽的技术管理工作。　

・２５・

　２０１５年６月　第６期　郭劲梅：飞来峡水利枢纽工程对北江航运的影响及效益分析　Ｎｏ．６　Ｊｕｎ．２０１５　

过闸吨位为１　７９８　ｔ／闸　。　８０．６万ｔ，月平均货运量为５６．６万ｔ，则　＝８０．６／　

④船舶装载系数　：首先，过闸船舶基本为单向　５６．６＝１．４２４。　

有载；其次，有载船舶普遍超载３０％左右，那么超载　将上述数据代入公式（１），可得船闸通过能力：　

系数为０．３。因此　可取为０．８。Ｐ＝３３８　ｘ　３０　ｘ　１　７９８　Ｘ０．８／１．４２４＝１　０２４万ｔ　

⑤运量不均衡系数卢：船闸最大月货运量为　即船闸目前的双向通过能力可达到１　０２４万ｔ／ａ。　

表１船闸历年双向过闸数据　

年份　９９　００　０１　０２　Ｏ３　ｏ４　０５　Ｏ６　０７　Ｏ８　Ｏ９　１０　１１　１２　１３　１４　合计　

过闸量／万ｔ　４９２　６３２　７０１　７５９　７３１　６３８　５４８　５６９　４９８　５６６　５４９　５７６　４９６　７３４　１　１５５　１　４４３　１１　０８７　

船闸历年双向过闸数据如表１。可见，在２０１３年　

之前飞来峡船闸的设计通过能力是能满足北江航运需　

求的，且有一定的富余空间。但在２０１３年之后，船闸　

的实际通过量已经远远超过了船闸的设计通过能力，　

主要原因有３个方面：①清远枢纽建成后渠化了下游　

航道，改善了航道条件；②水运货源需求旺盛；③　

船舶大型化，提高了水运效率。目前船闸已经成为了　

北江航运发展的主要制约因素之一。　

２．２水库调度对航运的影响分析　

２．２．１洪水调度过程对航运的影响分析　

根据飞来峡水库调度规则规定，当水库入库流量　

大于８　０００　ｍ　／ｓ并呈增大趋势的条件下，船闸应停止　

通航。受桥梁的净空高程的限制，北江天然河道的停　航条件为大于（１５　５００　ｍ。／ｓ）２０年一遇的洪水。根据水　

库运行资料统计，飞来峡船闸每年因防洪（小于２０年　

一遇洪水）停航的时间平均为３　ｄ，即飞来峡枢纽因防　

洪平均每年会对北江航运造成停航３　ｄ的影响。　

２．２．２枯水期飞来峡电站调峰运行对下游通航的影响　

一方面，枯水期飞来峡电站节律性的调峰运行对　

下游航运是有利的，它对下游航运流量具有分时段合　

理调节的作用。假设飞来峡水库的入库流量为　

３００　ｍ　／ｓ，调节周期为天，如果非调峰时段按１９０　ｍ　／ｓ　

的下泄流量运行１６　ｈ，那么剩下的８　ｈ就可以按５２０　

ｍ　／ｓ的下泄流量进行调峰运行，相当于改善了北江下　

游部分时段的通航条件，可以缓解枯水期北江下游的　

轻度塞船问题。另一方面，航运基流是有保证的。在　

飞来峡水库调度规则中明确规定：枯水期电站在非调　

峰时段要泄放不小于１９０　１３１　／ｓ的航运基流。可见，枯　

水期飞来峡电站调峰运行对下游通航是有利的。　

２．３水库运行对航道的冲淤影响　

２．３．１库区河床淤积分析　

北江属少沙河流，含沙量较小，多年平均含沙量　

为０．１４　ｋｇ／ｍ　，年输沙量约４７８万ｔ，主要集中在汛　

期，约占全年输沙量的９２％。飞来峡水利枢纽为河道　

型水库，雍水位不高，泄洪闸底高程与河床持平，坝　

・２６．　址流量１５　０００　ｍ　／ｓ以下水库不调洪，泄洪闸敞泄，水　

库基本处于天然畅流状态，泥沙大部分下泄，淤积量　

较小。　

飞来峡水库的淤积主要集中在变动回水区。变动　

回水区河床演变的特点是河床淤高，枯水河面缩窄。　

飞来峡水利枢纽建成后，库尾回水末端大罗肚至观音　

岩河段变成变动回水区，处于淤积状态。从１９８６年和　

２００１年两次江床图比较结果可知，飞来峡枢纽变动回　

水区河床普遍淤高１　ｍｌ３　Ｊ，不利于航运。　

２．３．２水库运行对下游航道的影响　

根椐２００３年以前河道断面观测资料分析，飞来峡　

枢纽大坝下游河段，除飞来峡峡谷河段，因河床为礁　

石或卵石覆盖，河床纵向冲淤无明显变化外，大坝下　

游附近河段呈冲刷下切，然后，河床出现沿程冲淤交　

替现象，如十三坑以淤积为主，伦洲和七星岗等则普　

遍下切。　

南京水科院曾对飞来峡水库建成后下游河床的演　

变规律进行了全沙模型试验研究，研究表明：水库运　

行前４年枢纽下游近坝段河床冲刷逐年加深；经第五　

年后，泄洪闸下游冲刷坑趋于相对稳定的状态，水库　

下泄总沙量接近建库前水平；经第七年后下游河床冲　

刷基本达到平衡。枢纽下游距坝轴线５００　ｍ范围内河　

道主要受冲刷作用，坝轴线下游５００～１　２００　ｍ为主要　

的淤积区，在坝轴线下游３　８７０　ｍ以下恢复河床的自　然冲淤形态＿４　Ｊ。可见，水库运行对下游航道的影响主　

要发生在水库运行初期，运行７年后水库对下游河道　

的冲淤基本达到平衡。　

３飞来峡水利枢纽对航运的效益分析　

３．１　渠化上游航道而产生的效益　

渠化上游航道的航运效益有运输费用节约效益、　

运输时问节约效益、减少拥挤的效益、提高交通安全　

的效益、提高运输质量的效益等。鉴于直接计算较为　

困难，采用替代工程法间接计算。　

飞来峡水利枢纽工程建成后，从航运效益看，可　

以替代其上游的航道整治和两个航运梯级工程——鲤　２０１５年６月　第６期　广东水利水电　

鱼沙和犁头咀。根据估算，上游航道整治需一次性投　

资为３　２０１．６０万元，两个航运梯级工程的投资约为　

２５　０００万元，每年的运行维护费３３８．４０万元。投资的　

年度分摊按３年考虑，１９９７年、１９９８年、１９９９年分　

另０为３０％、４０％、３０％。　

采用替代工程法计算，替代工程的费用即为本工　

程的效益。因此，本工程的航运效益为１９９７年、１９９８　

年、１９９９年分别１次性收益８　４６０．４８万元、　

１１　２８０．６４万元、８　４６０．４８万元，并从２０００年起每年　收益３３８．４０万元。可见，飞来峡枢纽渠化上游航道而　

产生的效益是非常显著的。　

３．２　疏通下游塞船，减少停航时间产生的效益　

枯水期北江下游塞船问题突出，具有时间长、频　

率高、规模大等特点，对北江航运事业造成很大的影　

响。在解决枯水期北江下游大规模塞船的问题上，飞　

来峡水利枢纽起到了关键性的作用。迄今为止，飞来　

峡枢纽总共进行了２０次枯水期应急调度，疏通船舶　

４５１７艘次（见表２）。　

表２飞来峡水库为解决枯水期北江下游塞船而进行的应急调度　

如果每年由塞船所造成的平均停航时间按４６　ｄ计　

（每年日平均流量小于１９０　ｍ　／ｓ航运基流的平均天　

数），减去每年因枢纽造成的停航时间２７　ｄ（检修停航　

２４　ｄ／ａ，防洪停航３　ｄ／ａ），那么北江每年可以减少停　

航时间１９　ｄ，以船闸多年平均过闸量６１３万ｔ为例进　

行计算，１９　ｄ的货运周转量为５　７１８万ｔ・ｋｍ，水路运　

价为０．０９　（ｔ・ｋｍ），陆路运价为０．５０　（ｔ・　

ｋｍ），这些货物通过水路运输比陆路运输可以节约　

２　３４４万元。即飞来峡水利枢纽建成后减少了北江的停　

航时间，每年由此可以节约２　３４４万元。　

３．３改善航道条件，提高航道等级产生的效益　

飞来峡水利枢纽建成之前，北江韶关至清远段的　

航道等级只能维持在Ⅶ级航道标准，飞来峡水利枢纽　

建成后，与上游其他已经建成的枢纽联合运用，可将　

航道等级提高到Ⅵ一Ｖ级航道，全年可通航１００～３００　

ｔ级船舶。到２０１４年为止船闸的单向通过货运量为　

５　５４３．５万ｔ，在Ⅶ级航道标准下，这些货物通过水路　

运输（０．０９元／（ｔ・ｋｉｎ））费用比公路运输（０．５元／（ｔ・