100吨自吸自卸吸沙船 吸沙船工作原理图

“天鲲”号

【新闻事件】

参考消息网11月3日报道 11月3日,亚洲最大绞吸式挖泥船“天鲲”号在江苏启东成功下水。该船融合了当前世界最新科技,各项性能指标均超过现役亚洲第一大自航绞吸挖泥船“天鲸”号,成为新晋“亚洲第一”。

【参考快评】

兰顺正(时评人)

近年来,中国的挖泥船技术发展迅速。在2013年到2017年初的“填砂造岛”作业中,中国各种挖泥船大显神通,在短时间内为中国的海疆搭建了一座又一座坚固的“桥头堡”。以国产“天鲸”号自航绞吸式挖泥船为例,其绞刀功率高达4200千瓦,可开挖中等硬度岩石,适用于各种海况的大型疏浚工程。不仅可以疏浚粘土、密实沙、碎石,还可以开挖耐压为40兆帕的岩石。

而此次下水的“天鲲”号性能已全面超越“天鲸”号。该船还配置通用、黏土、挖岩及重型挖岩4种不同类型的绞刀,可以开挖海底硬度更高的岩石。它还能以每小时6000立方米的速度将海沙、岩石以及海水混合物输送到最远1.5万米的地方。用该船监造组船体工程师孔凡震的话来说,如果用“天鲲”号挖掘填满一座“水立方”,“只需要6天半”。

鉴于挖泥船在维护国家安全方面的重要作用,中国已经开始防止此类“神器”外流。2017年5月26日,中国商务部发布公告称,为维护国家安全,对指定标准的耙吸式挖泥船、绞吸式挖泥、斗式挖泥船、吸沙船、自航自卸式泥驳等大型工程船舶实施出口管制,未经许可任何单位和个人不得对外出口。“天鲲”号等重器实现了人无我有、人有我优,将成为中国稳步迈向海洋强国行列的基石。

(以上言论系作者个人观点,不代表本网立场)

 

三峡水利工程是国内首屈一指的重量级工程,拦江大坝和泄洪坝都属国家一级建筑物,电站厂房、升船机、船闸也都按照最高设计标准来建造。工程主体消耗近2800万m³的优级混凝土,防洪标准按照1000年一遇的洪水来设计,最大可阻挡12.4万m³/s的洪水流量,是防洪兴利的大国重器。

整个工程耗用了大量的高标准混凝土和一级粉煤灰,原材料优中选优,骨料配比经过反复试验,不断优化,设计施工均高于国家标准。同时,大坝工程还利用混掺引气剂、降低水胶比、降低用水量等方式来提高综合性能,抗冻、抗裂、抗震、抗侵蚀能力显著提升。

国内的水利专家指出,三峡大坝的安全性毋庸置疑,体积庞大,吨位重,抗爆能力强,常规爆炸方式不足以对大坝安全构成威胁。在抗洪和抗震方面,三峡大坝也经过了反复论证和考验,坝体依然固若金汤,使用寿命预期可达数百年之久。

然而,近年来三峡库区的泥沙淤积问题开始引发关注,众多专家经过实地考察后指出:可以将三门峡水库“蓄清排浑”的方式运用在三峡水库上,彻底解决泥沙淤积对库容的威胁。

三峡库区的泥沙淤积有多严重?

1997年,三峡大坝实现大江截流,2003年6月正式蓄水发电。坝前水位大幅提高,库水流速减缓,动能下降,泥沙在库尾淤积,产生“翘尾巴”现象,导致库容量逐渐减小。

三峡水库是一座典型的峡谷河道型水库,库区长660多公里,水面最宽处有2公里,平均水面宽1公里,开阔的水面为淤沙、滞沙提供了有利条件。朱沱站、武隆站、宜昌站等水文站的监测数据显示:从2003年~2019年,三峡库区累计淤沙量已达到18.42亿吨,平均每年淤积1亿多吨(见下图)。

其中,输沙量最低的年份为2015年,入库沙量只有0.6亿吨;最大的是2005年,入库沙量为2.5亿吨。每年的排沙比为7%~40%不等,多年平均排沙比为21%,也就是库区每流入5吨泥沙只能排出1吨,另外4吨淤积在库内。

从2013年开始,三峡的入库沙量急转直下,足以用“断崖”二字来形容,淤沙增幅趋于平缓。2013年之前,每年入库1~2亿吨泥沙,2014年开始多次跌入1亿吨之内,很显然,这意味着上游来沙越来越少了。

背后的原因主要有两点:

其一,我国在三峡上游建立了很多新型大坝。比如在2013年7月,向家坝水电站正式满负荷运行;溪洛渡水电站也于2014年6月投入运行,同年雅砻江锦屏二级水电站最后一台机组也正式投产。这些水电大坝同样也设计了拦沙库容,层层拦蓄之下,进入三峡库区的泥沙量自然减少。

其二,长江上游沿岸省市开始重视水土保持工作,区域治理初见成效,土壤侵蚀量减少了60%以上,从源头上减少了泥沙溃散。

截止到2020年,三峡库区的淤沙量依然小于当初设计的阶段论证值,不会对使用寿命造成影响。但对库区的泥沙,我们也不能视而不见,漠视问题才是最大的隐患。

 

皇华城

 

要知道,库区还淤积了大量的卵石(砂砾石),淤积深度可达10多米,长此以往,上游的通航可能会受到很大影响。据报道,三峡库区最大的江中岛皇华城就面临着泥沙淤塞的威胁,水深变浅,大吨位的船只已经无法从左侧通航。这种现象会不会进一步扩散呢?库尾淤沙对上游河势、行洪有何影响?这些问题都不能轻视,需要相关部门加强监测,严肃对待。

为何不能在三峡库区大力采砂?

可能有人会问了,既然三峡水库存在泥沙淤积问题,那为什么不大力发展商业采砂,减轻三峡沙患呢?一来解决了国内的砂石资源危机,二来又创造了巨大的经济效益,岂不是一举两得?

三峡水库的砂石资源确实是上等的建筑材料,清洁度高,规格齐整,覆盖全面,酸碱性适中。但如果放开采挖,非法采砂船必然借机大量涌入,加剧市场乱象,后果不堪设想。更何况,砂石资源本就是有限的国家矿产资源,大规模无序采挖也不符合市场竞争原则。

更严重的是,非法采砂一旦蔓延到了桥梁、水坝等涉水建筑物附近,很容易造成根基不稳,甚至引发桥梁、水坝的垮塌事件。此前海南省就曾发出警告,海南西线高速公路沿岸有33座桥梁,6座涵洞均存在安全隐患,非法采砂正是主要的致危原因。

 

长江流域非法采砂

 

三峡大坝关系到下游数百万群众的安危,在采砂管理上必须更加严格。

2001年,我国颁布了《长江河道采砂管理条例》,之后又于2003年5月通过了《长江河道采砂管理条例实施办法》。《办法》第16条明确指出:不符合长江采砂规划确定的可采区和可采期要求的,长江水利委员会一律不予批准。

对于可采区,各个沿江省份都划定了严格的区间,原则之一就是不能危害水利工程的安全。从各个省份下达的公告来看,近年来长江禁采已成趋势,禁采范围逐渐扩大,对非法采砂的监管、打击力度也越来越大。

两种采砂方式,哪一种更好?

2019年8月,长委和湖北省水利厅启动了三峡库区的淤积砂利用试点,目的主要是为了清淤。采挖区域有两个,距离三峡大坝主体分别为33.8公里、43.1公里,这样的清淤距离在安全范围之内,不会对大坝安全构成威胁。

即便如此,水利专家们还是对这次试点进行了非常严格的审查论证,施工期间各省市强化监督,严格规范施工作业,确保库区河道安全。由此可见,即便三峡库区有大量的细沙和粗砂资源,也不能任由民间组织乱采滥挖,保证大坝安全始终是第一位的。

现阶段,长江采砂有两种管理模式,第一是通过招标、拍卖、挂牌等市场竞争方式实施,重庆、安徽、湖南等省区多采用这一模式。这一方式的劣势有很多,容易出现超量开采、垄断开采、哄抬价格等现象,对防洪、通航等公共安全容易构成潜在威胁。

相比之下,第二种模式更加合理:由政府统一经营管理,国企负责统筹运作。换句话说,也就是将砂石资源的经营许可批给国有企业,避免了民间采砂者的恶意竞争与非法采砂,变无序为有序,更有利于保障河道安全。目前湖北、江西等省份已经采取这一模式,未来还有望在国内进一步推广普及。

库区的泥沙到底该怎样处理?

前面已经提到,国内很多专家都认为三门峡水库“蓄清排浑”的运作方式大有借鉴价值,完全可以运用在三峡水库上。

目前,三峡水库采用的是“中小洪水排沙”,排沙率常年维持在20%左右,效果有限。而“蓄清排浑”则能够保证绝大部分有效库容长期使用,还能减少库尾段的泥沙淤积,根治“翘尾巴”现象。

所谓“排浑”,就是在每年汛期将库水水位下放到防洪限制水位145米处,利用大坝的低孔设施排出泥沙。这样一来,超额洪水留在库内的泥沙大部分都会被拦蓄在死库容内,不会影响有效库容。

至于“蓄清”则是在汛期末(上游水沙减少时)开始蓄水,到10月底或11月初将水位蓄到175米的正常水位。12月到次年4月份,下游航运、农业灌溉和供水需求增多,此时泄洪放水,水位逐渐回落,另需保证消落库水位不低于155米,这样可以满足变动回水区的航道水深要求。

按照数学模型估算,如果运用“蓄清排浑”的方式,三峡水库运行80~100年后可达到达到冲淤平衡,仍能保住92%的兴利库容以及86%的防洪库容。当然,若考虑到上游梯级水电站修建、上游来沙减少的大背景,实际的有效库容还会更多,发电、防洪、航运、供水等综合效益也会更高!

总之,对于三峡库区的泥沙淤积,采取漠视态度并不可取,只有严肃对待、提前准备才能防患于未然。

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