“老中青”三代船闸见证时代之变

（来源：人民政协网）

转自：人民政协网

6月8日，我国“十五五”期间开工建设的首个国家重大标志性工程——三峡水运新通道破土动工。

作为现代大型通航建筑物的最新代表，三峡水运新通道工程设计与建设还需打好哪些关键核心技术攻坚战？为此，记者采访了长期致力于内河水运通航建筑物前沿技术攻关的全国政协委员、中国工程院院士、南京水利科学研究院原总工程师胡亚安。

未来将形成三代船闸并列运行

“1981年，我在宜昌读书，亲历了葛洲坝大江截流的现场。”回忆当年，胡亚安语气难掩振奋，“为防止单个石块被江水冲走，建设者们用‘钢筋铁骨’锁住石块投入水中，场面非常壮观。”

上世纪70年代，中国工程师曾尝试借鉴美国的航闸技术路径。但长江水位变幅复杂，相关技术“水土不服”。

比如，船闸阀门段的高速水流会因压力骤降而产生大量气泡，气泡在高压区又瞬时溃灭，“像‘一颗颗微型炸弹’一样，撞上钢制阀门和阀门段廊道，并伴随巨大的振动和噪音。”胡亚安院士解释说。为此，他们创新了“门楣通气”技术，通过大量试验研究，在门楣缝隙处形成“负压坎”，利用高速水流自身的低压，像吸尘器一样自动吸入外界空气，缓冲了气泡爆炸的冲击力，解决了阀门段的破坏与振动难题。

葛洲坝船闸建成投运，为中国大型船闸建设积攒了宝贵经验。而在三峡双线五级船闸建设中，中国水利人又迎来了工程量与技术难度的指数级跃升。

“三峡船闸通航前夕，为了拿到调试的一手数据，我们驻扎在现场一年多，每天要顺着垂直的爬梯，下到九十多米深的门井底部去安装传感器。”他比划了一下深度，“一点点往下爬，中间只有一个小站台可以稍微喘口气。在协调指导参建各方如何调试的同时，还要进行调试工况编排、数据处理、分析研判、简报编写，经常通宵达旦地工作。”

正是靠着一代代科研人员把实验室搬进百米深井的毅力，一个个世界级难题被成功攻克。三峡船闸顺利投运后，万吨级船队得以从长三角直达重庆，为长江经济带发展提供了强有力的物流支撑。

三峡水运新通道工程建成后，葛洲坝船闸、三峡船闸和未来的新通道船闸，将形成“老中青”三代船闸并列运行的局面。胡亚安认为，在服务新发展格局的目标下，内河水运这种低碳、大宗的运输方式不可替代，长江中游枢纽的战略地位愈发重要，而三峡水运新通道工程面临的技术挑战也再一次升级。例如，船闸闸室宽度从34米变成40米，门槛水深提高到8米，以此来适应通航船舶等级从5000吨级向万吨级的跨越。

“建设三峡水运新通道，就是要让长江航运潜力得到更好发挥，这是应对国家新一轮经济布局调整、促进区域协同发展的新举措。”胡亚安说。

新通道集成创新突破

未来，当一艘满载货物的万吨级巨轮缓缓驶向三峡水运新通道，在船长的眼中，这或许只是一次标准的过闸作业。但在胡亚安看来，正是在船闸输水系统能量消散率、水流平稳度、人字门创新等技术的有力支撑下，才有了这一次普通的过闸。

“新通道不是简单的尺寸放大，背后是世界级科技难题。”胡亚安说。

让我们随着船长的视角，来提前探视这一巨型工程未来的应用场景——

当巨轮缓缓驶入船闸，首道关卡便是两道人字门。

“单扇门体超过40米，相当于13层楼的高度。”胡亚安说。

随着新通道门槛水深提升至8米，人字门需在约30米的深水中进行启闭。正如人在深水中行走受阻，人字门在合拢时面临着极大的动水阻力。作为门体“承重脚踝”的底枢，若无法抵御千吨自重与深水压力的双重影响，极易发生变形并导致门体卡阻。为此，胡亚安团队对底枢开展了高荷载结构设计研究，使其能稳固承受大幅增加的水压。

当船舶进入船闸，巨门合拢，水位开始垂直上升。

“三峡水运新通道的闸室单次输水量超28万立方米，相当于115个标准游泳池的水量。”胡亚安打了个生动的比方，“我们要在12分钟内把这些水充满，同时让万吨巨轮稳如泰山，几乎感受不到扰动。”

如果水体直接涌入，巨大的能量会导致闸室内波涛汹涌，引发船舶碰撞。胡亚安团队经充分研究，采用了全域消能的输水系统。

“现在的结构，就像家里的莲蓬头花洒。”胡亚安解释道。研发团队在闸室底部均匀布置了96个出水孔，孔上布设消能盖板。这种“立体协同”设计，最大程度消除了水流对船舶的横向和纵向冲击力，让万吨巨轮在闸室停泊时“稳如泰山”。

待闸室水位与上游平齐后，巨轮驶向上游引航道。而这条水路的顺畅，离不开地下廊道里输水阀门的精准控制。

“大家在家里猛地关上自来水龙头时，水管会响，这就是‘水锤现象’。”胡亚安说，由于三峡水运新通道的廊道极长，一旦阀门快速关闭，产生的惯性力会瞬间变成40多米的水头压力，引发船舶随水位波动及阀门井水位急剧上升。为攻克这一难题，胡亚安团队建立了三峡水运新通道超长充水箱涵阀门水动力学常压模型。为模拟阀门段空化形态及抑制阀门段空化，建立了超大型非恒定流减压设备，他们将模型放入减压系统中，把系统压力降至0.1个大气压，并在此基础上，确立了阀门分级防空化的成套技术。

正是通过一次次创新，科研团队在三峡水运新通道的安全与效率之间找到了精准的平衡点。

黄金水道的绿色脉动

当下，人工智能赋能千行百业，三峡水运新通道工程更不能缺位。在胡亚安的设想中，未来每一位船长可以像是坐高铁预订动车票一样，根据所在码头载货安排情况，提前下单，准点过闸，分秒不误。

胡亚安认为，三峡水运新通道不仅是破解物理瓶颈的手段，更是“双碳”目标下的绿色工程和创新工程。

他为记者提供了一组直观的对比数据：内河水运的二氧化碳排放量仅为公路的1/13，不到铁路的一半。在运输能效上，水运同样表现卓越，单位能耗仅为公路的1/11。

“运力的极大释放，将强力驱动大宗物资实现‘公转水’，这是交通领域最直接的降碳手段。”胡亚安说，“我们必须要在满足国家环保要求的前提下，尽最大努力创造工程与生态协同共生的最好条件。”

如果说绿色是工程的底色，那么智慧就是工程的亮色。

在胡亚安的设想中，当三峡水运新通道建成投运后，将是一座具备感知、分析与自我预警能力的“智慧”工程。船舶过闸可以提前精准预约排档，告别盲目待闸以及由此产生的无效碳排放。

智慧不仅体现在宏观的联合调度上，也落实在微观的精细操作中——船舶可自动识别泊位并提前减速；原本靠人工抛掷的缆绳，将被类似“吸尘器”的自动吸附式系缆系统取代；全自动化的智能巡检机器人将通过监控设备状态，确保船闸的可靠性。

从微观部件的技术攻关，到宏观的区域布局，胡亚安的视野超越了单一的工程。作为全国政协委员，他的足迹遍布广西、四川、贵州、浙江等地的水利水运工程现场。

近些年，胡亚安对平陆运河、三峡水运新通道等重大水运工程进行了大量的实地调研与技术可行性论证。他指出，“内河航运在服务新发展格局中具有不可替代的作用。如果没有大宗物资的低成本流通，一些离海较远、深入内陆的地方无法实现更好发展。”

回望自己四十余载的江河岁月，胡亚安感慨万千：“我们‘60后’这代水利人，见证了国家内河水运从大力建设到高质量发展的过程。希望新一代工程师能够更好地运用新技术，让水利工程更高效地服务于国家发展。”（本报记者 王菡娟）