“老中青”三代船閘傳承創新基因
——中國工程院院士胡亞安專訪
本網訊（王璐 彭宗衛）6月8日，我國“十五五”期間開工建設的首個國家重大標志性工程——三峽水運新通道破土動工。作為現代大型通航建筑物的最新代表，三峽水運新通道工程設計與建設需打好關鍵核心技術攻關戰。
中國工程院院士、南京水利科學研究院原總工程師胡亞安長期致力于內河水運通航建筑物前沿技術攻關、核心裝備研發和重大工程實踐，科研步履始終與我國現代內河通航技術發展同頻共振。
在三峽水運新通道工程開工建設之際，《中國三峽工程報》記者就長江中游樞紐發展脈絡、技術創新及未來展望等問題赴南京采訪了胡亞安。
▲中國工程院院士、南京水利科學研究院原總工程師胡亞安正在接受記者采訪。本文攝影：陳旋
三代船閘見證時代之變
“1981年，我在宜昌讀書，親歷了葛洲壩大江截流的現場。”回憶當年，胡亞安語氣難掩振奮，“為防止單個石塊被江水沖走，建設者們用‘鋼筋鐵骨’鎖住石塊投入水中，場面非常壯觀。”
上世紀70年代，中國工程師曾嘗試借鑒美國的航閘技術路徑。但長江水位變幅復雜，相關技術“水土不服”。
比如，船閘閥門段的高速水流會因壓力驟降而產生大量氣泡，氣泡在高壓區又瞬時潰滅，“像‘一顆顆微型炸彈’一樣，撞上鋼制閥門和閥門段廊道，并伴隨巨大的振動和噪音。”胡亞安院士解釋說。為此，他們創新了“門楣通氣”技術，通過大量試驗研究，在門楣縫隙處形成“負壓坎”，利用高速水流自身的低壓，像吸塵器一樣自動吸入外界空氣，緩沖了氣泡爆炸的沖擊力，解決了閥門段的破壞與振動難題。
葛洲壩船閘建成投運，為中國大型船閘建設積攢了寶貴經驗。而在三峽雙線五級船閘建設中，中國水利人又迎來了工程量與技術難度的指數級躍升。
“三峽船閘通航前夕，為了拿到調試的一手數據，我們駐扎在現場一年多，每天要順著垂直的爬梯，下到九十幾米深的門井底部去安裝傳感器。”他比畫了一下深度，“一點點往下爬，中間只有一個小站臺可以稍微喘口氣。在協調指導參建各方如何調試的同時，還要進行調試工況編排、數據處理、分析研判、簡報編寫，經常通宵達旦的工作。”
正是靠著一代代科研人員把實驗室搬進百米深井的毅力，一個個世界級難題被成功攻克。三峽船閘順利投運后，萬噸級船隊得以從長三角直達重慶，為長江經濟帶發展提供了強有力的物流支撐。
因為三峽工程改善了川江航道，激發了航運增長，帶動了船舶大型化和區域經濟的發展。“原來預計三峽船閘將于2030年達到年通過貨運量1億噸的目標，實際上足足提前了19年，在2011年就突破了1億噸。如今，三峽船閘是以超出設計水平60%—70%的運力負荷在運轉，它的潛能已經發揮到了極致。工程師們做得非常好！” 胡亞安說。
三峽水運新通道工程建成后，葛洲壩船閘、三峽船閘和未來的新通道船閘，將形成“老中青”三代船閘并列運行的局面。胡亞安認為，在服務新發展格局的目標下，內河水運這種低碳、大宗的運輸方式不可替代，長江中游樞紐的戰略地位愈發重要，而三峽水運新通道工程面臨的技術挑戰也再一次升級。例如，船閘閘室寬度從34米變成40米，門檻水深提高到8米，以此來適應通航船舶等級從5000噸級向萬噸級的跨越。
“建設三峽水運新通道，就是要讓長江航運潛力得到更好發揮，這是應對國家新一輪經濟布局調整、促進區域協同發展的新舉措。”胡亞安說。
新通道集成創新突破
未來，當一艘滿載貨物的萬噸級巨輪緩緩駛向三峽水運新通道，在船長的眼中，這或許只是一次標準的過閘作業。但在胡亞安看來，正是在船閘輸水系統能量消散率、水流平穩度、人字門創新等技術的有力支撐下，才有了這一次普通的過閘。
“新通道不是簡單的尺寸放大，背后是世界級科技難題。”胡亞安說。
讓我們隨著船長的視角，來提前探視這一巨型工程未來的應用場景——
當巨輪緩緩駛入船閘，首道關卡便是兩道人字門。
“單扇門體超過40米，相當于13層樓的高度。”胡亞安說。
隨著新通道門檻水深提升至8米，人字門需在約30米的深水中進行啟閉。正如人在深水中行走受阻，人字門在合攏時面臨著極大的動水阻力。作為門體“承重腳踝”的底樞，若無法抵御千噸自重與深水壓力的雙重影響，極易發生變形并導致門體卡阻。為此，胡亞安團隊對底樞開展了高荷載結構設計研究，使其能穩固承受大幅增加的水壓。
當船舶進入船閘，巨門合攏，水位開始垂直上升。
“三峽水運新通道的閘室單次輸水量超28萬立方米，相當于115個標準游泳池的水量。”胡亞安打了個生動的比方，“我們要在12分鐘內把這些水充滿，同時讓萬噸巨輪穩如泰山，幾乎感受不到擾動。”
如果水體直接涌入，巨大的能量會導致閘室內波濤洶涌，引發船舶碰撞。胡亞安團隊經充分研究，采用了全域消能的輸水系統。
“現在的結構，就像家里的蓮蓬頭花灑。”胡亞安解釋道。研發團隊在閘室底部均勻布置了96個出水孔，孔上布設消能蓋板。這種“立體協同”設計，最大程度消除了水流對船舶的橫向和縱向沖擊力，讓萬噸巨輪在閘室停泊時“穩如泰山”。
待閘室水位與上游平齊后，巨輪駛向上游引航道。而這條水路的順暢，離不開地下廊道里輸水閥門的精準控制。
“大家在家里猛地關上自來水龍頭時，水管會響，這就是‘水錘現象’。”胡亞安說，由于三峽水運新通道的廊道極長，一旦閥門快速關閉，產生的慣性力會瞬間變成40多米的水頭壓力，引發船舶隨水位波動及閥門井水位急劇上升。為攻克這一難題，胡亞安團隊建立了三峽水運新通道超長充水箱涵閥門水動力學常壓模型。為模擬閥門段空化形態及抑制閥門段空化，建立了超大型非恒定流減壓設備，他們將模型放入減壓系統中，把系統壓力降至0.1個大氣壓，并在此基礎上，確立了閥門分級防空化的成套技術。
正是通過一次次創新，科研團隊在三峽水運新通道的安全與效率之間找到了精準的平衡點。
黃金水道的綠色脈動
當下，人工智能賦能千行百業，三峽水運新通道工程更不能缺位。在胡亞安的設想中，未來每一位船長可以像是坐高鐵預訂動車票一樣，根據所在碼頭載貨安排情況，提前下單，準點過閘，分秒不誤。
胡亞安認為，三峽水運新通道不僅是破解物理瓶頸的手段，更是“雙碳”目標下的綠色工程和創新工程。
“三峽水運新通道工程的建設，本身就是長江經濟帶最大的低碳工程。”胡亞安指出，要想評估三峽水運新通道的價值，就要算一筆生態大賬。
他為記者提出了一組直觀的對比數據：內河水運的二氧化碳排放量僅為公路的十三分之一，不到鐵路的一半。在運輸能效上，水運同樣表現卓越，單位能耗僅為公路的十一分之一。
“運力的極大釋放，將強力驅動大宗物資實現‘公轉水’，這是交通領域最直接的降碳手段。”胡亞安說，“我們必須要在滿足國家環保要求的前提下，盡最大努力創造工程與生態協同共生的最好條件。”
如果說綠色是工程的底色，那么智慧就是工程的亮色。
在胡亞安的設想中，當三峽水運新通道建成投運后，將是一座具備感知、分析與自我預警能力的“智慧”工程。船舶過閘可以提前精準預約排檔，告別盲目待閘以及由此產生的無效碳排放。
智慧不僅體現在宏觀的聯合調度上，也落實在微觀的精細操作中——船舶可自動識別泊位并提前減速；原本靠人工拋擲的纜繩，將被類似“吸塵器”的自動吸附式系纜系統取代；全自動化的智能巡檢機器人將通過監控設備狀態，確保船閘的可靠性。
從微觀部件的技術攻關，到宏觀的區域布局，胡亞安的視野超越了單一的工程。作為全國政協委員，他的足跡遍布廣西、四川、貴州、浙江等地的水利水運工程現場。
近些年，胡亞安對平陸運河、三峽水運新通道等重大水運工程進行了大量的實地調研與技術可行性論證。他指出，“內河航運在服務新發展格局中具有不可替代的作用。如果沒有大宗物資的低成本流通，一些離海較遠、深入內陸的地方無法實現更好發展。”
結合在河南進行水利調研的經歷，胡亞安提出，貨運量變化趨勢與地區經濟增長呈正相關。簡單來說，水系的連通性、流動性越高，物資往來更密切，經濟發展就會越好。
流動性就是生產力。長江不僅僅是一條綠色的大河，也是一條將資源、能源與消費市場緊緊鎖合在一起的超級“紐帶”。而三峽水運新通道的建設，正是為了維持更高的效率、更綠色的運輸方式。
回望自己四十余載的江河歲月，胡亞安感慨萬千：“我們‘60后’這代水利人，見證了國家內河水運從大力建設到高質量發展的過程。希望新一代工程師能夠更好地運用新技術，讓水利工程更高效地服務于國家發展。”
編輯：付譯嫻