巴拿马运河,缺水的烦恼

进入2023年以来,巴拿马运河地区遭受了严重的干旱,这导致巴拿马运河水源受到影响。这条全球贸易航线的重要航线遭遇着前所未有的压力。

受到干旱影响,巴拿马运河的重要调蓄水库加通湖的水位在持续下降,并创下历史新低,而巴拿马运河管理局也不得不实行严格的措施,对通行的船舶吨位进行限制,这导致太平洋和大西洋之间航运和国际贸易受到影响。

今天我们来解读一下巴拿马运河和“水”尤其是淡水的渊源关系,以及巴拿马运河遭遇的挑战和缺水危机。

巴拿马地缘区位和巴拿马运河区位地图↓

海轮在拖船的引导下通过巴拿马运河加通船闸航段↓

图:Mario Roberto Durán Ortiz

01 运河核心加通湖

巴拿马运河最重要的价值,在于它连通着大西洋和大平洋之间最为核心的航运贸易通道。对于往来的海轮来说,从巴拿马运河通行意味着船只可以不需绕行南美洲最南端,从而将横跨大西洋和太平洋的海洋航线缩短了超过13000公里。而巴拿马运河也取代了波涛汹涌的合恩角,成为大洋货物贸易的一方热土和重要通道。

巴拿马运河横穿巴拿马地峡,全长82千米,大致呈西北东南走向。巴拿马运河的最宽处304米,最窄处也有152米。巴拿马运河虽然沟通两个大洋,但它本身是一条淡水运河(划重点)。

巴拿马运河地形和船闸设施地图↓

而正是因为淡水运河的出身,让巴拿马运河的水源供应变得至关重要,而其核心的水源地是加通湖。加通湖占地面积约470平方公里,在它当时形成的时候,是世界上最大的人工湖,也是巴拿马运河上最关键的节点。

我们从巴拿马运河的剖面说起,逐段介绍下巴拿马运河的航程节点。

巴拿马运河剖面地图(请横屏观看)↓

巴拿马运河扩建前在大西洋一侧有一座船闸,在太平洋一侧有两座船闸,通过船闸将过往船只将提升和下降,如此通过运河航段。对于从大西洋一侧来的船只,首先进入利蒙湾,这是一处自然海湾,水深港阔,该段航程长长8.7千米。海轮通过海湾后,航行通过一段3.2千米的水道来到加通船闸处,这里包括三层闸门,全长1.9千米,海轮将在此提升26米进入到加通湖。

海轮行驶在加通湖,是很奇幻的一件事。因为加通湖是通过水坝形成了人工淡水湖,所以海轮此时是在一个比较开阔的淡水湖泊上航行,周围山川秀丽,一时入画。

然而海轮在此航行,首要的是加通湖的淡水要管够,毕竟海轮要在其中航行24.5千米,而这一段航程也是整个巴拿马运河海拔最高的地方。

自从1913年筑坝拦截形成加通湖,一百多年来,这里见证了一代代海轮升级换代,从最开始的千吨级到现在的五万吨级以上的海轮。

安特卫普快线集装箱轮船航行在巴拿马运河加通湖航段↓

图:Jean-Philippe Boulet

当海轮驶离加通湖,还要通过查格雷斯河、库雷布拉峡谷,然后来到佩德罗米格尔船闸,在此海轮水位下降9.5米,进入米拉弗洛雷斯湖,然后通过观花船闸进入太平洋一侧巴尔博亚港和巴拿马湾,至此运河航程全部完成。

整段航程,经过水位的抬升和下降,从而确保运河中航行的海轮安全的从大洋一侧来到另一侧,如此实现船只跨洋通行。从亚洲驶来的远洋货轮,通过运河可以很快将货物运抵美国东海岸,这也使得巴拿马运河成为全世界最繁忙的海运航线。

在巴拿马运河建成后的1914年通行的船只有1000艘,到了2008年即达到了14702艘,截止到2012年,累积有超过815000艘船只曾通过巴拿马运河。巴拿马运河在和平时代沟通海洋贸易,在战争年代也发挥了重要的作用。

在第二次世界大战期间,美国利用巴拿马运河,将大西洋舰队的航空母舰和战列舰调往太平洋一侧海军基地,用来补充太平洋舰队。而在航空母舰通过运河的时候,需要对运河航标进行重新设置,并通过专门的引导使舰船安全通过。

1943年7月11日,美国海军航空母舰约克镇号(CV-10)通过巴拿马运河,驶往太平洋战区。航母甲板上停放的是格鲁曼TBF-1复仇者和道格拉斯SBD-5无畏战斗机↓

图:Lieutenant Charles Kerlee, USNR.

随着海轮吨位的不断升级,巴拿马运河通行船只承载量也在不断攀升。在1999年通行船只承载量达到2.279亿吨,进入20世纪后,运河通行船只载重量也在稳步的增加,2007年达到创记录的3.129亿吨。

为了应对越来越高企的船只载重量,巴拿马运河管理局进行了筹划和应对,在每年3亿吨承载量的基础上,进一步提升改进,以期提升运河通行量,提高通行效率。

02 运河扩容升级

巴拿马运河方面对于扩容升级下了不少功夫。对于现有的运河设施和航道,进行了专项提升。

巴拿马运河管理局重点对运河闸门系统进行提升改善,将所有的闸门加宽30厘米并加强对船闸设施的维修和养护。运河管理局对已有的船闸进行了系统维修,检查船闸区混凝土墙,对历史以来出现的裂缝进行封闭修复,并对船闸电器设备进行干燥检查,替换损坏的器件。

以及将闸门拆除掉,送到加工车间修复钢材性能,并更换橡胶配件和密封件,重新涂上油漆。此外,还加装了旋转闸门系统。通过这些措施改进船闸机械性能,提升船闸的工作效率,同时节约用水。

1913年巴拿马运河施工现场,工人身后的两扇船闸刚刚建设完成,脚手架拆掉后还没有全部运走,此时它们还不知道在未来的日子里,自己将会有多忙↓

图:Miscellaneous Items in High Demand, PPOC, Library of Congress

以此运河管理局建立了五年一次的船闸闸室和闸门维修保养机制,加固运河的设施结构,保持设施的良好运转。对于运河航道也进行了加深,将加通湖的航道有效载荷由10.4米加深到11.3米,并加深了运河和大洋连接的入口航道。

此外,巴拿马运河还经历了扩建。2006年巴拿马就运河扩建进行全民公投,超过78%的投票者支持扩建。一期扩建工程在巴拿马运河的两端各修建一个三级提升船闸和配套设施,将船闸的宽度扩大到55米,长度达到427米,从而提升在关键节点的通过能力。

2007年,巴拿马开始在运河区开挖新的航道,在大西洋侧新建阿瓜克拉拉船闸,在太平洋侧新建可可立船闸。这段运河航道比之于旧航道更宽,从而可以通行更大载重吨位的海轮。

2015年巴拿马运河扩建工程新阿瓜克拉拉船闸段,现场施工即将收尾,左侧的水域就是加通湖湖面↓

图:Keith Yahl

2016年6月26日,历时十年扩建的巴拿马运河新航道正式启用。 中远海运 “巴拿马”号成为通过扩建后的巴拿马运河的第一艘货轮。

通过这些举措,每年通行船只吨位提升了5000万吨以上,同时巴拿马运河运营情况也得到了有效改善。船只航行通过运河需要花费的时间(包括等待时间)减少到20小时左右,与此同时,巴拿马运河也维持着较低的运河事故发生率,每年稳定在千分之二左右。

在巴拿马运河太平洋一侧巴拿马湾附近排队的船只,这里岛屿环绕,也是优良的避风港湾↓

图:mariordo59. Santo Domingo

船只在巴拿马湾排队等候进入巴拿马运河,船只的间距进一步缩短,这也意味着会有拥堵↓

图:FDV.

到2022年,巴拿马运河通行超过14000艘船只,载运5.18亿吨货物,为巴拿马带来了25亿美元的收入。

然而吨位越来越重的海轮也对巴拿马运河水位带来了新的考验,尤其是加通湖等核心节点的淡水供应变成头等大事。

03 淡水告急

巴拿马地处东太平洋和美洲大陆中部,属于热带海洋性气候,受到东北季风等多种海陆气候因素的叠加影响,首当其冲的是厄尔尼诺现象带来的干旱。

由于厄尔尼诺现象影响,巴拿马运河地区的气温高于平均水平,同时降雨量大幅减少,导致整个巴拿马运河区的干旱。干旱造成巴拿马运河水源短缺,尤其是运河最核心的加通湖,水位快速下降,给这段关键的航线带来了压力。

为什么水位会下降,这里就不得不提及巴拿马运河的独特机制。上文我们剖析了巴拿马运河的航程节点,其中加通湖船闸、佩德罗米格尔船闸等,均因为开闸过船,注意这里过闸时需要大量的淡水并且淡水会顺着水道流向大洋,所以每一艘海轮都意味着淡水的损耗。

荷美航线“阿姆斯特丹”号轮船向西通过巴拿马运河,即将进入闸室,此时闸门徐徐开启,意味着淡水将从上游河段流失↓

图:Paul Harrison

在寻常年份,因为巴拿马地区的降水较为丰沛,所以干旱问题不明显。然而一旦降雨减少,运河航运就立即暴露出短板来。

根据评估,对于通过巴拿马运河的海轮,每艘船舶通过运河全程大约需要2亿升水量,当然并非所有的水量都会浪费掉,然而在海轮通过船闸时,随着船闸的开合,每次都会有数百万升淡水流入大海,如果运河船闸流出的淡水无法及时补充,那么就是导致运河中水位下降。

船闸开合示意图,当船只进闸/出闸时大量的淡水就会从闸门流出以此平衡水位↓

闸门左侧是船闸控制室,右侧是观景台,中间是通航河段,可见水闸两侧巨大的水位落差,这些淡水大部分会损耗掉↓

图:Paul Harrison

由于气候变化,巴拿马所在的中美洲地区今年来降水量大为减少,所以运河水源顿时变得捉襟见肘。

从2023年4月起,通过巴拿马运河船只的吃水深度从14.48米陆续削减到14.02米,这限制了大型远洋货轮的通行,同时低水位也严重影响了船只通行的效率。

至2023年6月19号,巴拿马运河的最大吃水深度降到了13.41米,在进入7月份之后进一步降到了13.11米,较正常吃水深度15.24米大幅下滑近两米之多,低水位下最受伤的是大型油轮和集装箱货柜船。

由于水位下降,巴拿马运河管理局不得不对通行船舶进行了调整,严格限制大型船舶的通行量。然而,随之而来的是对于全球海运贸易的不利影响。

巴拿马运河连接144条国际海运航线,可到达全球1700个港口。由于大型船舶难以通过,所以很多航运公司不得不减少船舶装载负荷,从而降低吃水深度,这导致国际贸易货物的积压,并连带影响所在国的外贸经济。

对于巴拿马运河来讲,运河通行限制之举带来了潜在的客源损失,同时也严重影响了巴拿马国家的经济收入。

船只在加湖上等候过闸,“限行”进一步增加了等待时长↓

图:ArnoldReinhold

结语

巴拿马运河年通行费收入高达20多亿美元,是巴拿马重要的经济来源。虽然巴拿马运河的扩建升级工程一定程度上提升了运河通行载重量,然而在缺水危机冲击下还是遭遇了困境。

对巴拿马运河的水量供应,人们在考虑相关的解决方案,包括使用节水的船闸、将运河淡水重复收集,以及开发运河附近其他水源,甚至建设海水淡化厂提升淡水供应量等等,以期缓解缺水带来的不利影响。

然而远水解不了近渴,在一段时期内,巴拿马运河的航运还要经历船舶“吃水”难题。

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页面更新:2024-05-06

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