湘江船閘通過能力分析

舒 小 紅

(湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院，湖南 長(zhǎng)沙 410008)

近年來(lái)，隨著湖南省航道條件不斷改善和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，湖南省內(nèi)河運(yùn)力快速增長(zhǎng)、船舶大型化趨勢(shì)明顯，船舶和過閘運(yùn)量持續(xù)增加。大源渡樞紐和株洲樞紐的過壩運(yùn)量分別由2005年的480×104和383×104t增長(zhǎng)到2011年的929×104和891×104t，年均分別增長(zhǎng)11.5%和15.1%[1]，兩樞紐船閘運(yùn)輸均較為繁忙。水運(yùn)的快速發(fā)展，帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，但運(yùn)量的快速增長(zhǎng)給船閘等通航水運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施提出了新的考驗(yàn)。并導(dǎo)致眾多船舶到達(dá)船閘后不能及時(shí)過閘，堵船事件常有發(fā)生，延長(zhǎng)了船舶過閘運(yùn)行時(shí)間，提高了船舶的運(yùn)行成本，削弱了水運(yùn)交通行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。因此深入研究船閘的通過能力，充分挖掘開發(fā)船閘最大通過能力，提高船舶過閘通過效率迫在眉睫。

1 湘江船閘通過能力現(xiàn)狀

目前，湘江干流蘋島以下共規(guī)劃8座樞紐，已建瀟湘、浯溪、近尾洲、大源渡、株洲5座樞紐，湘祁、土谷塘樞紐、長(zhǎng)沙綜合樞紐3座樞紐在建[2]，如表1。

表1 湘江干流蘋島以下梯級(jí)現(xiàn)狀Table 1 Following step status of Ping Island Xiangjiang River

湘江干流運(yùn)量主要集中分布在衡陽(yáng)以下，衡陽(yáng)以下共有3個(gè)梯級(jí)，分別為大源渡樞紐、株洲樞紐和長(zhǎng)沙樞紐。2011年，大源渡和株洲船閘單向運(yùn)量已分別達(dá)到775×104、785 ×104t[3-4]，均已超過現(xiàn)有船閘設(shè)計(jì)單向通過能力，承擔(dān)著巨大的通航壓力；長(zhǎng)沙樞紐船閘于2012年10月通航，設(shè)計(jì)單向通過能力雙線為4 900×104t[5]。目前，湘江干流堵船事件主要集中在大源渡樞紐和株洲樞紐。

2 湘江船閘過壩貨運(yùn)量現(xiàn)狀

2011年大源渡過閘貨物總運(yùn)量929×104t，其中煤約14.8%、鋼材約1.8%、糧食(及木材鹵水)0.6%、集裝箱0.1%、建材約60%，其它22.7%。貨物流向以上水為主。2011年過閘上水貨物775×104t，主要是在株洲庫(kù)區(qū)內(nèi)開采的砂卵石運(yùn)往衡陽(yáng)。

2011年株洲過閘貨物總運(yùn)量891×104t，其中煤約15.5%、鋼材約0.6%、糧食(及木材鹵水)1%、集裝箱0.1%、建材約72.1%、其它10.7%。貨物流向以下水為主。2011年過閘下水貨物785×104t，主要是在株洲庫(kù)區(qū)內(nèi)開采的砂卵石運(yùn)往株洲，以及耒陽(yáng)煤碳運(yùn)往長(zhǎng)株潭等城市。

3 影響船閘通過能力因素分析

船閘通過能力是船閘設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),其影響因素多而復(fù)雜,共包括3大類因素，分別為船閘基礎(chǔ)設(shè)施條件、船閘運(yùn)營(yíng)條件和船閘管理因素[6]。

船閘基礎(chǔ)設(shè)施條件,包括船閘設(shè)計(jì)水頭和船閘級(jí)數(shù)線數(shù)和船閘總體布置、船閘輸水系統(tǒng)和閘室灌泄水時(shí)間、閘門型式和啟閉機(jī)啟閉時(shí)間、閘室的有效尺度、船閘引航道尺度及布置、靠船建筑物布置、航道通航水流條件等。

船閘運(yùn)營(yíng)條件,包括過閘船型船隊(duì)的類型和組成、船舶尺度、貨物載重量,過閘貨物的品種、批量、流向和不均衡性,船閘上下游航道的水流條件、跨河建筑物凈空凈寬、洪枯水停航期和減載天數(shù)等。

船閘調(diào)度和管理因素,主要包括船閘的運(yùn)行調(diào)度的策略和控制管理系統(tǒng),船員的駕駛技術(shù)熟練程度,管理人員的技術(shù)管理水平、船閘事故的處理能力,船閘檢修能力等。

筆者主要討論在湘江大源渡和株洲樞紐特有的基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)條件下，研究其影響船閘通過能力的因素，提出使船閘通過能力最大化的辦法。影響大源渡和株洲樞紐船閘通過能力的主要因素有以下4點(diǎn)。

3.1 船舶尺度不標(biāo)準(zhǔn)

湘江現(xiàn)有船舶尺度不標(biāo)準(zhǔn)主要體現(xiàn)在3個(gè)方面，一是型寬太寬，二是吃水太深，三是裝卸設(shè)備安裝極不規(guī)范。表2可以看出，以湘江1 000 t貨船為例，其型寬和吃水均嚴(yán)重超過了GB 50139—2004《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》[7]規(guī)定型寬10.8 m和吃水2.0～2.4 m的要求。而大源渡船閘和株洲船閘主要貨物是散貨建材砂卵石和煤炭，而絕大部分散貨船舶都安裝了皮帶運(yùn)輸機(jī)，且伸出船頭占用水域長(zhǎng)度20 m左右。目前，湘江船閘多年平均實(shí)際過閘閘室利用率在0.5左右，而全國(guó)船閘閘室平均利用率為0.5～0.7[8]，可以看出，湘江船閘閘室利用率在全國(guó)處于偏低的水平，可提高的空間還很大。

表2 湘江船型現(xiàn)狀Table 2 Xiangjiang ship status

3.2 運(yùn)量在時(shí)間分布上不均衡

內(nèi)河船舶到達(dá)船閘在某種程度上具有非常大的隨機(jī)性,或者說,通過航道某一點(diǎn)、某一斷面或某一條航道的船舶流量是一個(gè)隨機(jī)數(shù),不同時(shí)間、不同地點(diǎn)的船舶流量都是變化的。內(nèi)河船舶的這一特征使得船閘運(yùn)行時(shí)，時(shí)而堵船時(shí)而空閑。大源渡船閘和株洲船閘分別于2000年和2004年竣工通航，至今，運(yùn)量在時(shí)間分布上的特點(diǎn)主要特點(diǎn)是中洪水期、枯水期運(yùn)量大于洪水期，主要原因是在洪水期間，特別是5—7月湘江水位較高,挖砂船停止采砂，致使過閘運(yùn)量大量減少。

3.3 流量在空間分布上不均衡

船舶流量的大小與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、地域、物產(chǎn)、貨運(yùn)市場(chǎng)等多方面的因素有關(guān),它除了隨時(shí)間變化外還隨空間位置的不同而變化。就湘江而言，大源渡船閘上行貨運(yùn)量明顯大于下行，2011年，上行量占總運(yùn)量的83.6%，下行量占總運(yùn)量的16.4%。株洲船閘上行貨運(yùn)量明顯小于下行，2011年，上行量占總運(yùn)量的11.9%，下行量占總運(yùn)量的88.1%。主要原因?yàn)橥谏按性谥曛迾屑~庫(kù)區(qū)采砂，上行經(jīng)大源渡船閘運(yùn)至衡陽(yáng)；下行經(jīng)株洲船閘運(yùn)至株洲、長(zhǎng)沙。數(shù)據(jù)分析表明湘江船閘過閘流量極不均衡，也說明過閘船舶空載率非常之高。

3.4 自然條件的影響

近年來(lái)，受湘江流域降水量減少和湘江沿線工農(nóng)業(yè)及城市用水量的增加影響，致使枯水期時(shí)間延長(zhǎng)、枯水期水位下降嚴(yán)重。目前湘江干流衡陽(yáng)至株洲段航道維護(hù)水深只有2.0 m左右，而湘江現(xiàn)有船型普遍吃水偏深，導(dǎo)致枯水期的湘江干流航道的水深不足和礙航問題十分突出。

4 提高船閘通過能力方法

4.1 提高閘室利用率

4.1.1 船舶尺度大型化、標(biāo)準(zhǔn)化

加快船型大型化和標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程，以提高閘室面積利用率和一次過閘載重噸位為最終目標(biāo)，對(duì)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)湘江船型進(jìn)行全面詳細(xì)的評(píng)估，進(jìn)一步優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)船型主尺度系列(研究開發(fā)湘江船型)；同時(shí)，加大船型標(biāo)準(zhǔn)化推進(jìn)力度，提高湘江過閘船型標(biāo)準(zhǔn)化率，更好地挖掘湘江船閘的通航過閘潛力。

4.1.2 開發(fā)湘江船閘過閘運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)軟件

湘江船閘過閘運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)軟件就是以湘江的貨運(yùn)量、流量、流向、船型和船閘特點(diǎn)為基礎(chǔ)資料，對(duì)湘江船閘服務(wù)和作業(yè)水平進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，在待閘船舶隨機(jī)的情況，以尋找最優(yōu)過閘的組合方法，以最大噸位設(shè)計(jì)船舶過閘組合。

開發(fā)船閘過閘運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)軟件，尋找在特定服務(wù)水平情況下的船閘最大通過能力。增強(qiáng)運(yùn)行調(diào)度的計(jì)劃性和科學(xué)性，科學(xué)編排船舶過閘調(diào)度計(jì)劃，合理編制船舶的放行計(jì)劃，最大限度的利用閘室面積，使每個(gè)閘次盡可能多地利用閘室面積放行過閘船舶，減少船舶排隊(duì)待閘時(shí)間。

4.2 建立船閘運(yùn)行信息管理系統(tǒng)

建立船閘運(yùn)行信息管理系統(tǒng)可以從3個(gè)方面入手，一是建立湘江船閘管理網(wǎng)站。把船閘運(yùn)行管理信息如待閘船舶信息、船閘運(yùn)行信息、水文條件等實(shí)時(shí)在網(wǎng)站上同步發(fā)布。讓船主隨時(shí)了解船閘動(dòng)態(tài)以更好安排行程。二是建立過閘船主信息庫(kù)。收集所有過閘船主的信息，把船閘通行順暢、擁堵、枯水、洪水等重要信息定期對(duì)船主進(jìn)行電話或手機(jī)短息告知。三是建立航道遙測(cè)監(jiān)控管理中心。采用GPS定位技術(shù)實(shí)施船舶實(shí)時(shí)跟蹤、監(jiān)控、導(dǎo)航、航行秩序的管理,建立電子顯示與信息系統(tǒng)、電子數(shù)據(jù)交換技術(shù)、船舶交通服務(wù)等,建立船閘調(diào)度管理的智能交通系統(tǒng),以便大范圍的、全方位的實(shí)時(shí)高效地、合理地進(jìn)行過閘船舶的調(diào)度管理。

本方法可以讓船主合理安排船舶行駛行程，使到閘船舶概率更均衡，有效的解決船舶過閘在時(shí)間分布上不均衡、自然條件影響等因素造成的堵船。

4.3 加強(qiáng)船閘的運(yùn)行管理

船閘的運(yùn)行管理對(duì)船舶過閘效率有非常重要的影響，因此需要加強(qiáng)船舶過閘排隊(duì)的管理，增強(qiáng)船閘維修保養(yǎng)、船閘檢修能力,提高船閘的年通航時(shí)間等。

加強(qiáng)船閘服務(wù)的規(guī)范化，認(rèn)真分析船員從登記、接受調(diào)度指令、進(jìn)出船閘等一系列服務(wù)的流程，縮短每個(gè)環(huán)節(jié)的服務(wù)時(shí)間，從而使職工盡可能向船員提供高質(zhì)量的、標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)。

引出船閘市場(chǎng)管理模式，對(duì)職工制定激勵(lì)和考核方案，激發(fā)職工服務(wù)質(zhì)量提升的內(nèi)在動(dòng)力，充分調(diào)動(dòng)職工服務(wù)工作的主動(dòng)性，培養(yǎng)職工工作的責(zé)任心，以達(dá)到船閘船舶過閘效率最大化的效果。

5 結(jié) 論

1)通過深入分析湘江船閘通過能力現(xiàn)狀，研究影響船閘通過能力的因素，找出了限制船閘通過能力的4個(gè)主要原因。一是船舶尺度不標(biāo)準(zhǔn)，二是運(yùn)量在時(shí)間分布上不均衡，三是流量在空間分布上不均衡，四是自然條件的影響。

2)通過研究影響船閘通過能力的因素，充分地挖掘和開發(fā)船閘最大通過能力，為提高湘江河段船閘通過能力并解決滯航問題提供了3種可行的方法。一是提高閘室利用率，二是建立船閘運(yùn)行信息管理系統(tǒng)，三是加強(qiáng)船閘的運(yùn)行管理。

3)大源渡和株洲二線船閘工程正在做前期工作，在不久的將來(lái)會(huì)開工建設(shè)。但建成前的一段時(shí)期內(nèi)如何提高現(xiàn)有船閘的通過能力，緩解滯航堵航問題，是非常重要而必要的。并且研究成果可對(duì)二線船閘建成后的管理運(yùn)行提供一套可行的模式和經(jīng)驗(yàn)。

4)筆者的研究在提高湘江船閘通過能力方面提出了一些初步的和探索性的建議,仍有許多內(nèi)容值得進(jìn)一步進(jìn)行探討研究,寄望于在日后的研究工作中繼續(xù)探討并完善。

[1] 湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院.湘江2000噸級(jí)航道建設(shè)二期工程(衡陽(yáng)～株洲)工程可行性研究報(bào)告[R].長(zhǎng)沙:湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院,2013.

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[2] 湖南省交通運(yùn)輸廳.湖南省內(nèi)河水運(yùn)發(fā)展規(guī)劃[R].長(zhǎng)沙:湖南省交通運(yùn)輸廳,2011.

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[5] 湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院.湘江長(zhǎng)沙綜合樞紐兩階段施工圖設(shè)計(jì)[R].長(zhǎng)沙:湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院,2010.

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[6] 廖鵬.船閘通過能力研究[D].南京.河海大學(xué),2007.

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[8] 廖鵬,張瑋．船閘一次過閘平均噸位計(jì)算模型[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2010,40(1):207-212.

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