三峽樞紐礙航度測(cè)算及對(duì)策建議

蔣軍　付曉娜

【摘 要】 為定量評(píng)估三峽樞紐船舶通航狀況，引入“礙航度”概念，分析礙航度的影響因素，構(gòu)建由5個(gè)可量化指標(biāo)構(gòu)成的綜合評(píng)估指標(biāo)體系?；谀：C合評(píng)價(jià)法定量計(jì)算三峽樞紐2003―2014年的礙航度指標(biāo)，并繪制礙航指數(shù)曲線。結(jié)果顯示：2020年、2030年三峽樞紐礙航度可能將高達(dá)0.9、1.0；屆時(shí)，三峽壩區(qū)船舶積壓狀況將非常嚴(yán)重，從而導(dǎo)致船舶運(yùn)輸效率急劇下降，物流成本明顯提高。為此提出內(nèi)部挖潛、翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)和新建船閘等對(duì)策建議。

【關(guān)鍵詞】 三峽樞紐；指標(biāo)體系；礙航度；船閘；船舶交通流

0 引 言

當(dāng)前，制約長(zhǎng)江黃金水道建設(shè)的重要原因之一就是三峽樞紐的礙航問(wèn)題。三峽船閘是雙線五級(jí)連續(xù)船閘，自2003年6月16日試通航以來(lái)，總體運(yùn)行正常；但是，由于船閘實(shí)際運(yùn)行條件與設(shè)計(jì)運(yùn)行條件之間存在差距，運(yùn)行和管理中也出現(xiàn)了一些問(wèn)題，再加上近年來(lái)三峽過(guò)閘運(yùn)量不斷增加，導(dǎo)致三峽樞紐“瓶頸”現(xiàn)象日益突出。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年三峽船閘就超出了雙向1億t的設(shè)計(jì)通過(guò)能力，比預(yù)期提前了19年；2016年三峽船閘實(shí)際貨物通過(guò)量達(dá)到1.305億t，超出設(shè)計(jì)通過(guò)能力的30.5%。雙線船閘正常運(yùn)行時(shí)，船舶平均等閘時(shí)間為2～。在船閘流量超限、樞紐沖沙、旅游黃金周、船閘應(yīng)急搶修和計(jì)劃性停航修理等非正常運(yùn)行期間，曾出現(xiàn)800余艘船舶積壓的情況，這不僅給航運(yùn)企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)損失，還造成了較大的社會(huì)影響。近年來(lái)，隨著三峽大壩斷面貨運(yùn)通過(guò)量的迅猛增加，三峽樞紐礙航效應(yīng)愈加明顯。

目前，針對(duì)三峽樞紐礙航的定性研究較多，定量研究較少。為了定量評(píng)估三峽樞紐的船舶通航狀況，本文引入“礙航度”這個(gè)概念，在全面分析礙航影響因素的基礎(chǔ)上，構(gòu)建綜合評(píng)估指標(biāo)體系，運(yùn)用模糊綜合評(píng)判法，定量計(jì)算三峽樞紐歷年的礙航度，并繪制出礙航指數(shù)曲線，針對(duì)三峽樞紐的礙航狀況提出相應(yīng)的對(duì)策建議，以期給有關(guān)部門(mén)提供科學(xué)的決策參考。

1 礙航度的概念

1.1 定 義

礙航度是指在一定的通航環(huán)境下，航道、船閘、調(diào)度管理等非突發(fā)性因素對(duì)船舶通航的綜合影響程度，可以通過(guò)礙航指數(shù)來(lái)反映礙航度。

1.2 分 級(jí)

本文將礙航度的取值范圍定為0～1（見(jiàn)表1）：礙航度為1時(shí)，船舶完全不能通航，只能無(wú)限期等待或翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)；礙航度為0時(shí)，船舶可以無(wú)需等待，直接過(guò)閘；礙航度在0～1之間時(shí)，表示船舶可視具體情況等待過(guò)閘。

2 礙航度的影響因素

2.1 船閘利用率

從三峽船閘系統(tǒng)的總體角度考慮，船閘利用率越高，過(guò)閘貨運(yùn)量越大，越接近甚至超過(guò)船閘的設(shè)計(jì)通過(guò)能力，就會(huì)影響船舶過(guò)閘的順暢性，從而導(dǎo)致三峽壩區(qū)滯留船舶逐漸增加，船舶待閘時(shí)間明顯延長(zhǎng)。[1]

2.2 船閘通航調(diào)度水平

三峽和葛洲壩樞紐通航調(diào)度實(shí)行“統(tǒng)一調(diào)度、聯(lián)合運(yùn)行”的原則，船舶過(guò)閘執(zhí)行“一次申報(bào)、統(tǒng)一計(jì)劃、統(tǒng)一調(diào)度、分壩實(shí)施”的調(diào)度程序。船閘調(diào)度水平、引航技術(shù)水平以及應(yīng)急反應(yīng)速度是維持良好的水上交通秩序、確保船舶安全通航的重要條件。船閘調(diào)度管理水平越高，通航效率就越高，三峽樞紐的礙航程度就會(huì)相應(yīng)降低。船閘通航調(diào)度水平可細(xì)分為通信信息管理水平、調(diào)度人員技術(shù)水平、調(diào)度設(shè)備先進(jìn)水平等。

2.3 船舶交通流密度

交通量是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)水域中某一點(diǎn)的所有船舶的數(shù)量，交通密度是指單位面積內(nèi)船舶的數(shù)量。通常情況下，交通量越大，交通密度越大，在一定程度上反映所在水域中船舶交通的繁忙程度和風(fēng)險(xiǎn)程度。

2.4 船舶標(biāo)準(zhǔn)化水平

當(dāng)前，長(zhǎng)江航運(yùn)中的船舶存在平均噸位小、船型雜亂、標(biāo)準(zhǔn)化程度低的情形，部分船舶還存在技術(shù)狀況和安全性能較差的問(wèn)題，影響長(zhǎng)江航運(yùn)的整體競(jìng)爭(zhēng)力和服務(wù)效率。三峽工程蓄水后，川江航行條件和通航環(huán)境都得到了明顯改善。為提高三峽船閘的通過(guò)能力，保障船舶航行安全，避免船舶對(duì)庫(kù)區(qū)環(huán)境造成污染，迫切要求盡快提升船型標(biāo)準(zhǔn)化水平。一般來(lái)說(shuō)，過(guò)閘船舶標(biāo)準(zhǔn)化水平越高，通航效率就越高，船舶礙航程度就會(huì)相應(yīng)降低。

2.5 船閘停航檢修狀況

沖沙、設(shè)備檢修、例行保養(yǎng)、航道施工和海損事故等都會(huì)引起三峽船閘停航檢修，從而引起三峽壩區(qū)船舶滯留，導(dǎo)致礙航程度加劇；因此，要降低礙航度，就必須科學(xué)制訂船閘停航檢修方案，力爭(zhēng)將對(duì)正常通航的影響降到最低。

2.6 氣象水文災(zāi)害影響

當(dāng)發(fā)生大風(fēng)、濃霧、惡劣氣候等特殊氣象水文災(zāi)害時(shí)，考慮到安全問(wèn)題，三峽船閘會(huì)暫時(shí)關(guān)閉，導(dǎo)致船舶滯留。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)三峽船閘因大風(fēng)、大霧停航的時(shí)間明顯增加。

3 礙航度測(cè)算

3.1 礙航度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

確定影響礙航度的關(guān)鍵因素主要有壩區(qū)因素和船舶因素，且它們對(duì)礙航度的影響程度相近；特殊情況引起的停航性礙航，因存在突發(fā)性和暫時(shí)性，其影響程度較小。因此，本文構(gòu)建了三峽樞紐礙航度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并通過(guò)專家打分的方法計(jì)算得到各級(jí)指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重（見(jiàn)表2）。

3.2 礙航度評(píng)價(jià)指標(biāo)量化

為了將影響因素指標(biāo)合理量化，本文將各影響因素[2]定義如下：

（1）船閘利用率：年過(guò)閘貨運(yùn)量/船閘設(shè)計(jì)通過(guò)量；

（2）通航調(diào)度水平：年運(yùn)行閘次；

（3）船舶交通流密度：年通過(guò)船舶艘次；

（4）船舶標(biāo)準(zhǔn)化水平：年通航船舶標(biāo)準(zhǔn)化率；

（5）停航率：停航天數(shù)/365（包括檢修停航、歲修停航、度汛停航、意外事故停航、施工停航等）。

2003―2014年三峽船閘有關(guān)礙航指標(biāo)參數(shù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表3。

3.3 基于模糊綜合評(píng)價(jià)的三峽樞紐礙航度測(cè)算

3.3.1 確定隸屬函數(shù)

（1）船閘利用率 船閘利用率與年過(guò)閘貨運(yùn)量成正相關(guān)，年過(guò)閘貨運(yùn)量與礙航度成正相關(guān)。由于三峽船閘年設(shè)計(jì)通過(guò)能力為雙向1億t，因此，可用年過(guò)閘貨運(yùn)量與設(shè)計(jì)通過(guò)量的比值作為隸屬函數(shù)

uA（x）=

（2）通航調(diào)度水平 通航調(diào)度水平與年運(yùn)行閘次成正相關(guān)，年運(yùn)行閘次與礙航度成負(fù)相關(guān)。根據(jù)歷史最高和最低運(yùn)行閘次，將年運(yùn)行閘次約束為次，故通航調(diào)度水平的隸屬函數(shù)為

uB（x）=

（3）船舶交通流密度 船舶交通流密度與通過(guò)船舶艘數(shù)成正相關(guān)，通過(guò)船舶艘數(shù)與礙航度成正相關(guān)。根據(jù)歷史最高和最低通過(guò)船舶艘數(shù)，得到船舶交通流密度隸屬函數(shù)為

uC（x）=

（4）船舶標(biāo)準(zhǔn)化水平 船舶標(biāo)準(zhǔn)化水平與船舶標(biāo)準(zhǔn)化率成正相關(guān)，船舶標(biāo)準(zhǔn)化率與礙航度成負(fù)相關(guān)。最高標(biāo)準(zhǔn)化率為100%，故船舶標(biāo)準(zhǔn)化水平隸屬函數(shù)為

uD（x）=1 x

（5）停航率 停航率與礙航度成正相關(guān)，故通航率隸屬函數(shù)為

uE（x）=

根據(jù)各隸屬函數(shù)計(jì)算出5個(gè)礙航指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的不同隸屬度（見(jiàn)表4）。

3.3.2 確定模糊關(guān)系矩陣

R=

根據(jù)專家評(píng)價(jià)，各評(píng)價(jià)指標(biāo)在評(píng)判礙航度中占的權(quán)重為

A=（0.300 0.200 0.315 0.135 0.050）

3.3.3 測(cè)算結(jié)果

計(jì)算得到2003―2014年綜合評(píng)價(jià)礙航度為

B=AR=（0.343 2 0.613 8 0.523 9 0.523 8 0.528 9 0.504 2 0.509 7 0.592 5 0.611 0 0.484 4 0.508 3 0.4876）

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，繪制三峽樞紐歷年礙航指數(shù)曲線（見(jiàn)圖1）。

3.4 礙航度計(jì)算結(jié)果分析

從上述計(jì)算結(jié)果可以看出，2003―2014年礙航指數(shù)總體分布在0.5～0.7，對(duì)照礙航度的定義為“比較礙航，船舶待閘通航”。對(duì)運(yùn)輸時(shí)間要求較高的貨物，建議可以實(shí)施翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)。

從近幾年的計(jì)算數(shù)據(jù)來(lái)看，2010―2011年的礙航指數(shù)較高，礙航效應(yīng)也十分明顯。隨后，有關(guān)部門(mén)采取了一定措施，通航調(diào)度水平的提高使得之后幾年船閘運(yùn)行閘次大幅增加；通過(guò)沿江各地政府大力推動(dòng)，過(guò)閘船舶標(biāo)準(zhǔn)化水平顯著提高；我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，使得過(guò)壩貨運(yùn)需求增長(zhǎng)也逐漸放緩――最近幾年的礙航指數(shù)又略微降低，且趨于穩(wěn)定。

隨著三峽樞紐的通過(guò)能力越來(lái)越難以滿足貨運(yùn)需求，若不盡早采取對(duì)策，根據(jù)礙航指數(shù)曲線的變化趨勢(shì)，2020年、2030年三峽樞紐礙航度將可能分別高達(dá)0.9、1.0。屆時(shí)，三峽壩區(qū)船舶積壓狀況將非常嚴(yán)重，從而導(dǎo)致船舶運(yùn)輸效率急劇下降，物流成本明顯提高，將極大影響長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展戰(zhàn)略的順利實(shí)施，嚴(yán)重制約長(zhǎng)江沿江地區(qū)特別是長(zhǎng)江上游地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的健康發(fā)展。

4 對(duì)策建議

4.1 內(nèi)部挖潛

（1）加強(qiáng)監(jiān)管和控制力度 對(duì)船舶進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指揮和管控，緩解壩前積壓船舶的壓力；加大巡查力度，控制擬通過(guò)三峽大壩船舶的出港簽證；提醒港航企業(yè)合理安排作業(yè)和運(yùn)輸計(jì)劃；過(guò)閘船舶須遵循“重點(diǎn)優(yōu)先、先到先過(guò)、兼顧效率、合理調(diào)控”的原則，組織各管理部門(mén)及相關(guān)單位，加強(qiáng)溝通協(xié)調(diào)，強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管，優(yōu)化船閘調(diào)度，全力做好各項(xiàng)通航保障工作，確保長(zhǎng)江航運(yùn)安全、平穩(wěn)、有序。

（2）推進(jìn)過(guò)閘船型標(biāo)準(zhǔn)化 嚴(yán)格實(shí)施過(guò)閘船舶標(biāo)準(zhǔn)船型主尺度系列，加快推進(jìn)長(zhǎng)江干線老舊船舶拆解工作，落實(shí)老舊船舶拆解補(bǔ)貼；推進(jìn)川江及三峽庫(kù)區(qū)船型標(biāo)準(zhǔn)化示范項(xiàng)目建設(shè)，提高三峽船閘的通航效能，降低三峽船閘的礙航度。

（3）進(jìn)一步提高船舶進(jìn)閘和移泊效率 通過(guò)開(kāi)展船舶同步進(jìn)閘試驗(yàn)，制定管理細(xì)則，加強(qiáng)船員培訓(xùn)，優(yōu)化閘閥門(mén)啟閉機(jī)參數(shù)及輸水工藝、增設(shè)靠泊設(shè)施、同步進(jìn)閘和移泊、加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管等措施。

（4）優(yōu)化檢修時(shí)間，強(qiáng)化通航保障 利用春節(jié)后的運(yùn)輸?shù)景才糯l停航檢修，優(yōu)化施工組織，縮短停航檢修時(shí)間，提高船閘通航率；檢修期間，優(yōu)化客貨過(guò)壩運(yùn)輸組織，保障長(zhǎng)江全線通航，提高檢修期通過(guò)能力。

4.2 翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)

1998年，為應(yīng)對(duì)百年不遇的特大洪水，宜昌市秭歸縣茅坪鎮(zhèn)臨時(shí)客運(yùn)碼頭開(kāi)始進(jìn)行應(yīng)急翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)；后因載貨滾裝船的出現(xiàn)和三峽樞紐通航能力不足的限制，導(dǎo)致翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)成為常態(tài)。未來(lái)，隨著三峽斷面貨運(yùn)量的進(jìn)一步增加，在三峽樞紐新通道沒(méi)有建成之前，長(zhǎng)期翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)將成為必然選擇。為有效緩解三峽樞紐礙航，建議未來(lái)重點(diǎn)打造三峽樞紐長(zhǎng)期翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由壩上船舶運(yùn)輸、壩下船舶運(yùn)輸、宜昌秭歸翻壩物流園區(qū)、宜昌江南翻壩高速公路、宜昌紅花套翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)碼頭等子系統(tǒng)組成。

4.3 新建船閘

據(jù)預(yù)測(cè)，在不考慮翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)和升船機(jī)通過(guò)能力的情況下，三峽船閘現(xiàn)有通過(guò)能力將明顯不足，預(yù)計(jì)2020年和2030年分別欠缺萬(wàn)t和萬(wàn)t，比例分別為36.98%和55.59%。即使考慮升船機(jī)通航后約400萬(wàn)t的通過(guò)能力，也不能從根本上改變?nèi)龒{樞紐礙航的現(xiàn)狀，翻壩轉(zhuǎn)運(yùn)必定會(huì)增加通行時(shí)間和成本；因此，要徹底解決三峽樞紐的礙航問(wèn)題，必須盡快建設(shè)三峽樞紐新通道，啟動(dòng)第二船閘的規(guī)劃建設(shè)。

參考文獻(xiàn)：

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