長江口深水航道利用邊坡自然水深布標方案設(shè)計

李 鋒 黃 純

一、長江口深水航道利用邊坡自然水深工程概況

近年來，隨著上海國際航運中心建設(shè)的推進，長江口航道船舶通過量逐年增長，船舶大型化趨勢明顯，寬度超過40米的大型集裝箱船數(shù)量增長迅速，加上上海吳淞國際郵輪港開港后大型郵輪每年20%～50%的進出港增長率，大型郵輪與大型重載集裝箱船交會矛盾日趨突出，長江口深水航道寬度的不足嚴重制約著航道通航能力的提升。為解決這一矛盾，交通運輸部提出了利用深水航道邊坡解決船舶交會矛盾的方案，將深水航道與邊坡航道融合在一起，建設(shè)長江口復(fù)式航道。

目前，長江口12.5米深水航道全長92.2千米，寬350～400米，沿程共有4個轉(zhuǎn)折5個分段，按船舶進港方向分別為外航道、下航道、上航道、圓圓沙航道和內(nèi)航道［1]，如圖1所示。深水航道12.5米航槽底寬為350米，設(shè)標寬度500米，邊坡坡度為1：25～1：40?，F(xiàn)航道外側(cè)有100米寬度的邊坡水深條件較好，資料較全。其中，外航道和內(nèi)航道部分的邊坡水深都在11米以上，其他大部分水深在10米以上，只有小部分水域水深在9～10米之間。雖然邊坡水深并不維護，但近幾年來，這100米的邊坡水深基本上也都保持在9～12.5米，較為穩(wěn)定，因此，可以利用航道邊坡建設(shè)復(fù)式航道，如圖2所示。復(fù)式航道建成后，12.5米水深、350米寬的深水航道滿足較大吃水（10米以上）的船舶航行，其南北兩側(cè)100米寬的邊坡航道可供較小吃水（10米以下）的船舶航行，同時緩解交會寬度的壓力，尤其是對解決郵輪與集裝箱船的交會矛盾特別有效。

二、長江口復(fù)式航道航標配布存在的困難

長江口復(fù)式航道開通后，形成了深吃水船舶航道居中、淺吃水船舶航道分布在兩側(cè)的復(fù)雜通航局面。按照傳統(tǒng)的助航浮標布設(shè)方式，為保障船舶正確識別各自的通航航道，至少需要在中間深水航道兩側(cè)及左右兩邊外航道的外側(cè)布設(shè)4列浮標，由此帶來的問題有：

（1）中間深水航道兩側(cè)布設(shè)實體浮標成為新的礙航物。建設(shè)復(fù)式航道的目的是提高航道的利用效率，解決船舶交會的矛盾，但如果在中間深水航道兩側(cè)布設(shè)實體浮標，必將占用航道水域，不僅使得航道可用通航水域變窄，而且這些實體浮標位于長江口深水航道正中央，嚴重影響到船舶的航行安全。

圖1 長江口深水航道示意圖

圖2 長江口復(fù)式航道通航示意圖

（2）維護困難。在滿足效能的前提下，航標應(yīng)盡可能設(shè)置在便于進行日常維護管理的水域，尤其是固定標志，在其配布位置選擇時應(yīng)考慮便于維護所需的靠泊點。如果復(fù)式航道的中間深水航道兩側(cè)布設(shè)實體航標，一旦浮標出現(xiàn)移位、漂移等故障需要修復(fù)，航標船勢必會在施工作業(yè)時占用航道部分水域，嚴重影響到其他船舶的通航安全。

（3）側(cè)面標難以確定。長江口復(fù)式航道三個“通航分道”并列，按照《中國海區(qū)水上助航標志》《海區(qū)浮動助航標志配布規(guī)范》等規(guī)定，需要配布航標以標示航道邊線、轉(zhuǎn)向點、淺礁、淺灘及其他礙航物等的位置，但是，由于這三個“通航分道”之間沒有分隔帶，這就使得中間航道兩側(cè)側(cè)面標志無法確定。如果在中間深水航道兩側(cè)分別布設(shè)左側(cè)標和右側(cè)標（如圖3所示），雖然從中間深水航道通航船舶可以通過浮標辨識航道邊線，但從兩側(cè)淺水航道兩側(cè)的航道側(cè)面標就違反了《海區(qū)浮動助航標志配布規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定。

圖3 布設(shè)實體航標帶來的側(cè)面標志難以識別示意圖

三、長江口復(fù)式航道航標配布方案設(shè)計

從以上分析可以看出，如果在長江口復(fù)式航道按照傳統(tǒng)的方式配布航標，就會出現(xiàn)布標密度過大、維護困難、混淆駕引人員視覺的不良后果。因此，可以借助虛擬AIS航標這一新型助航標志來實現(xiàn)復(fù)式航道航標的布設(shè)。虛擬AIS航標是基于AIS網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生和發(fā)展的新型航標應(yīng)用技術(shù)，它是AIS與電子海圖顯示和信息系統(tǒng)（ECDIS）有機結(jié)合的產(chǎn)物，原理就是AIS將管理區(qū)域內(nèi)的航標信息實時動態(tài)地傳送給用戶（主要指船舶），并在ECDIS上顯示出來［2]。

1.虛擬AIS航標使用的基礎(chǔ)條件

按照SOLAS公約2002年修正案要求，所有在2002年7月1日或以后建造的大于300總噸從事國際航運的船舶、大于500總噸不從事國際航運的貨船和所有客船均須裝配AIS設(shè)備；所有于2002年7月1日前建造的從事國際航運的各類船舶必須在2003年7月1日到2008年7月1日前裝配AIS設(shè)備［3]。目前，長江口的AIS岸基能夠形成對該水域的連續(xù)覆蓋，這為拓展AIS功能、為船舶提供AIS高效的助航服務(wù)奠定了基礎(chǔ)，為虛擬AIS航標的應(yīng)用提供了技術(shù)支持。

2.虛擬AIS航標在我國的應(yīng)用

目前，虛擬航標在我國已廣泛應(yīng)用于應(yīng)急沉船標識，并且已經(jīng)開始應(yīng)用于航路的劃分、警戒區(qū)的設(shè)置等方面，如寧波-舟山港深水航路采用虛擬AIS航標來有效分割相反交通流，既有效地界定了通航分道、警戒區(qū)、環(huán)行道，又克服了實體航標礙航的缺點；古雷30萬噸級航道在航道起點及中部設(shè)置2座虛擬AIS航標（安全水域標），標示灣外航路軸線，指引船舶進入古雷航道；青島港利用虛擬AIS航標指示警戒區(qū)域；長江南京航道局在長江設(shè)置4座虛擬界限標。這些虛擬AIS航標的使用都有效地擴充了傳統(tǒng)航標的范疇，取得了非常好的效果，因此，合理使用和管理虛擬AIS航標，可以提供更加完善的助航服務(wù)。

3.“虛實結(jié)合”的長江口復(fù)式航道航標配布策略

結(jié)合長江口復(fù)式航道航標配布存在的問題及虛擬航標的優(yōu)點和在我國的實際應(yīng)用情況，對長江口復(fù)式航道采取“虛實結(jié)合”的航標配布方案，航標配布斷面示意圖見圖4。

圖4 長江口復(fù)式航道航標配布方案

采用“虛實結(jié)合”的長江口航標配布策略有以下優(yōu)點：

①航標布設(shè)容易，布設(shè)速度快：采用虛擬AIS航標，不需要拋設(shè)實體航標標，只需要系統(tǒng)管理員利用AIS基站，根據(jù)事先設(shè)計好的位置、航標類型等信息，在系統(tǒng)上直接設(shè)置即可。

②克服了采用傳統(tǒng)實體航標容易混淆的不足：目前，船舶雷達或ECDIS設(shè)備等助航設(shè)施一般是可以顯示虛擬航標的，因此，船舶在長江口航行時，從視覺上看，只有航道左側(cè)標和航道右側(cè)標兩列浮標，不會產(chǎn)生混淆，而在雷達或ECDIS上，除航道兩側(cè)的實體航標外，還可以顯示標識深水航道的虛擬AIS航標，因此，從雷達或者ECDIS上，又可以明顯地分辨出長江口復(fù)式航道的各個“通航分道”，不會給駕引人員造成混淆。

③虛擬AIS航標不會產(chǎn)生移位的問題：虛擬AIS航標是不存在物理航標的一種新型航標，是由AIS基站發(fā)送的數(shù)字信息，因此不受風流影響，不會產(chǎn)生移位現(xiàn)象，定位精度較高。

4.長江口復(fù)式航道航標配布方案

① 航標燈質(zhì)：對于實體航標，沿進港方向，航道側(cè)面標志燈光顏色為左紅右綠。燈質(zhì)分別按單閃、雙閃、三閃依次交替排列。航道轉(zhuǎn)彎處用快閃。

②航標平面布置：在航道底邊線外100米處設(shè)置航道側(cè)面燈浮標，并用虛擬AIS航標標示深水航道底邊線。在350米/400米（外段為400米，其余航段為350米）航道底寬邊界上設(shè)置虛擬AIS航標，發(fā)射性質(zhì)為航道側(cè)面標，設(shè)標寬度350米/400米。詳細的航標配布見圖5。

圖5 長江口復(fù)式航道航標配布示意圖

四、結(jié)語

傳統(tǒng)的視覺航標，如燈塔、浮標和立標等是使用最普遍、數(shù)量最多的助航設(shè)施，也是基本的助航手段，并且這種狀況將持續(xù)很長時間。但是，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，航標服務(wù)與電子信息技術(shù)的結(jié)合越來越緊密，助航服務(wù)的范圍得到擴展，通過利用先進的通信技術(shù)和計算機技術(shù)，為船舶提供便捷、高精度的助航服務(wù)，是航標現(xiàn)代化的發(fā)展方向。本文結(jié)合長江口復(fù)式航道建設(shè)，分析了助航浮標配布的難點，提出了“虛實集合”的航標配布策略和詳細的航標布設(shè)方案，以供同行在以后的類似工程建設(shè)中參考。

參考文獻：

［1]吳明華.長江口深水航道治理:目標12.5米［J].中國遠洋航務(wù),2006(11):10-11.

［2]馮嶸,葛智杰,孫一.基于AIS系統(tǒng)虛擬航標的海圖表示及航海應(yīng)用［J].天津航海,2014(4):11-11.

［3]譚智禮.AIS在VTS中的應(yīng)用［J].廣西大學(xué)學(xué)報:哲學(xué)社會科學(xué)版,2008,30(s2):163-164.