山體滑坡災(zāi)害險(xiǎn)情的水上交通管制模式

程志友,　王平義,　楊成渝,　王仕賢,　鄭　捷,　李亞玲

(1. 重慶交通大學(xué)水利水運(yùn)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 重慶 400074; 2. 武漢理工大學(xué)內(nèi)河航運(yùn)技術(shù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 湖北 武漢 430063; 3. 重慶交通大學(xué)航運(yùn)與船舶工程學(xué)院, 重慶 400074; 4. 重慶交通大學(xué)國(guó)家內(nèi)河航道整治工程技術(shù)研究中心, 重慶 400074; 5. 長(zhǎng)江海事局指揮中心, 湖北 武漢 430016; 6. 重慶海事局指揮中心, 重慶 401121; 7. 武漢理工大學(xué)交通學(xué)院, 湖北 武漢 430063)

不少內(nèi)河山區(qū)航道山體滑坡災(zāi)害多發(fā).大規(guī)?；麦w沖入航道,不僅破壞航道設(shè)施,其產(chǎn)生的巨型涌浪還將導(dǎo)致周圍船舶和浮動(dòng)設(shè)施的損毀.歷史上長(zhǎng)江三峽河道山體滑坡災(zāi)害頻發(fā).長(zhǎng)江三峽工程蓄水成庫(kù)后,兩岸山體滑坡風(fēng)險(xiǎn)更為嚴(yán)重.據(jù)調(diào)研了解,截至2014年7月三峽庫(kù)區(qū)范圍內(nèi)崩塌滑坡已達(dá)5 000多處.2015年6月,重慶巫山大寧河江東寺北岸(與長(zhǎng)江交匯處約200 m)突發(fā)大型滑坡,引發(fā)巨大涌浪,造成對(duì)岸21艘小型船舶(漁船、農(nóng)用船為主)翻沉,另有21艘靠泊船舶斷纜漂航.

文獻(xiàn)[1]采用zigbee技術(shù)構(gòu)建無線遙感網(wǎng)絡(luò),設(shè)計(jì)了基于恒阻大變形錨索吸收能量的滑坡破壞變形全程監(jiān)測(cè)系統(tǒng),并實(shí)現(xiàn)了滑坡的穩(wěn)定、次穩(wěn)定、近滑、臨滑的分級(jí)預(yù)警;文獻(xiàn)[2]通過比尺模型實(shí)驗(yàn)研究滑坡與其涌浪的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)表明波浪特征主要與滑坡體積和Froude系數(shù)有關(guān);文獻(xiàn)[3]通過物理模型實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步研究滑坡與其涌浪的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)表明涌浪流場(chǎng)不穩(wěn)定和呈非線性,并分析了4類波形特征;文獻(xiàn)[4]通過物理模型實(shí)驗(yàn)研究了三峽庫(kù)區(qū)兩個(gè)滑坡涌浪災(zāi)害案例,提出滑坡體滑入角、水深、滑入速度、幾何尺度、滑移量等與波形、波幅、波峰、波谷等涌浪特征參數(shù)之間的關(guān)系;文獻(xiàn)[5]基于重力相似和阻力相似準(zhǔn)則設(shè)計(jì)物理模型實(shí)驗(yàn)研究了峽谷形河道陡巖體滑坡對(duì)航道、水工建筑物和船舶的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)破壞,并以長(zhǎng)江三峽鏈子崖滑坡為實(shí)例,論證了峽谷型河道滑坡涌浪的主要特征,提出了涌浪估算的經(jīng)驗(yàn)公式;文獻(xiàn)[6-11]通過物理模型實(shí)驗(yàn)研究了山區(qū)河道型水庫(kù)滑坡涌浪特性,分析了涌浪對(duì)航道通航的影響和對(duì)船舶的破壞特征,并根據(jù)有關(guān)參數(shù)變化特征推導(dǎo)出山區(qū)河道港口碼頭及錨地建設(shè)的安全限制要求和船舶安全影響水域;文獻(xiàn)[12]在風(fēng)險(xiǎn)的經(jīng)典定義基礎(chǔ)上,進(jìn)一步細(xì)化風(fēng)險(xiǎn)定義為“風(fēng)險(xiǎn)值是威脅發(fā)生可能性、后果嚴(yán)重性和系統(tǒng)脆弱性的乘積”;文獻(xiàn)[13]根據(jù)山體滑坡海事風(fēng)險(xiǎn)的形成機(jī)制研究其三維測(cè)度方法,提出了以山體滑坡變形破壞階段、滑坡涌浪規(guī)模、涌浪損毀船舶的系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)綜合系數(shù)為測(cè)度指標(biāo)的海事風(fēng)險(xiǎn)評(píng)判模型,并通過實(shí)例說明該方法及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)判模型的應(yīng)用.可見有關(guān)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀主要集中在山體滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警、涌浪特性及其對(duì)航運(yùn)破壞上,暫未發(fā)現(xiàn)山體滑坡災(zāi)害水上交通管制的相關(guān)研究.

由于山體滑坡及其涌浪形成機(jī)制及作用機(jī)理極為復(fù)雜,論文僅以大中規(guī)模劇動(dòng)式巖土混合體滑坡[14]及其涌浪為對(duì)象,研究山體滑坡災(zāi)害海事風(fēng)險(xiǎn)演變特性的水上交通管制模式,為出現(xiàn)山體滑坡災(zāi)害險(xiǎn)情的水上交通管制實(shí)踐提供理論參考.

1　滑坡涌浪災(zāi)害的海事風(fēng)險(xiǎn)演變特性

1.1　山體滑坡災(zāi)害的發(fā)生機(jī)制

本身不利的力學(xué)條件和環(huán)境外力誘發(fā)是形成山體邊坡失穩(wěn)滑移的主要因素.航道兩側(cè)滑坡隱患體失穩(wěn)滑移不僅與其內(nèi)部動(dòng)力作用有關(guān),還與雨水沖淋、河水漲落沖刷、地質(zhì)震動(dòng)等環(huán)境外力誘發(fā)因素有關(guān)[8,15-18].

1.2　山體滑坡的變形破壞演變過程

文獻(xiàn)[8,13,18-20]和課題組實(shí)地調(diào)研結(jié)論表明,在不考慮人為干預(yù)條件下山體滑坡破壞變形可分為3個(gè)變化時(shí)期,即蠕動(dòng)變化時(shí)期、勻速發(fā)展時(shí)期和加速發(fā)展時(shí)期.根據(jù)滑坡監(jiān)測(cè)需要,加速發(fā)展時(shí)期又細(xì)分為初加速、中加速、臨破壞3個(gè)變形過程.初加速階段破壞變形明顯,數(shù)月內(nèi)大規(guī)?；频母怕瘦^大;中加速階段臨滑前兆顯現(xiàn),幾天或數(shù)周內(nèi)大規(guī)模滑移的概率大;臨破壞階段臨滑征兆顯著,數(shù)小時(shí)或當(dāng)天內(nèi)大規(guī)?；频母怕屎艽骩13,18-20].

1.3　山體滑坡滑移的演進(jìn)特征

據(jù)文獻(xiàn)[8,14]和實(shí)地調(diào)研了解,發(fā)展演變的滑坡隱患體在滑移前可能有兩種演進(jìn)結(jié)果:一種是連續(xù)演進(jìn)而滑移,即在內(nèi)部動(dòng)力作用或環(huán)境外力因素影響下滑移;另一種是在發(fā)展演變進(jìn)程中得到緩解,即可能得到了有利的自然環(huán)境作用條件、局部滑移調(diào)整以致改善了力學(xué)綜合作用條件或經(jīng)人為修復(fù)干預(yù)而得到緩解,但在一定條件下可能反復(fù)發(fā)展.

1.4　滑坡涌浪特性及其破壞特征

滑坡涌浪特性與滑坡體幾何尺度、土力學(xué)性質(zhì)、滑移時(shí)運(yùn)動(dòng)速度、流固耦合特性、航道幾何形態(tài)及水流特性等因素相關(guān)[8,13-14,21-22].由于滑坡涌浪形成與作用機(jī)制十分復(fù)雜,基于最不利原則,論文主要考慮山體滑坡規(guī)模與涌浪規(guī)模相一致,且在相同通航環(huán)境條件下對(duì)船舶及浮動(dòng)設(shè)施造成相應(yīng)等級(jí)的危害.

重慶交通大學(xué)通過水工物理模型進(jìn)行了大量以破碎巖石為主的劇動(dòng)型山體滑坡實(shí)驗(yàn),并分析了滑坡涌浪特性及其對(duì)航道通航的影響,得到了基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的有關(guān)研究成果.

(1) 涌浪波高

文獻(xiàn)[9]表明,滑坡涌浪首浪高度與臨滑水深、滑坡體入水角度、滑坡的厚度及寬度有關(guān),涌浪沿程波高與首浪高度、涌浪的傳播距離有關(guān),即與臨滑水深、滑坡體入水角度、滑坡的厚度及寬度、傳播距離有關(guān),并給出了涌浪首浪高度和沿程波高的經(jīng)驗(yàn)公式.

(2) 涌浪破壞能力

山體滑坡涌浪破壞河道中船舶及浮動(dòng)設(shè)施,主要表現(xiàn)為涌浪力矩?fù)p毀船舶穩(wěn)性及浮動(dòng)設(shè)施的位置穩(wěn)定性而使其失穩(wěn)翻沉,巨型涌浪破壞船舶及浮動(dòng)設(shè)施的浮性而使其浸水沉沒[13].

1.5　山體滑坡災(zāi)害的海事風(fēng)險(xiǎn)研判

(1) 山體滑坡災(zāi)害海事風(fēng)險(xiǎn)的基本定義

根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)的基本定義,山體滑坡災(zāi)害海事風(fēng)險(xiǎn)為[13]

R=PC,

(1)

式中:

P為山體滑坡的發(fā)生概率;

C為滑坡涌浪損毀船舶及浮動(dòng)設(shè)施的可能后果.

(2) 山體滑坡災(zāi)害發(fā)生概率的研判要素

劇動(dòng)式山體滑坡的發(fā)生概率主要由滑坡體的變形破壞階段決定,同時(shí)受河水沖刷、雨水沖淋、地質(zhì)震動(dòng)等外力誘發(fā)要素影響[8,13,16,18,20].借助文獻(xiàn)[12]的風(fēng)險(xiǎn)概率表達(dá)思想和文獻(xiàn)[13,23]的風(fēng)險(xiǎn)概率表達(dá)方式,山體滑坡的發(fā)生概率為

P=P1E1,

(2)

式中:

P1為山體滑坡在各變形破壞階段的發(fā)生概率;

E1為環(huán)境外力誘發(fā)要素(河水沖刷、雨水沖淋、地質(zhì)震動(dòng)等)對(duì)山體滑坡發(fā)生概率的影響系數(shù),簡(jiǎn)稱環(huán)境外力誘發(fā)系數(shù).

(3) 滑坡涌浪損毀船舶及浮動(dòng)設(shè)施的危害后果的研判要素

滑坡涌浪損毀船舶及浮動(dòng)設(shè)施的危害后果主要與滑坡涌浪規(guī)模有關(guān),同時(shí)還受船舶及浮動(dòng)設(shè)施避險(xiǎn)時(shí)的通航環(huán)境條件等因素影響[13,20,24].

由于滑坡涌浪損毀船舶及浮動(dòng)設(shè)施的可能后果受多種因素制約影響,論文僅考慮水上交通管制所關(guān)切的主要因素,即考慮滑坡涌浪損毀船舶及浮動(dòng)設(shè)施的可能后果主要與滑坡涌浪規(guī)模有關(guān),同時(shí)還受船舶及浮動(dòng)設(shè)施避險(xiǎn)時(shí)的通航環(huán)境條件影響制約.借助文獻(xiàn)[12]的風(fēng)險(xiǎn)危害后果表達(dá)思想和文獻(xiàn)[13,23]的風(fēng)險(xiǎn)危害后果表達(dá)方式,滑坡涌浪損毀船舶及浮動(dòng)設(shè)施的可能后果可表達(dá)為

C=C1N1,

(3)

式中:

C1為滑坡涌浪規(guī)模;

N1為通航環(huán)境條件(夜間、低能見度、不利風(fēng)流因素等)對(duì)船舶及浮動(dòng)設(shè)施避險(xiǎn)能力的影響制約系數(shù),簡(jiǎn)稱通航環(huán)境條件制約系數(shù).

(4) 山體滑坡災(zāi)害海事風(fēng)險(xiǎn)的研判要素

由式(1)、(2)、(3)可得山體滑坡災(zāi)害的海事風(fēng)險(xiǎn)為

R=P1E1C1N1.

(4)

式(4)與文獻(xiàn)[12]的風(fēng)險(xiǎn)表達(dá)思想及文獻(xiàn)[13,23]的風(fēng)險(xiǎn)表達(dá)方式相一致,也與山體滑坡災(zāi)害水上交通管制實(shí)踐所考量的要素相一致.

2　山體滑坡災(zāi)害的水上交通管制模式

2.1　山體滑坡海事風(fēng)險(xiǎn)特性對(duì)水上交通管制的影響

地質(zhì)勘查部門預(yù)報(bào)主要給出有關(guān)滑坡發(fā)生概率的預(yù)警建議,而不會(huì)給出確定性的預(yù)報(bào)結(jié)論.盡可能降低滑坡涌浪災(zāi)害造成的海事風(fēng)險(xiǎn)和適當(dāng)保護(hù)航道通航效率是海事管理部門實(shí)施水上交通管制要解決的主要問題.因此,科學(xué)研判山體滑坡災(zāi)害的海事風(fēng)險(xiǎn)演變特性,研究設(shè)計(jì)針對(duì)性的水上交通管制模式是實(shí)施水上交通管制要解決的關(guān)鍵問題.

2.2　水上交通管制模式設(shè)計(jì)分析

2.2.1水上交通管制模式

論文探討的水上交通管制模式主要包括水上交通管制的形式和水上交通管制的限航等級(jí)兩大要素.

(1) 水上交通管制形式分析

水上交通管制的形式應(yīng)與山體滑坡發(fā)生概率相對(duì)應(yīng).當(dāng)山體滑坡發(fā)生概率較高時(shí),采取管制程度較嚴(yán)格的水上交通管制形式;當(dāng)山體滑坡發(fā)生概率較低時(shí),采取管制程度較低的水上交通管制形式[13].

水上交通管制形式主要有禁航、限制性通航、戒備性通航等[25].視限制形式限制性通航主要有限時(shí)通航、限定船舶通航、限定通航.

(2) 水上交通管制的限航等級(jí)分析

水上交通管制的限航等級(jí)應(yīng)與山體滑坡災(zāi)害海事風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重程度相對(duì)應(yīng).當(dāng)山體滑坡災(zāi)害海事風(fēng)險(xiǎn)較高時(shí),采取管制程度較高的限航等級(jí);當(dāng)海事風(fēng)險(xiǎn)較低時(shí),采取管制程度較低的限航等級(jí).

限航等級(jí)主要表現(xiàn)在限航水域范圍和限航船舶對(duì)象層次上,也可體現(xiàn)在限航時(shí)間或通航形式上.

2.2.2水上交通管制模式與山體滑坡災(zāi)害海事風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系式

為了降低山體滑坡險(xiǎn)情水域的船舶安全風(fēng)險(xiǎn)同時(shí)又適當(dāng)保護(hù)水域通航效率,設(shè)計(jì)水上交通管制模式要考慮3個(gè)方面:

(1) 水上交通管制的形式要與山體滑坡發(fā)生概率相對(duì)應(yīng),以使交通管制的通航安全保障功能與管制影響依據(jù)實(shí)際需求而得到合理優(yōu)化;

(2) 水上交通管制的限航等級(jí)要與山體滑坡災(zāi)害海事風(fēng)險(xiǎn)程度相對(duì)應(yīng),以合理控制限航水域范圍、限航船舶對(duì)象及限航時(shí)間,以避免因盲目限航對(duì)船舶營(yíng)運(yùn)活動(dòng)造成不必要的干擾;

(3) 水上交通管制模式整體上要與山體滑坡海事風(fēng)險(xiǎn)演變特性相適應(yīng),以使交通管制的通航安全保障與效率維持功能從時(shí)效上能適應(yīng)山體滑坡海事風(fēng)險(xiǎn)變化的要求.

根據(jù)式(4)及上述水上交通管制模式設(shè)計(jì)構(gòu)想,提出水上交通管制模式與山體滑坡災(zāi)害海事風(fēng)險(xiǎn)研判要素的關(guān)系式為

(5)

式中：

J1(x)為水上交通管制形式的函數(shù),為等級(jí)量化數(shù)據(jù);

x為交通管制形式,通常為等級(jí)量化數(shù)據(jù),分為正常通航、戒備性通航、限制性通航、禁航 4級(jí);

J2(m)為限航等級(jí)的函數(shù),為等級(jí)量化數(shù)據(jù);

m為限航等級(jí),為等級(jí)量化參數(shù),分為要求所有船舶保持戒備航行、限制高風(fēng)險(xiǎn)船舶通過或限時(shí)通航及限定通航形式、限制一切船舶通過、限制一切船舶通過且要求浮動(dòng)設(shè)施及(或)人員撤離 4級(jí);

f1(t,e)為山體滑坡災(zāi)害發(fā)生概率的研判函數(shù),為發(fā)生概率P的等級(jí)量化數(shù)據(jù)或百分比數(shù)據(jù);

f2(t,e,n,s)為山體滑坡災(zāi)害海事風(fēng)險(xiǎn)的研判函數(shù),為綜合風(fēng)險(xiǎn)R的等級(jí)量化數(shù)據(jù);

t為滑坡體變形破壞的發(fā)展階段,分為初加速發(fā)展階段、中加速階段、臨破壞階段、滑坡險(xiǎn)情緩解階段,為等級(jí)量化數(shù)據(jù),可由GPS、全站型電子速測(cè)儀等手段監(jiān)測(cè)滑坡位移獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，并用滑坡滑動(dòng)的變形速率指標(biāo)判定;

e為環(huán)境外力誘發(fā)因素,主要有河水沖刷、雨水沖淋、地質(zhì)震動(dòng)等因素,為等級(jí)量化數(shù)據(jù);

n為通航環(huán)境條件制約因素,主要有夜間、能見度不良、不利風(fēng)流條件等因素,為等級(jí)量化數(shù)據(jù);

s為滑坡涌浪規(guī)模,為等級(jí)量化數(shù)據(jù),主要與滑坡體形狀參數(shù)、臨滑水深、滑移時(shí)運(yùn)動(dòng)速度、航道幾何形態(tài)及地形條件等要素有關(guān).

2.3　水上交通管制模式設(shè)計(jì)

結(jié)合上述分析和山體滑坡災(zāi)害水上交通管制實(shí)踐做法,設(shè)計(jì)基于山體滑坡災(zāi)害海事風(fēng)險(xiǎn)演變特性的水上交通管制模式基本結(jié)構(gòu)，交通管制模式具體設(shè)計(jì)還需結(jié)合實(shí)際情況綜合確定，其設(shè)計(jì)分析過程如下：

(1) 根據(jù)滑坡變形破壞階段t和環(huán)境外力誘發(fā)因素e的實(shí)際情況,對(duì)P1和E1進(jìn)行賦值,由式(2)計(jì)算山體滑坡的發(fā)生概率P；

(2) 根據(jù)滑坡涌浪規(guī)模s和通航環(huán)境條件制約因素n的實(shí)際情況,對(duì)C1和N1進(jìn)行賦值,由式(3)計(jì)算滑坡涌浪損毀船舶的可能后果C；

(3) 在上述基礎(chǔ)上,由式(1)或式(4)計(jì)算山體滑坡災(zāi)害海事風(fēng)險(xiǎn)R；

(4) 根據(jù)式(4)和式(5)的對(duì)應(yīng)物理意義,由P和R綜合確定交通管制模式,交通管制模式中的交通管制形式x主要由P決定,交通管制模式中的限航等級(jí)m主要由R決定.

3　案例分析

長(zhǎng)江上游巫山干井子滑坡位于長(zhǎng)江上游里程160～165 km,長(zhǎng)江巫峽南岸.經(jīng)初步研判滑坡隱患體超過1 ×106m3、高程140～370 m,強(qiáng)變形區(qū)滑坡隱患體約 2×105m3、高程140～240 m,初步考慮為劇動(dòng)式山體(以破碎巖石為主)滑坡.2015年6月底至7月初,三峽庫(kù)區(qū)處于放水末期,由于水位下落航道兩側(cè)邊坡逐漸露出水面,期間存在大雨沖淋現(xiàn)象,地質(zhì)勘查部門發(fā)出滑坡險(xiǎn)情黃色預(yù)警,長(zhǎng)江海事管理部門曾多次研討實(shí)施交通管制.

(1) 涌浪傳播估算

考慮到滑坡隱患體超過1×106m3、強(qiáng)變形區(qū)滑坡隱患體約2×105m3、高程140～240 m,為避免造成過度交通管制,僅以強(qiáng)變形區(qū)估算涌浪首浪高度和限制波高下的傳播距離，結(jié)合實(shí)地調(diào)研及有關(guān)數(shù)據(jù)估測(cè)強(qiáng)變形區(qū)滑移體的縱深長(zhǎng)約80 m、寬度約 65 m、厚度約40 m、入滑角60°(轉(zhuǎn)換為弧度計(jì)算)、河道實(shí)際水深約120 m.

涌浪傳播有多種經(jīng)驗(yàn)公式估算,論文借用文獻(xiàn)[9]中有關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式推算出涌浪首浪波高為7.46 m.由船舶限制波高0.5 m作為沿程波高的限制值[9],由文獻(xiàn)[9]中經(jīng)驗(yàn)公式推算涌浪傳播距離為3 698 m.

(2) 滑坡險(xiǎn)情研判和參數(shù)取值

① 滑坡位移監(jiān)測(cè)與變形破壞階段研判

根據(jù)向地質(zhì)部門調(diào)研所獲得的滑坡位移GPS監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),發(fā)布預(yù)警前水平方向30、20、10 d平均變形速率分別約1.5、1.7、2.0 mm/d,經(jīng)計(jì)算該滑坡體水平方向10 d平均變形速率增大，同時(shí)結(jié)合該滑坡體后緣垂直方向整體位移變形觀測(cè)及宏觀征兆觀察,初步判斷該滑坡體開始進(jìn)入中加速變形破壞階段,此時(shí)P1=0.4.

② 環(huán)境誘發(fā)因素研判

由于庫(kù)區(qū)水位下落,河水對(duì)航道兩側(cè)邊坡形成浸泡沖刷作用,此時(shí)E1=1.5.

期間存在強(qiáng)降雨,也對(duì)邊坡形成沖刷影響,故環(huán)境誘發(fā)因素考慮滑坡體受庫(kù)區(qū)水位下落沖刷和雨水沖刷雙重作用,此時(shí)E1=1.8.

③ 滑坡涌浪規(guī)模研判

將估算的初始涌浪波高與《海洋調(diào)查規(guī)范》規(guī)定的浪高等級(jí)進(jìn)行參考對(duì)比，同時(shí)參考滑坡規(guī)模的等級(jí)[26],初步判定該滑坡可能造成大中規(guī)?；掠坷?此時(shí)C1=2.5.

④ 船舶避險(xiǎn)的通航環(huán)境限制條件研判

該水域期間曾間斷出現(xiàn)過低能見度現(xiàn)象,期間無明顯的不利風(fēng)流條件.由于考慮夜間和低能見度情形下通航的可能性,故船舶避險(xiǎn)的通航環(huán)境條件主要考慮夜間及低能見度影響.通航環(huán)境限制條件中,正常條件及夜間N1=1.2,能見度不良時(shí)N1=1.5.

根據(jù)該滑坡監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料數(shù)據(jù)比較確定各參數(shù)取值的等級(jí)量化區(qū)間;根據(jù)該滑坡監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、有關(guān)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)及專家評(píng)分結(jié)論綜合對(duì)比,確定各參數(shù)的取值，見表1.

(3) 海事風(fēng)險(xiǎn)研判

① 庫(kù)區(qū)水位漲落沖刷過程

當(dāng)處于庫(kù)區(qū)水位漲落沖刷過程時(shí),由式(2)可計(jì)算P=0.6；

當(dāng)通航環(huán)境限制條件為正常條件及夜間時(shí),由式(4)可計(jì)算R=1.80；

當(dāng)通航環(huán)境限制條件為能見度不良時(shí),由式(4)可計(jì)算R=2.25.

② 庫(kù)區(qū)水位漲落沖刷與大雨沖淋并存過程

當(dāng)處于庫(kù)區(qū)水位漲落沖刷與大雨沖淋并存過程時(shí),由式(2)可計(jì)算P=0.72；

當(dāng)通航環(huán)境限制條件為正常條件及夜間時(shí),由式(4)可計(jì)算R=2.16；

當(dāng)通航環(huán)境限制條件為能見度不良時(shí),由式(4)可計(jì)算R=2.70.

(4) 交通管制模式與海事風(fēng)險(xiǎn)研判要素的對(duì)應(yīng)關(guān)系分析

根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料、水上交通管制實(shí)踐資料比較及專家經(jīng)驗(yàn)評(píng)判,確定交通管制模式與海事風(fēng)險(xiǎn)研判要素對(duì)應(yīng)關(guān)系見表2.

(5) 水上交通管制模式設(shè)計(jì)

在上述計(jì)算分析基礎(chǔ)上,由式(4)、(5)的對(duì)應(yīng)物理意義,并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及地質(zhì)勘查部門預(yù)警建議,設(shè)計(jì)水上交通管制模式.

① 庫(kù)區(qū)水位漲落沖刷過程

當(dāng)通航環(huán)境限制條件為正常條件及夜間時(shí),交通管制模式設(shè)計(jì)中交通管制形式為戒備性通航,限航等級(jí)為要求船舶保持戒備航行；

當(dāng)通航環(huán)境限制條件為能見度不良時(shí),交通管制模式設(shè)計(jì)中交通管制形式為限制性通航,限航等級(jí)為限定通航形式(實(shí)施雙向單線通航或單向通航).

② 庫(kù)區(qū)水位漲落沖刷與大雨沖淋并存過程

當(dāng)通航環(huán)境限制條件為正常條件及夜間時(shí),交通管制模式設(shè)計(jì)中交通管制形式為限制性通航,限航等級(jí)為禁止客船、危險(xiǎn)品船等高風(fēng)險(xiǎn)船舶通過，同時(shí)禁止船舶夜間通航；

當(dāng)通航環(huán)境限制條件為能見度不良時(shí),交通管制模式設(shè)計(jì)中交通管制形式為禁航,限航等級(jí)為禁止一切船舶通過.

表1　參數(shù)等級(jí)量化與取值區(qū)間Tab.1　Value interval and rank of parameter

表2　交通管制模式與海事風(fēng)險(xiǎn)研判要素的對(duì)應(yīng)關(guān)系Tab.2　Relationship between maritime risk and waterway traffic control mode

(6) 防控海事災(zāi)害的交通管制對(duì)策

① 交通管制模式

為防控滑坡可能造成的海事災(zāi)害,根據(jù)對(duì)該滑坡體的海事風(fēng)險(xiǎn)研判結(jié)論并結(jié)合地質(zhì)部門的滑坡位移GPS監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及預(yù)警建議,分環(huán)境外力誘發(fā)因素及通航環(huán)境條件情形實(shí)施不同管制形式及限航等級(jí)的水上交通管制措施,參見本節(jié)上述分析中的“(5) 水上交通管制模式設(shè)計(jì)”.

② 交通管制水域范圍

以涌浪在0.5 m限制波高下的傳播距離為交通管制水域范圍[9],即得最小交通管制水域范圍為3.698 km.為防控滑坡涌浪可能造成的海事災(zāi)害,結(jié)合水道實(shí)際情況,以長(zhǎng)江干線神女溪(長(zhǎng)江上游航道里程155 km)至巫山長(zhǎng)江大橋(長(zhǎng)江上游航道里程169 km)共14 km水域?yàn)榻煌ü苤扑蚍秶?即滑坡體上下游各7 km水域.

③ 交通管制對(duì)象要求

船舶當(dāng)被允許通過交通管制水域時(shí),應(yīng)密切關(guān)注滑坡體水域航道、航標(biāo)的調(diào)整,盡量遠(yuǎn)離滑坡體一側(cè)航行.

(7) 交通管制模式的效果評(píng)價(jià)

論文的風(fēng)險(xiǎn)研判與地質(zhì)勘查部門預(yù)警意見及海事管理部門交通管制決策考慮基本一致,本文設(shè)計(jì)的水上交通管制模式與海事管理部門的分階段(庫(kù)區(qū)水位下落沖刷、大雨沖淋)、分情形(夜間、能見度不良)、分船舶對(duì)象實(shí)施交通管制相符合.

4　結(jié)　論

在歸納分析山體滑坡災(zāi)害發(fā)生概率和綜合海事風(fēng)險(xiǎn)研判基礎(chǔ)上研究提出了以交通管制形式和限航等級(jí)為要素的水上交通管制模式，使用實(shí)踐案例對(duì)水上交通管制模式設(shè)計(jì)進(jìn)行了驗(yàn)證分析,得到如下結(jié)論：(1) 山體滑坡災(zāi)害發(fā)生概率和綜合海事風(fēng)險(xiǎn)的研判是水上交通管制模式設(shè)計(jì)考慮的關(guān)鍵因素;(2) 水上交通管制模式設(shè)計(jì)中,交通管制形式應(yīng)與山體滑坡災(zāi)害發(fā)生概率相適應(yīng),限航等級(jí)應(yīng)與山體滑坡災(zāi)害海事綜合風(fēng)險(xiǎn)相適應(yīng);(3) 結(jié)合實(shí)際情況綜合確定的水上交通管制模式能合理降低滑坡涌浪災(zāi)害造成的海事風(fēng)險(xiǎn)和適當(dāng)保護(hù)航道通航效率.

致謝:重慶市教委科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目(kj1400318)和內(nèi)河航運(yùn)技術(shù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金(NHHY2015001)資助.