三峽危險貨物過閘運輸現(xiàn)狀分析及通過量預(yù)測

許 鵬，何興昌，郭 濤，陳淑楣，王廣瑩，劉 展

(1.長江航運發(fā)展研究中心，湖北 武漢430014；2.長江航務(wù)管理局，湖北 武漢430014)

自三峽船閘2003年通航以來，長江航運發(fā)展迅猛，三峽過壩貨物通過量呈爆發(fā)式增長，年均增長達(dá)15.9%，對長江經(jīng)濟帶經(jīng)濟社會快速發(fā)展發(fā)揮了巨大的促進和推動作用[1]。與此同時隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，長江經(jīng)濟帶沿線省市石油、天然氣及其制品等工業(yè)消費品的需求快速增長，帶來了三峽過閘危險貨物通過量和船舶數(shù)量的快速增加[2]。截至2020年三峽過閘危險貨物通過量已達(dá)979萬t，2007以來年均增長超過20%，年過閘船舶也已達(dá)5 800艘次，長江航運已逐漸成為我國東西部危險貨物運輸?shù)闹饕绞?，三峽船閘也已成為我國東西部危險貨物運輸?shù)谋亟?jīng)通道。

三峽船閘是長江航運的關(guān)鍵節(jié)點，對長江經(jīng)濟帶經(jīng)濟社會發(fā)展的發(fā)揮著重要支撐作用[3]，加之三峽河段具有政治敏感度高、安全風(fēng)險度高、民生關(guān)聯(lián)度高和社會關(guān)注度高的“四高”特征。隨著三峽過閘危險貨物通過量的逐年攀升，過閘危險貨物運輸安全已越來越引起社會各界的關(guān)注。近年來國內(nèi)外學(xué)者[4-7]對三峽危險貨物過閘運輸情況開展了一些宏觀定性分析研究，但卻缺乏針對過閘危險貨物運輸特征和通過量預(yù)測等問題較全面、深入的研究。如何全面系統(tǒng)闡述現(xiàn)行過閘危險貨物分類、管理流程及管理措施，對危險貨物過閘運輸特征進行多維度定性定量分析，并在此基礎(chǔ)上對未來過閘危險貨物通過量變化趨勢進行預(yù)測是十分必要和迫切的。本文成果不僅可為國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者研究三峽危險貨物過閘問題提供重要的技術(shù)參考，還可為相關(guān)管理部門科學(xué)認(rèn)識三峽過閘危險貨物運輸現(xiàn)狀和載運危險貨物船舶過閘管理提供技術(shù)支撐。

1 三峽過閘危險貨物分類及載運危險貨物船舶過閘管理現(xiàn)狀

1.1 過閘危險貨物分類

根據(jù)《危險貨物分類和品名編號》[8]，危險貨物是指具有爆炸、易燃、毒害、感染、腐蝕、放射性等危險特性，在運輸、儲存、生產(chǎn)、經(jīng)營、使用和處置中，容易造成人身傷亡、財產(chǎn)損毀或環(huán)境污染而需要特別防護的物質(zhì)和物品。根據(jù)危險貨物形態(tài)和運輸方式，三峽過閘危險貨物分為散裝和包裝2大類[9]。根據(jù)危險貨物的危險程度，三峽過閘危險貨物分為一級和二級危險貨物，在原國標(biāo)品名編號中，后3位數(shù)字小于等于500的為一級危險貨物，大于500的為二級危險貨物。根據(jù)危險貨物燃爆性和消防方式，三峽過閘危險貨物分為易燃易爆和非易燃易爆危險貨物，其中易燃易爆危險貨物主要為《危險貨物分類和品名編號》中“第2類氣體、第3類易燃液體、第4類易燃固體、易于自燃的物質(zhì)和遇水放出易燃?xì)怏w的物質(zhì)”。

1.2 載運危險貨物船舶過閘通道

三峽、葛洲壩兩壩船閘正常運行時，載運危險貨物船舶過閘通道為三峽南、北線船閘和葛洲壩2#船閘。葛洲壩2#船閘檢修期間，在船閘消防部門隨閘監(jiān)護情況下，載運危險貨物船舶可臨時通過葛洲壩1#船閘。

1.3 載運危險貨物船舶過閘管理

載運危險貨物船舶過閘管理流程，如圖1所示。

圖1 載運危險貨物船舶過閘管理流程

載運危險貨物船舶與其他船舶過閘流程總體相同，主要包括過閘申報、分區(qū)待閘、過閘安檢、編制和執(zhí)行過閘作業(yè)計劃、指揮船舶通過閘室及樞紐河段等5個環(huán)節(jié)，但在具體過閘管理環(huán)節(jié)上要求更高，主要體現(xiàn)在以下5個方面：

1)過閘作業(yè)計劃編制時，對載運危險貨物船舶采取分級分類管理，即對載運一級和二級易燃易爆危險貨物船舶安排“專閘通過”，但載運一級易燃易爆危險貨物船舶過閘時消防部門須隨閘監(jiān)護；對載運非易燃易爆危險貨物船舶按貨物理化學(xué)性質(zhì)不相沖突的原則安排“集中通過”，或安排與其他非危險品船舶同一閘室通過。

2)對載運危險貨物船舶實施沿途分類分區(qū)待閘，在三峽壩上、兩壩間和葛洲壩下分別設(shè)置載運危險貨物船舶待閘錨地，按分類分區(qū)原則，對散裝載運一級、二級易燃易爆、非易燃易爆和集裝箱危險貨物船舶實施分區(qū)指泊和管理。

3)對載運危險貨物船舶過閘實施100%安全檢查，除過閘船舶安檢項目外，還應(yīng)核查隨船人員和危險貨物清單，并重點檢查火星熄滅器和艙面水霧系統(tǒng)是否按標(biāo)準(zhǔn)配置并處于正常工作狀態(tài)。

4)通過船舶交通服務(wù)(vessel traffic service，VTS)等手段對載運危險貨物船舶通過船閘實施全程監(jiān)管，在重點時期和樞紐河段特殊航段進行海巡艇接力維護。

5)在過閘時間安排上，載運危險貨物船舶在夏季應(yīng)盡量避開高溫時段。

2 三峽危險貨物過閘運輸特征分析

2.1 載運危險貨物船舶過閘數(shù)量及通過量

基于2015—2020年過閘危險貨物數(shù)據(jù)[10]，運用統(tǒng)計學(xué)方法對其運輸特征進行多維度定性定量分析。

2015—2020年載運危險貨物船舶共過閘34 451艘次，過閘危險貨物通過量為5 306萬t，主要為散裝運輸，包裝運輸危險貨物極少，其中上行通過量占82.3%。

2.1.1散裝危險貨物船舶過閘艘次及通過量特征

2015—2020年散裝和易燃易爆危險貨物船舶過閘艘次及通過量構(gòu)成和變化趨勢，如圖2所示。

圖2 2015—2020年散裝和易燃易爆危險貨物船舶過閘數(shù)量及通過量構(gòu)成和變化趨勢

由圖2a)可以看出，2015—2020年過閘散裝危險貨物船舶共過閘3.4萬艘次，年平均過閘5 663艘次左右，各年上、下行過閘數(shù)量較均衡，未見顯著差異。過閘散裝危險貨物通過量為5 258.2萬t，主要流向為上行，占比82.8%；年平均通過量為876.4萬t，各年通過量總體呈逐年增長趨勢，年均增長5.6%。由圖2b)可以看出，2015—2020年過閘散裝運輸?shù)囊兹家妆ｋU貨物通過量為4231.1萬t，主要流向為上行，占比80.0%，年平均通過量為705.2萬t，各年通過量總體呈增長趨勢，年均增長5.0%。

2.1.2包裝危險貨物船舶過閘數(shù)量及通過量特征

2015—2020年包裝危險貨物船舶共過閘472艘次，通過量為47.8萬t，過閘數(shù)量和通過量均呈逐年顯著減少趨勢，2020年過閘數(shù)量減少至僅為6艘次，通過量減少至僅為2 000 t，如圖3所示。

圖3 2015—2020年過閘包裝危險貨物船舶過閘數(shù)量及通過量變化趨勢

2.2 過閘危險貨物貨種特征

2015—2020年過閘危險貨物共計113種，過閘危險貨物種類總體呈現(xiàn)逐年減少趨勢，其中散裝貨物種類由2015年的49種逐步減少至2020年的30種，包裝貨物種類則由2015年的38種驟減至2020年的2種，如圖4所示。

圖4 2015—2020年過閘危險貨物種類變化趨勢

2015—2020年上行過閘散裝危險貨物主要為易燃液體(柴油和原油SZ36-1)、煤焦瀝青、汽油(閃點-18～<23 ℃)、煤油和汽油(閃點<-18 ℃)，通過量占比97.1%；下行過閘散裝危險貨物主要為甲醇、1，2-二甲苯、乙酸乙烯酯、正丁醇和乙酸甲酯，通過量占比80.1%。

3 三峽過閘散裝危險貨物通過量預(yù)測

3.1 預(yù)測方法選擇

根據(jù)前文分析，由于近6年過閘包裝危險貨物通過量極少，占比不足1%，故本文以散裝和易燃易爆危險貨物為對象，基于2015—2020年通過量統(tǒng)計數(shù)據(jù)，預(yù)測其“十四五”期通過量。

過閘散裝和易燃易爆危險貨物通過量受區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略、經(jīng)濟發(fā)展、產(chǎn)業(yè)布局和綜合交通體系發(fā)展等多種因素的影響，是一個部分信息已知、部分信息未知的灰色系統(tǒng)?；疑A(yù)測是對原始數(shù)據(jù)進行序列算子處理，然后通過建立微分或差分方程，實現(xiàn)對系統(tǒng)發(fā)展趨勢的預(yù)測，適用于貧信息、規(guī)律性差且產(chǎn)生機理不清楚的數(shù)據(jù)[11]。當(dāng)數(shù)據(jù)樣本較小時，灰色預(yù)測能克服回歸分析的不足，數(shù)據(jù)規(guī)律性差時能通過序列算子作用減弱隨機性?；疑Ｐ?grey model)是灰色預(yù)測理論的基本模型，其中GM(1，1)模型具有簡單、短期預(yù)測精度較高等優(yōu)點[12]，已在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、經(jīng)濟、交通等諸多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，并取得較好效果，本文將其運用到散裝和易燃易爆危險貨物通過量的預(yù)測中。

3.2 GM(1，1)模型基本形式選擇

根據(jù)GM(1，1)模型的原始和均值形式及其差分、微分2種不同求解路徑，GM(1，1)模型主要包括均值GM(1，1)模型(EGM)、原始差分GM(1，1)模型(ODGM)、均值差分GM(1，1)模型(EDGM)和離散GM(1，1)模型(DGM)等4種基本形式[13]。對非指數(shù)增長序列和振蕩序列，微分、差分混合形態(tài)的EGM模擬誤差要小一些；對接近齊次指數(shù)序列的非指數(shù)增長序列和振蕩序列，應(yīng)優(yōu)先選擇離散形態(tài)的ODGM、EDGM或DGM模型[14]。鑒于現(xiàn)階段過閘散裝和易燃易爆危險貨物通過量增速趨緩，呈現(xiàn)非指數(shù)增長序列特征，故選擇EGM(1，1)模型進行預(yù)測。

3.3 模型構(gòu)建

(1)

(2)

其中：

z(1)(i)=0.5[x(1)(i)+x(1)(i-1)](i=2，3，…，n)

(3)

式中：a為發(fā)展系數(shù)；b為灰作用量；t為時間。

式(1)(2)中的參數(shù)向量可運用最小二乘法估計，則參數(shù)向量a為：

a=[a，b]=(BTB)-1BTY

(4)

其中：

(5)

(6)

由式(2)(4)～(6)得出EGM(1，1)模型的時間響應(yīng)式及累減還原式：

(7)

(8)

3.4 模型精度檢驗

為驗證灰色預(yù)測模型的有效性和準(zhǔn)確性，需要對模型精度進行檢驗，具體檢驗方法包括殘差檢驗、后驗差檢驗、小誤差概率檢驗和關(guān)聯(lián)度檢驗[15]?；疑A(yù)測模型精度檢驗等級見表1。

表1 模型精度檢驗等級參照

3.5 預(yù)測結(jié)果

根據(jù)2.1.1和3.2節(jié)計算可知，散裝和易燃易爆危險貨物通過量預(yù)測模型分別為：

(9)

(10)

圖5 過閘散裝和易燃易爆危險貨物通過量預(yù)測值

4 存在的問題及相關(guān)建議

1)過閘易燃易爆危險貨物界定依據(jù)不足。由于《易燃易爆化學(xué)物品消防安全監(jiān)督管理辦法》已于2002年廢止，加之相關(guān)國際公約及規(guī)則關(guān)于部分易燃易爆危險貨物性質(zhì)界定存在不一致的情況，導(dǎo)致目前對過閘易燃易爆危險貨物界定缺乏依據(jù)。建議對全部過閘危險貨物的危險性開展專題研究，對其是否屬于易燃易爆進行明確界定。

2)三峽船閘耐火抗爆性還有待深入評估。過閘危險貨物船舶在船閘閘室內(nèi)一旦發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故，閘墻、閘室及人字門等設(shè)施設(shè)備的結(jié)構(gòu)強度能否承受事故高溫?zé)彷椛浜捅_擊破壞尚無明確定論。建議對上述場景下三峽船閘設(shè)施設(shè)備的耐火抗爆性進行客觀評估，提出危險貨物過閘控制要求。

3)三峽過閘消防工作主體責(zé)任部門尚未明確。根據(jù)最新修訂的《消防法》，消防工作已由公安部門調(diào)整至應(yīng)急管理部門，而三峽過閘消防工作原主體責(zé)任單位長航公安局已隸屬于公安部。目前三峽過閘消防工作職責(zé)暫未調(diào)整，但未來職責(zé)調(diào)整后過閘消防工作由誰負(fù)責(zé)尚未明確。建議國家盡快明確三峽過閘消防工作的主體責(zé)任部門。

4)三峽船閘消防救援能力能否滿足當(dāng)前載運易燃易爆危險貨物船舶過閘需求尚無定論。三峽船閘閘室消防設(shè)施設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)為撲滅3 000 t油駁2個最大油艙同時起火的火災(zāi)，而據(jù)統(tǒng)計2020年易燃易爆危險貨物船舶實載質(zhì)量大于3 000 t的船舶艘次占比已達(dá)21.1%，三峽船閘消防救援能力能否滿足上述船舶過閘需求亟待論證。建議對三峽船閘消防救援能力能否滿足易燃易爆危險貨物船舶過閘需求開展評估。

5 結(jié)語

1)2015—2020年三峽過閘危險貨物通過量為5 306萬t，其中82.3%為上行，散裝占比99.1%；散裝和易燃易爆年平均通過量分別為876.4萬和705.2萬t，各年通過量均呈逐年增長趨勢，年均分別增長5.6%和5.0%。

2)2015—2020年三峽過閘危險貨物種類呈逐年減少趨勢。上行過閘散裝危險貨物主要為易燃液體、煤焦瀝青、汽油(閃點-18～<23 ℃)、煤油和汽油(閃點<-18 ℃)，下行過閘散裝危險貨物主要為甲醇、1，2-二甲苯、乙酸乙烯酯、正丁醇和乙酸甲酯。

3)預(yù)測結(jié)果表明“十四五”期散裝和易燃易爆危險貨物通過量仍將呈較緩增長態(tài)勢，到“十四五”末其通過量分別將達(dá)1 120.6萬和854.4萬t，三峽危險貨物過閘管理工作任務(wù)依然艱巨。但上述預(yù)測結(jié)果是基于當(dāng)前三峽樞紐過閘運輸供需矛盾突出和過閘通過量發(fā)展緩慢的前提，未來一旦新通道建設(shè)后，預(yù)計過閘危險貨物通過量將會持續(xù)快速增長。

4)隨著三峽過閘危險貨物通過量的持續(xù)增長，危險貨物過閘安全風(fēng)險也在不斷增大。近年來管理部門雖采取了一系列措施，部分緩解危險貨物過閘安全風(fēng)險，但并未從根本上消除風(fēng)險，危險貨物過閘管理中仍存在易燃易爆危險貨物界定依據(jù)不足、船閘耐火抗爆性有待深入評估等一些不容忽視的問題，亟需在后續(xù)工作中解決。

5)下階段建議加大危險貨物通過三峽船閘安全風(fēng)險防控方面的科研力度，并呼吁盡快明確三峽過閘消防體制機制，積極推進三峽危險貨物過閘安全問題的根本性解決。