長江上游涪陵至豐都段航道水運量分析預(yù)測*

李文杰,賀藝偉,楊勝發(fā),肖 毅,楊 威

(1.重慶交通大學(xué)，國家內(nèi)河航道整治工程技術(shù)研究中心，重慶 400074；2.重慶交通大學(xué)，水利水運工程教育部重點實驗室，重慶 400074；3.重慶交通大學(xué)，生態(tài)航道重慶市重點實驗室，重慶 400074)

長江經(jīng)濟(jì)帶等國家戰(zhàn)略的實施促進(jìn)了沿江地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，長江水運需求也愈加旺盛[1-2]，長江已成為貨運量全球第一的黃金水道。長江上游涪陵至豐都河段，全長48 km，上起和尚灘(上游航道里程536 km)，下止鷺鷥背(上游航道里程488 km)，是連通長江上游和中下游的重要運輸通道。三峽蓄水運行后，該段航道條件大幅改善，相關(guān)資料[3]表明重慶市2017年水運量達(dá)1.85億t，船舶大型化趨勢明顯，低水位期通航依舊存在安全隱患。研究涪陵至豐都河段的水運量特點并預(yù)測今后的趨勢，對該段航道建設(shè)規(guī)劃具有重要意義。

涪豐段航道水運量隨著長江經(jīng)濟(jì)帶的發(fā)展迅速增長，但現(xiàn)有的公開數(shù)據(jù)中只統(tǒng)計了重慶市等省市、主要港口、長江干線等的總水運量，對涪陵至豐都河段水運量的現(xiàn)狀特點認(rèn)識不足。此外，現(xiàn)有的水運量預(yù)測主要采用定量和定性兩種方法，且多集中在港口吞吐量的預(yù)測[4-6]，對于航道水運量的預(yù)測可采用類似方法，但沒有一種普遍適用的方法。

本文基于長江干線主要港口的進(jìn)出港數(shù)據(jù)，統(tǒng)計并分析涪陵至豐都河段的航道水運量現(xiàn)狀特點，并結(jié)合貨運量現(xiàn)狀和GDP等經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)預(yù)測該河段水運量及主要貨種的發(fā)展趨勢，以期為該河段的航道建設(shè)規(guī)劃提供支撐。

1 數(shù)據(jù)來源及研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

長江干線主要港口進(jìn)出港統(tǒng)計數(shù)據(jù)來源于長江海事局，用于統(tǒng)計分析工程河段水運量現(xiàn)狀特點。重慶市水運量來源于重慶統(tǒng)計年鑒，三峽過閘貨運量來源于長江航務(wù)管理局，用來對比工程河段水運量。長江經(jīng)濟(jì)帶及重慶市歷年公鐵水貨運量、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、城鎮(zhèn)化率等來源于中國統(tǒng)計年鑒，用于支撐水運量預(yù)測相關(guān)參數(shù)的選取。數(shù)據(jù)搜集的時間段為2000—2016年，其中2003年以前三峽過閘貨運量采用葛洲壩船閘貨運量。

1.2 研究方法

1.2.1水運量現(xiàn)狀統(tǒng)計方法

基于現(xiàn)有主要港口和工程河段的地理位置，將長江干線港口劃分為4個河段：上游、工程河段、庫區(qū)、中下游。工程河段水運量分為對外水運量和內(nèi)部水運量，對外水運量包括河段內(nèi)港口與其他河段港口間的水運交流、河段上下游港口間經(jīng)過該河段的水運交流，共有10條統(tǒng)計路線；內(nèi)部水運量主要是涪陵至豐都段內(nèi)港口之間的水運交流。進(jìn)行水運量統(tǒng)計時考慮上下行，具體的路線見圖1。

圖1 水運統(tǒng)計路線

1.2.2水運量預(yù)測方法

水運量的主要影響因素包括腹地GDP、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、運輸結(jié)構(gòu)等，為綜合考慮各種因素，采用4種方法分別體現(xiàn)不同因素的影響。1)不考慮各種因素情況下，采用指數(shù)平滑法[7]根據(jù)水運量自身發(fā)展趨勢計算指數(shù)平滑值，配合一定的時間序列預(yù)測水運量。2)對于GDP的影響，采用回歸分析法[8-9]建立腹地GDP與工程河段水運量之間的關(guān)系預(yù)測水運量。3)對于GDP和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的影響，采用彈性系數(shù)法[10]根據(jù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)影響的彈性系數(shù)，即水運量和GDP兩個指標(biāo)增速的比率預(yù)測水運量。4)對于GDP、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和運輸結(jié)構(gòu)的綜合影響，采用投入產(chǎn)出法[11]構(gòu)建區(qū)域間貨運流向表，通過各省GDP及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)建立貨運總量預(yù)測模型，進(jìn)而基于腹地運輸結(jié)構(gòu)即水、公、鐵貨運量占比將貨運總量分配至水運。

根據(jù)河段主要貨種水運量的占比現(xiàn)狀，結(jié)合影響各貨種的社會經(jīng)濟(jì)政策等預(yù)測各占比的變化趨勢，基于水運總量預(yù)測結(jié)果得到各主要貨種的水運量。

2 工程河段水運量現(xiàn)狀特點

2.1 總水運量特點

本文統(tǒng)計分析得到2000—2016年工程河段的水運量，同時列出重慶市水運量和三峽過閘貨運量，結(jié)果見圖2。結(jié)果表明，工程河段總水運量從2000年的1 241萬t增長為2016年的1.604 4億t，年均增長率達(dá)17.35%，占重慶市水運量的比例從2000年的89%增長到2016年的96%，河段總水運量近年來已經(jīng)遠(yuǎn)大于三峽過閘貨運量。

根據(jù)上述方法，以2015年數(shù)據(jù)為例，統(tǒng)計每條線路的水運量，結(jié)果見圖3。

圖2 涪陵至豐都河段水運量與重慶市水運量、三峽過閘量對比

圖3 2015年涪陵至豐都段水運量占工程河段水運量比例

統(tǒng)計結(jié)果表明，2015年工程河段水運量為1.442 6億t，每條線路水運量與工程河段水運量、三峽過閘貨運量有如下關(guān)系：

1)工程河段對外下行水運量合計4 892萬t，占水運總量的34%。其中上游到達(dá)工程河段的水運量為313萬t，占水運總量的2.17%；上游到達(dá)庫區(qū)的水運量為1 090萬t，占水運總量的7.56%；上游到達(dá)中下游的水運量為3 236萬t，占水運總量的22.43%；工程河段到達(dá)庫區(qū)的水運量為23萬t，占水運總量的0.16%；工程河段到達(dá)中下游的水運量為230萬t，占水運總量的1.59%。

2)工程河段對外上行水運量合計9 534萬t，占水運總量的66%。其中中下游到達(dá)工程河段的水運量為173萬t，占水運總量的1.20%；中下游到達(dá)上游的水運量為6 800萬t，占水運總量的47.14%；庫區(qū)到達(dá)工程河段的水運量為8萬t，占水運總量的0.06%；庫區(qū)到達(dá)上游的水運量為1 420萬t，占水運總量的9.84%；工程河段到達(dá)上游的水運量為1 133萬t，占水運總量的7.85%。

3)工程河段下行水運量中通過三峽船閘的水運量共3 466萬t，占三峽實際下行過閘貨運量的75%；上行水運量中通過三峽船閘的水運量共6 973萬t，占三峽實際上行過閘貨運量的100%。工程河段貨運總量大于三峽過閘貨運量，貢獻(xiàn)了三峽過閘貨運量的94%。

2.2 分貨類水運量

2010—2016年工程河段分貨類水運量及分貨類占比見圖4、5。結(jié)果表明，涪陵至豐都河段主要貨類運量由多至少包括礦建材料、集裝箱、煤炭、礦石、石油及制品、鋼鐵等，占總水運量的比例相對穩(wěn)定，始終在70%左右。礦建材料水運量快速增長，占總水運量的比例也由2010年的19%增長為2016年的32%；石油水運量和占比均略有增長；煤炭水運量減少，雖然目前占比仍較大，但下降趨勢明顯；礦石水運量和占比均波動下降；鋼材水運量表現(xiàn)平穩(wěn)，但占比不斷減?。患b箱水運量和占比目前較小，但增加趨勢明顯。

圖4 涪陵至豐都河段分貨類水運量

圖5 涪陵至豐都河段分貨類水運量占比

3 工程河段水運量預(yù)測

3.1 腹地經(jīng)濟(jì)分析預(yù)測

對工程河段的貨運流向統(tǒng)計結(jié)果表明，工程河段與上游4個省市的水運交流量占工程河段水運總量的27.64%，與中下游7個省市的水運交流量占工程河段水運總量的72.36%，可見工程河段航道主要承擔(dān)著長江上游地區(qū)與中下游的貨運流通?？紤]長江上游烏江、嘉陵江、金沙江等支線河流通航條件將進(jìn)一步改善，工程河段的服務(wù)腹地也將進(jìn)一步拓展，尤其長江上游四川、云南、貴州等地通過工程河段與長江中下游的貨流交流將進(jìn)一步加強(qiáng)，同時也會吸引西部等地區(qū)貨物通過陸運轉(zhuǎn)移至長江航運，工程河段的經(jīng)濟(jì)腹地仍主要為長江經(jīng)濟(jì)帶，且上游和中下游腹地對工程河段貨運量的貢獻(xiàn)將趨于均衡化。腹地區(qū)域GDP為貨運量預(yù)測中最直接的影響因素，GDP及其增長率預(yù)測結(jié)果直接來源于HSBC報告[12]。

“一帶一路”倡議和長江經(jīng)濟(jì)帶國家戰(zhàn)略的提出，使得長江經(jīng)濟(jì)帶成為我國最重要的工業(yè)走廊之一，工業(yè)總量大、集聚度高，在供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革背景下，結(jié)構(gòu)優(yōu)化、技術(shù)先進(jìn)、高附加值的現(xiàn)代工業(yè)體系正在形成，根據(jù)長江經(jīng)濟(jì)帶產(chǎn)業(yè)比重變化趨勢(圖6)，長江經(jīng)濟(jì)帶產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)入工業(yè)化的后期階段。長江經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)發(fā)展過程中，各省市城鎮(zhèn)化進(jìn)程也不斷加快(圖7)，根據(jù)美國城市學(xué)者諾瑟姆提出的城市化過程曲線，可以判斷長江經(jīng)濟(jì)帶僅有上海市處于城鎮(zhèn)化后期階段，其余均處于城鎮(zhèn)化加速階段，城鎮(zhèn)化建設(shè)的基本物資需求仍將保持一定水平。據(jù)此，初步預(yù)測在2016—2030年期間，長江上中下游地區(qū)產(chǎn)業(yè)規(guī)模集聚，綜合運輸通道建設(shè)將會到達(dá)高峰，水運量將保持增長態(tài)勢，彈性系數(shù)會呈現(xiàn)穩(wěn)定下降趨勢；預(yù)測2030—2050年期間，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)逐步完善優(yōu)化，彈性系數(shù)下降趨勢略增大。

分析長江經(jīng)濟(jì)帶以及重慶歷年水運貨運量比重，長江經(jīng)濟(jì)帶水路貨運量比重從1997年的11.90%增長至2017年的21.59%，重慶水路貨運量比重從1997年的5.57%增長至2017年的16.02%。隨著長江經(jīng)濟(jì)帶的發(fā)展以及工程河段航道條件的改善，大宗長距離的運輸多選擇運費更便宜的水路，未來水運量比重仍呈增長趨勢，而作為工程河段核心影響區(qū)域的重慶，水路貨運量比重增長趨勢將更加明顯。

圖6 長江經(jīng)濟(jì)帶產(chǎn)業(yè)比重變化趨勢

圖7 2017年11省市及全國平均城鎮(zhèn)化率

3.2 水運總量預(yù)測

本研究對水運量預(yù)測的特征年份為2025、2035和2045年。1)指數(shù)平滑法中，主要基于水運量時間序列的發(fā)展趨勢，分析實際水運量的發(fā)展變化規(guī)律,對計算參數(shù)做出定性判斷，以此預(yù)測特征年份的水運量。2)回歸分析法中，將統(tǒng)計得到的2000—2016年的涪陵至豐都段水運量和腹地區(qū)域GDP數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，預(yù)測特征年份的水運量。3)彈性系數(shù)法中，根據(jù)對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的趨勢預(yù)測并綜合現(xiàn)有的情況，預(yù)測彈性系數(shù)在2025、2035和2045年取值分別為0.47、0.40和0.30。4)投入產(chǎn)出法中，根據(jù)預(yù)測的未來腹地GDP總量、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和運輸結(jié)構(gòu)調(diào)整趨勢，基于我國最新的2012年投入產(chǎn)出表建立區(qū)域間投入產(chǎn)出模型，首先預(yù)測特征年份的總貨運量，然后基于水運占比變化確定工程河段的水運量。

由于每種預(yù)測方法考慮的影響因素不同，預(yù)測結(jié)果也均有一定誤差，本文采用以上4種結(jié)果的平均值作為最終水運量預(yù)測值，預(yù)測2025、2035和2045年重慶涪陵至豐都河段水運總量分別為2.132 3億、2.714 3億和3.233 3億t，具體結(jié)果見圖8。

圖8 涪陵至豐都河段水運量綜合預(yù)測結(jié)果

預(yù)測結(jié)果表明，工程河段總水運量呈增長趨勢，平均年增長率為2.1%，但年均增長率逐步降低，2016—2025年水運量年均增長率為3.21%，2025—2035年水運量年均增長率為2.44%，2035—2045年水運量年均增長率為1.77%。

3.3 分貨類水運量

根據(jù)工程河段歷年分貨類水運量及占比情況，對礦建材料、礦石、鋼材、煤炭、石油、集裝箱共6種主要貨物的水運量進(jìn)行預(yù)測。

分析影響各類貨物的社會經(jīng)濟(jì)政策、生產(chǎn)和消費關(guān)系等，可知由于煤炭未來價格的變化而導(dǎo)致其占比在逐漸降低；礦石、鋼材隨著未來政策的發(fā)展和深加工體系的完善其占比在逐漸降低；石油、集裝箱隨著西部工業(yè)化的大力發(fā)展其占比在逐漸增加；礦建材料隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的發(fā)展其占比在未來達(dá)到峰值之后將趨于平穩(wěn)，甚至有所下降?；诠こ毯佣维F(xiàn)有各類貨物水運量的占比及發(fā)展趨勢進(jìn)行占比預(yù)測(圖9)，進(jìn)而結(jié)合總水運量預(yù)測各貨類貨運量，結(jié)果見圖10。

圖9 涪陵至豐都河段分貨類占比預(yù)測

圖10 涪陵至豐都分貨類水運量預(yù)測結(jié)果

結(jié)果表明，集裝箱、礦建材料水運量增長較為明顯，石油水運量緩慢增長，煤炭、礦石水運量基本平穩(wěn)，鋼材水運量呈下降趨勢。礦建材料從2025年的842 3萬t增長至2045年的1.261 0億t，年均增長率達(dá)2.04%；集裝箱從2025年的255 9萬t增長至204 5年的517 3萬t，年均增長率達(dá)3.58%。

基于各貨類的水運量預(yù)測值，結(jié)合各貨類上下行的比例來進(jìn)行涪陵至豐都河段各年份貨流密度的預(yù)測，結(jié)果見圖11。預(yù)測涪陵至豐都河段集裝箱、鋼材、礦石、石油、煤炭的上行水運量大于下行水運量，礦建材料的上下水量基本持平。其中，集裝箱的上行量從2025年的1 344萬t增加到2045年的2 717萬t；礦建材料下行量從2025年的4 235萬t增加到2045年的6 341萬t。未來本河段與長江上游地區(qū)主要是重慶主城進(jìn)行水運交流增多，長江上游通過本河段到中下游地區(qū)的水運交流也呈增長趨勢。

圖11 涪陵至豐都分貨類貨流密度

4 結(jié)論

1)河段水運總量從2000年的1 241萬t增長為2016年的1.604 4億t，年均增長率達(dá)17.35%，下行水運量和上行水運量占比分別為34%和66%，合計貢獻(xiàn)了三峽過閘貨運量的94%。河段主要貨類包括礦建材料、礦石、鋼材、煤炭、石油和集裝箱，占水運總量的比例較穩(wěn)定，始終在70%左右。

2)采用4種預(yù)測方法預(yù)測未來20年工程河段的水運量，結(jié)果表明2045年工程河段水運量將達(dá)到3.233 3億t，年均增長率達(dá)2.10%，主要貨物水運量占總水運量的86%。其中礦建材料和集裝箱水運量增長明顯，年均增長率分別達(dá)2.04%和3.58%；煤炭、礦石、石油水運量漲幅不大；鋼材水運量略有下降。

3)本文研究結(jié)果可為長江上游涪陵至豐都河段航道的建設(shè)規(guī)劃提供支撐，包括船舶運輸組織和經(jīng)濟(jì)效益分析等。此外，本文提出的水運量統(tǒng)計方法提供了更多的數(shù)據(jù)細(xì)節(jié)，提出的預(yù)測方法相較傳統(tǒng)方法體現(xiàn)了多因素的影響，但預(yù)測方法方面仍有待于進(jìn)一步完善。