整治工程施工期航標(biāo)配布方案研究

蔣承超 馬騰飛 楊明杰 吳家淳 魯子愛(ài)

摘 要：針對(duì)通航河流中整治工程施工期的航標(biāo)配布問(wèn)題，以長(zhǎng)江干流某水道二相鄰新建護(hù)岸工程為例，通過(guò)分析工程施工對(duì)所在河段航道通航條件的影響，結(jié)合當(dāng)前航標(biāo)配布經(jīng)驗(yàn)，以視覺(jué)航標(biāo)為載體，提出了兩種配布方案：整體式配布和分離式配布。比較了兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)和可操作性，得出分離式配布方案相對(duì)更優(yōu)，并在該方案的基礎(chǔ)上，分析了虛擬航標(biāo)在整治工程施工期航標(biāo)配布中的設(shè)置特點(diǎn)和設(shè)計(jì)思路。應(yīng)用虛擬航標(biāo)可使標(biāo)示施工水域的專(zhuān)用航標(biāo)配布范圍縮小，降低對(duì)船舶通航的影響，改善工程河段通航環(huán)境，對(duì)在特殊河段中修建整治工程尤其具有積極意義。

關(guān)鍵詞 ：整治工程;施工期;航標(biāo)配布;虛擬航標(biāo)

在水流條件復(fù)雜或航行困難的河段，為穩(wěn)定、控制和調(diào)整水流結(jié)構(gòu)，使船舶順利安全通行，常采用整治工程改善航道條件。隨著《長(zhǎng)江流域綜合規(guī)劃（2012～2030年）》、《長(zhǎng)江干線“十三五”航道治理建設(shè)規(guī)劃》等文件中規(guī)劃的整治項(xiàng)目相繼實(shí)施，我國(guó)以長(zhǎng)、珠二江為首的水運(yùn)通道的維護(hù)尺度正逐步提高，船舶流量與噸位亦不斷增大。而在通航河流中修建整治工程，為保障航道通航安全，工程開(kāi)工前須對(duì)工程施工期航標(biāo)配布方案進(jìn)行研究。

目前關(guān)于涉水工程航標(biāo)配布的研究成果集中于橋區(qū)河段，且偏重橋梁營(yíng)運(yùn)期，整治工程施工期的成果相對(duì)較少[1-4]。而實(shí)際項(xiàng)目中雖已有較多臨河工程施工期專(zhuān)用航標(biāo)設(shè)置方案的設(shè)計(jì)成果，但往往制約于當(dāng)前行船習(xí)慣，對(duì)助航系統(tǒng)智能化新技術(shù)[5-6]的探討略顯不足。本文以長(zhǎng)江干流某水道二臨近新建護(hù)岸工程為例，通過(guò)分析工程施工對(duì)所在河段航道布置、航標(biāo)配布、船舶通航、相鄰水工設(shè)施等的影響，結(jié)合已建工程施工期航標(biāo)配布經(jīng)驗(yàn)，提出了兩種航標(biāo)配布方案，并分析了虛擬航標(biāo)在整治工程施工期航標(biāo)配布中的應(yīng)用思路，具有一定的實(shí)用價(jià)值，供國(guó)內(nèi)同仁參考。

1 工程概況

工程位于長(zhǎng)江干流某水道左岸，由兩處相距約600m的新建護(hù)岸工程DH1和DH2組成（見(jiàn)圖1）。工程采用平順護(hù)岸型式，包括水上護(hù)坡工程和水下護(hù)腳工程，施工期（枯水期）施工區(qū)域占用通航水域的工程為水下護(hù)腳工程（見(jiàn)表1）。

工程水下拋石采用拋石定位船和運(yùn)石船組合的方式進(jìn)行施工，作業(yè)順序?yàn)椋簰伿ㄎ淮ㄎ弧\(yùn)石船滿載靠檔→塊石拋投→運(yùn)石船空載駛離。拋石定位船（長(zhǎng)40～48m、寬8～10m）船身垂直水流方向駐位，在船體迎水側(cè)及背水側(cè)分別用兩根錨呈八字形斜拉固定，根據(jù)工程河段的水流條件、通航環(huán)境及同類(lèi)工程施工經(jīng)驗(yàn)，其艏、艉錨拋錨點(diǎn)與船舶艏艉間的橫縱向距離均控制在50m以內(nèi)。因此，當(dāng)拋石定位船的船身和船艉均位于拋石區(qū)最外緣時(shí)，其錨纜占用的水域范圍在順?biāo)鞣较蛏系淖畲笥行чL(zhǎng)度為50m+10m=60m、在垂直水流方向上的最大有效寬度為50m。

2 工程施工對(duì)航道通航條件影響分析

2.1? 對(duì)航道布置的影響

整治工程的施工水域范圍包括：工程平面布置占用水域+施工船舶定位作業(yè)占用水域。由圖1可知，DH1和DH2兩處工程均未伸入現(xiàn)行航道水域，其距航道左側(cè)界限的最小距離分別約86m、147m。施工船舶定位作業(yè)占用水域范圍前文已說(shuō)明，故兩處工程的施工水域距航道左側(cè)界限的最小距離分別36m、97m，其對(duì)現(xiàn)行航道布置基本無(wú)不利影響，工程施工時(shí)無(wú)需調(diào)整航道。

2.2? 對(duì)航標(biāo)配布的影響

由圖1可知，工程河段現(xiàn)行航道所設(shè)航標(biāo)均位于兩處工程的施工水域外，相對(duì)較近的航標(biāo)為2#黑浮，其距施工水域邊界的最小距離約65m，因此工程施工對(duì)該河段航標(biāo)的設(shè)置、維護(hù)及功能發(fā)揮基本無(wú)不利影響，設(shè)計(jì)施工期航標(biāo)配布方案時(shí)可不考慮對(duì)已設(shè)航標(biāo)進(jìn)行調(diào)整。

2.3? 對(duì)船舶通航的影響

DH1和DH2兩處工程的施工水域雖均與現(xiàn)行航道相距一定距離，但實(shí)際中社會(huì)船舶常常從自身經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，在滿足吃水要求的前提下多行駛于航道外側(cè)。由工程河段枯水期某高峰時(shí)段的船舶航跡線圖可知（見(jiàn)圖2），現(xiàn)場(chǎng)船舶密度較大，施工水域占用了部分上行船舶的習(xí)慣航路。因此，兩處工程施工對(duì)該河段船舶通航會(huì)產(chǎn)生一定的不利影響，施工期配布航標(biāo)時(shí)應(yīng)適當(dāng)加大設(shè)標(biāo)密度（尤其是工程下游迎船側(cè)），合理地標(biāo)示出施工水域范圍，以提醒行駛于習(xí)慣航路的上行船舶提前調(diào)整航向，勿入施工水域。

2.4? 對(duì)相鄰水工設(shè)施的影響

整治工程施工期配布航標(biāo)時(shí)，還需考慮與已設(shè)專(zhuān)用航標(biāo)的統(tǒng)一、協(xié)調(diào)。DH1和DH2兩處工程上下游2km范圍內(nèi)均無(wú)已建、在建的橋梁、碼頭、取水口等水工設(shè)施，因此該二工程施工期配布航標(biāo)時(shí)，可不考慮對(duì)其他已設(shè)專(zhuān)用航標(biāo)的影響。

3 工程施工期航標(biāo)配布方案

根據(jù)兩處工程施工對(duì)航道通航條件影響的分析成果，可采用設(shè)置專(zhuān)用航標(biāo)標(biāo)示施工水域，對(duì)過(guò)往船舶進(jìn)行提醒，防止除施工船舶外的其他船舶進(jìn)入施工水域，以達(dá)到保護(hù)工程施工及過(guò)往船舶安全的目的。依據(jù)相關(guān)法律、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合已建工程施工期航標(biāo)配布經(jīng)驗(yàn)，并借鑒相關(guān)研究成果，下面列舉兩種整治工程施工期航標(biāo)配布方案：整體式配布、分離式配布。

3.1 整體式配布

DH1和DH2兩處工程均為新建護(hù)岸工程，施工工藝相同且距離相對(duì)較近，工程施工水域除局部區(qū)域略彎曲外整體順直，故可視為一個(gè)整體進(jìn)行航標(biāo)配布設(shè)計(jì)。根據(jù)工程河段特點(diǎn)，設(shè)置的專(zhuān)用航標(biāo)采用長(zhǎng)江干線通用的10m鋼質(zhì)標(biāo)志船（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“施工專(zhuān)用浮”），標(biāo)體顏色為檸檬黃，燈光信號(hào)顏色為黃色，燈質(zhì)采用單號(hào)單閃，雙號(hào)雙閃。

專(zhuān)用航標(biāo)與施工水域邊界的橫向距離，目前多根據(jù)工程河段的具體情況確定，以長(zhǎng)江下游干線為例，若施工水域與航道邊線相距較遠(yuǎn)，專(zhuān)用航標(biāo)與施工水域邊界的橫向距離多設(shè)置為50m;若相距較近，則需根據(jù)施工水域與航道邊線的位置關(guān)系確定合適距離，且需滿足相鄰航標(biāo)連線能夠正確標(biāo)示出施工水域范圍的要求。因此，整體式配布的具體設(shè)置方案為：DH1工程施工水域上游端近航道側(cè)上游100m、下游端近航道側(cè)下游240m（即兩護(hù)岸工程中間位置）各設(shè)置1座施工專(zhuān)用浮，中部合適位置另設(shè)置2座施工專(zhuān)用浮;DH2工程施工水域下游端近航道側(cè)下游200m、100m各設(shè)置1座施工專(zhuān)用浮（二者的橫向間距為130m）。6座專(zhuān)用航標(biāo)自下而上依次命名為DH施1#至6#專(zhuān)用?。ㄒ?jiàn)圖3），專(zhuān)用航標(biāo)與航道、施工水域的位置關(guān)系見(jiàn)表2（航標(biāo)位置坐標(biāo)略，下同）。

3.2? 分離式配布

分離式配布即將DH1和DH2視為兩個(gè)獨(dú)立的工程進(jìn)行航標(biāo)配布設(shè)計(jì)，具體的設(shè)置方案為（采用的航標(biāo)器材、燈質(zhì)等與整體式配布相同）：DH2工程施工水域上游端近航道側(cè)上游50m設(shè)置1座施工專(zhuān)用浮、下游端近航道側(cè)下游200m、100m各設(shè)置1座施工專(zhuān)用?。ǘ叩臋M向間距為130m）;DH1工程施工水域上游端近航道側(cè)上游100m、下游端近航道側(cè)下游200m各設(shè)置1座施工專(zhuān)用浮，中部合適位置另設(shè)置2座施工專(zhuān)用浮。7座專(zhuān)用航標(biāo)自下而上依次命名為DH2施1#至3#專(zhuān)用浮、DH1施1#至4#專(zhuān)用浮（見(jiàn)圖4），專(zhuān)用航標(biāo)與航道、施工水域的位置關(guān)系見(jiàn)表3。

3.3 方案對(duì)比

兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)和可操作性的對(duì)比情況見(jiàn)表4。經(jīng)分析可知，分離式配布方案雖比整體式多設(shè)置一個(gè)專(zhuān)用航標(biāo)，但能夠更清晰地標(biāo)示出兩處工程的施工水域范圍，社會(huì)船舶誤入的風(fēng)險(xiǎn)更低，因此相對(duì)更優(yōu)（該方案已在實(shí)際工程中采用）。

3.4? 虛擬航標(biāo)在整治工程施工期航標(biāo)配布中的應(yīng)用思路

虛擬航標(biāo)指由主管部門(mén)發(fā)布的不存在實(shí)體但可被助導(dǎo)航系統(tǒng)顯示的數(shù)字化助航標(biāo)識(shí)，具有設(shè)置成本低且速度快、導(dǎo)航精確度高、不占用航道資源等優(yōu)點(diǎn)，是未來(lái)我國(guó)內(nèi)河航道信息化發(fā)展過(guò)程中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)[7-8]。

虛擬航標(biāo)由AIS基站發(fā)出信號(hào)并在船載設(shè)備上顯示，無(wú)論白天或黑夜，船舶駕駛員均可在駛?cè)牍こ毯佣吻鞍l(fā)現(xiàn)專(zhuān)用航標(biāo)位置并提前調(diào)整航行路線，故應(yīng)用虛擬航標(biāo)技術(shù)可縮小標(biāo)示施工水域的專(zhuān)用航標(biāo)的配布范圍，降低對(duì)船舶通航的影響，改善工程河段通航環(huán)境，這對(duì)在彎曲、狹窄等特殊河段中建設(shè)或加固整治工程尤其具有積極意義。以本文分離式配布方案為例，使用虛擬航標(biāo)技術(shù)后，相應(yīng)的視覺(jué)專(zhuān)用航標(biāo)均可撤去并設(shè)置為虛擬專(zhuān)用航標(biāo)，DH2工程施工期的專(zhuān)用航標(biāo)位置可作如下調(diào)整：DH2施1#專(zhuān)用浮和DH2施2#專(zhuān)用浮分別向上游移動(dòng)100m設(shè)置，DH2施3#專(zhuān)用浮向下游移動(dòng)50m設(shè)置;DH1工程的4座施工專(zhuān)用航標(biāo)與施工水域邊界的距離也可分別根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)減小。而對(duì)于內(nèi)河航道虛擬航標(biāo)的符號(hào)顯示問(wèn)題，我國(guó)目前尚未形成統(tǒng)一的規(guī)范。宋成果等[9]借鑒當(dāng)前相關(guān)國(guó)際組織和國(guó)內(nèi)外機(jī)構(gòu)對(duì)海區(qū)虛擬航標(biāo)顯示符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化的研究思路，通過(guò)分析我國(guó)內(nèi)河不同航標(biāo)虛擬化的適應(yīng)性，劃分了我國(guó)內(nèi)河虛擬航標(biāo)種類(lèi)，提出了各虛擬航標(biāo)顯示符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)應(yīng)提出各虛擬航標(biāo)的顯示方法，且推薦使用“圓形標(biāo)識(shí)”顯示符號(hào)，其中虛擬專(zhuān)用航標(biāo)的顯示符號(hào)圖例如圖5所示。本文認(rèn)同并建議相關(guān)主管部門(mén)采納該符號(hào)圖例，以供整治工程施工期配布虛擬航標(biāo)時(shí)使用。

虛擬航標(biāo)目前在我國(guó)內(nèi)河還未普及，未形成廣泛的行船習(xí)慣，在內(nèi)河航道中大范圍應(yīng)用虛擬航標(biāo)需要一個(gè)過(guò)渡期。針對(duì)通航河流中整治工程施工期的航標(biāo)配布問(wèn)題，過(guò)渡期內(nèi)可在關(guān)鍵位置（如工程上下游迎船側(cè)）設(shè)置視覺(jué)專(zhuān)用航標(biāo)，在其他合適位置設(shè)置虛擬專(zhuān)用航標(biāo)。此外，主管部門(mén)應(yīng)加強(qiáng)虛擬航標(biāo)位置坐標(biāo)的通告和相關(guān)技術(shù)的宣傳，施工單位應(yīng)進(jìn)一步完善施工水域的警戒工作，以避免社會(huì)船只誤入施工水域，保障通航水域安全。

4結(jié)論

（1）為合理標(biāo)示出整治工程施工水域范圍，保障工程河段通航安全，需設(shè)計(jì)工程施工期航標(biāo)配布方案。本文以實(shí)際工程為例，提出了兩種工程施工期航標(biāo)配布方案，并作對(duì)比分析;分離式配布方案能夠更清晰地標(biāo)示出施工水域范圍，社會(huì)船舶誤入風(fēng)險(xiǎn)更低，相對(duì)更優(yōu)。

（2）應(yīng)用虛擬航標(biāo)可縮小標(biāo)示整治工程施工水域的專(zhuān)用航標(biāo)配布范圍，降低對(duì)船舶通航的影響，改善工程河段通航環(huán)境，對(duì)在彎曲、狹窄等特殊河段中修建整治工程尤其具有積極意義，但在內(nèi)河航道中大范圍應(yīng)用虛擬航標(biāo)需要一個(gè)過(guò)渡期，過(guò)渡期內(nèi)可在關(guān)鍵位置設(shè)置視覺(jué)專(zhuān)用航標(biāo)，在其他合適位置設(shè)置虛擬專(zhuān)用航標(biāo)，并加強(qiáng)相關(guān)的通告、宣傳、警戒等工作。

（3）針對(duì)虛擬專(zhuān)用航標(biāo)與施工水域的橫縱向距離問(wèn)題，本文僅作了初步探討，下一步應(yīng)根據(jù)不同河段的具體特點(diǎn)對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行深入研究。

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基金項(xiàng)目： 安徽省高校自然科學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目（KJ2019A1279）;皖江工學(xué)院校級(jí)科研項(xiàng)目（WG19028ZD、WG19029）