通州灣1港池水域航區(qū)劃分評估

施超

摘 要：通州灣江海聯(lián)動開發(fā)是促進(jìn)江蘇沿海開發(fā)、深化長三角一體化發(fā)展進(jìn)程的重要一環(huán)，本文根據(jù)通州灣江海聯(lián)動開發(fā)區(qū)先期入駐企業(yè)物流市場需求，結(jié)合擬開辟航線沿線的自然條件，對通州灣1港池水域航區(qū)進(jìn)行劃分評估，明確內(nèi)河船舶經(jīng)過運(yùn)河航道直達(dá)通州灣港區(qū)、連通長江與通州灣航線的可行性，為實現(xiàn)江河海聯(lián)運(yùn)提供參考。

關(guān)鍵詞：通州灣1港池;航區(qū)劃分;計算風(fēng)壓;有義波高

中圖分類號：TU753.8? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）11-0030-03

通州灣位于中國東部沿海中心節(jié)點，地處長三角核心區(qū)，是黃金水道和黃金海岸的交匯點，區(qū)位優(yōu)勢獨特，具有良好的港口資源，聯(lián)運(yùn)便捷。2014年9月，國務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于依托黃金水道推動長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展的指導(dǎo)意見》中明確提出推進(jìn)通州灣江海聯(lián)動開發(fā)。2015年3月，國家發(fā)改委復(fù)函江蘇省政府批準(zhǔn)同意設(shè)立“通州灣江海聯(lián)動開發(fā)示范區(qū)”，這標(biāo)志著通州灣開發(fā)上升為國家戰(zhàn)略。

為推進(jìn)通州灣江海聯(lián)動開發(fā)，充分利用通州灣港開發(fā)資源，開發(fā)連接通州灣港和南通長江岸線的新航線，作為掛靠通州灣港中轉(zhuǎn)貨物進(jìn)長江的通道，可提升通州灣港的競爭優(yōu)勢，使之與寧波舟山港共同形成以上海港為中心的“一體兩翼”開發(fā)格局，推動長江經(jīng)濟(jì)帶的發(fā)展。

本文首先對通州灣擬開辟航線的適航船舶進(jìn)行分析，然后根據(jù)擬開辟航線航行水域的水文氣象條件，分析其風(fēng)浪流統(tǒng)計特征，評估確定適航船舶經(jīng)擬開辟航線航行至通州灣1港池水域的可行性，以備后續(xù)解決中轉(zhuǎn)航程和中轉(zhuǎn)模式的問題，逐步使通州灣港成為長江大宗貨物、集裝箱江海聯(lián)運(yùn)服務(wù)基地。

1 地理位置

通州灣港區(qū)位于江蘇省南通市腰沙、冷家沙區(qū)域（見圖1），總體規(guī)劃方案體量巨大，通過大面積挖填，形成港區(qū)陸域和港池，最深處可建設(shè) 30 萬噸的深水港。擬開辟航線為船舶自東灶新河經(jīng)東灶港2港池至通州灣1港池水域，經(jīng)運(yùn)河船閘至通州灣港區(qū)1港池的距離為 8km 左右。

2 適航船舶分析

通州灣水域位于河海交界區(qū)，目前適用的航行船舶為海船。由于長江及京杭運(yùn)河等水域為淺水、限制性航道，如采用海船進(jìn)行內(nèi)貿(mào)運(yùn)輸，會導(dǎo)致船舶的尺度、結(jié)構(gòu)、性能等與內(nèi)河的環(huán)境不能有效對接，海船需要通過中轉(zhuǎn)、減載或繞行等實現(xiàn)通州灣與長江流域的貨物對流。船舶減載或繞行進(jìn)江會導(dǎo)致成本明顯偏高，經(jīng)濟(jì)性較差，船舶中轉(zhuǎn)也會造成二次污染，而且海船難以滿足內(nèi)河操縱性能高的要求，亦難以滿足新的排放控制要求，其內(nèi)貿(mào)航行時的劣勢顯而易見，采用海船運(yùn)輸不能達(dá)到有效地服務(wù)南通港和長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展的目標(biāo)。從前期入駐企業(yè)的需求來說，其產(chǎn)品需通過內(nèi)河運(yùn)河水路運(yùn)輸直達(dá)蘇南、蘇中地區(qū)，因此這些企業(yè)也有以內(nèi)河船舶作為運(yùn)輸方式的需求。因此，本文基于內(nèi)河船舶運(yùn)輸，以《內(nèi)河船舶法定檢驗技術(shù)規(guī)則》為指導(dǎo)，根據(jù)航行水域的水文氣象條件對擬開辟航線進(jìn)行航區(qū)劃分。

3 水文氣象資料分析

為對航區(qū)劃分進(jìn)行研究，需對航線航行水域的水文氣象條件進(jìn)行分析。由于通州灣水域連續(xù)實測風(fēng)浪數(shù)據(jù)較少，本文通過對國家海洋局提供的附近水域的實測數(shù)據(jù)及中國船級社“海況數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)”（簡稱“預(yù)報資料”）的風(fēng)浪數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行了比較，以驗證數(shù)值預(yù)報數(shù)據(jù)的可靠性，進(jìn)而可用于通州灣水域航區(qū)劃分研究。

3.1風(fēng)況

本文首先將呂四海洋站水域?qū)崪y風(fēng)況數(shù)據(jù)與“預(yù)報資料”風(fēng)況數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較分析。根據(jù)實測數(shù)據(jù)，呂四近海的歷年平均風(fēng)速是6.6m/s，而根據(jù)海況數(shù)據(jù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果為 6.96m/s，由此可見實測資料與“預(yù)報資料”統(tǒng)計結(jié)果基本一致。

下文根據(jù)對1港池預(yù)報1小時平均風(fēng)速資料進(jìn)行了統(tǒng)計分析，然后再根據(jù)不同時距的風(fēng)速換算求得瞬時風(fēng)速，可用于后續(xù)風(fēng)壓計算。

對1港池水域根據(jù)其風(fēng)速及出現(xiàn)頻次，得到風(fēng)速的分布及風(fēng)速累積概率，進(jìn)而得到一定保證率下的統(tǒng)計風(fēng)速。超越概率p=5%的1小時平均風(fēng)速為14m/s。

不同時距的風(fēng)速換算比值如表1所示，計算可得1港池水域超越概率p=5%的瞬時風(fēng)速為22.3 m/s。

3.2波高

《內(nèi)河船舶法定檢驗技術(shù)規(guī)則》（2019）提出河海分界區(qū)可采用波浪數(shù)值模擬結(jié)果替代波浪數(shù)據(jù)，其中，河海交界區(qū)系指在河流的入?？谔?，自河流口門線向海域延伸的水域。本文所研究水域為東灶新河向通州灣的延伸水域，符合河海交界區(qū)的條件。

圖3將海況數(shù)據(jù)系統(tǒng)中1港池水域預(yù)報資料與同期蠣蚜山實測波浪數(shù)據(jù)及海洋局提供的通州灣波浪資料進(jìn)行了對比，從保證率波高統(tǒng)計值看，蠣蚜山實測數(shù)據(jù)、海況數(shù)據(jù)系統(tǒng)、海洋局提供數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果基本一致，趨勢符合其地域變化特征。

本文評估過程中將1港池水域預(yù)報資料波浪數(shù)據(jù)用于通州灣水域航區(qū)劃分研究工作。由圖3可知1港池水域相應(yīng)于超越概率p=5%的有義波高約1.3m。

3.3水流

根據(jù)1港池水域流速預(yù)報資料，其表層流速分布列于表2，可以看出，1港池水域表層流速超過1.5m/s的比例僅為0.06%，其流速基本在1.5m/s 以內(nèi)。

4 航區(qū)劃分研究

航區(qū)劃分須考慮的因素有計算風(fēng)壓、有義波高以及流速，以下分別對其進(jìn)行分析。

4.1計算風(fēng)壓

根據(jù)氣象穩(wěn)性制定原則，風(fēng)壓與風(fēng)洞系數(shù)、空氣密度和瞬時風(fēng)速有關(guān)，其關(guān)系如下：

式中：c—風(fēng)洞系數(shù);ρ—空氣密度，kg/m3;v—瞬時風(fēng)速，m/s。

根據(jù)3.1節(jié)分析，1港池水域的瞬時風(fēng)速約為22.3 m/s。經(jīng)計算，1 港池水域計算風(fēng)壓 P=366 pa。與各版《內(nèi)河船舶法定檢驗技術(shù)規(guī)則》所規(guī)定的單位計算風(fēng)壓（表4.1）進(jìn)行比較，可以看出1 港池水域的風(fēng)壓與2011版及以前法規(guī)要求基本相當(dāng)，小于2019法規(guī)規(guī)定的數(shù)值，根據(jù)最新法規(guī)，計算風(fēng)壓在內(nèi)河A級航區(qū)規(guī)定的范圍內(nèi)。

4.2波浪參數(shù)分析

航區(qū)級別按5%保證率對應(yīng)的有義波高（H1/3）p劃分。有義波高取用值（H1/3）S按下式計算：

（H1/3）S =（H1/3）p +（秋冬季波高統(tǒng)計值-全年波高統(tǒng)計值）

根據(jù)3.2節(jié)，5%保證率對應(yīng)的有義波高（H1/3）p為1.3m。根據(jù)統(tǒng)計資料，（秋冬季波高統(tǒng)計值-全年波高統(tǒng)計值）取 0.3 m。由此可得出，1港池水域有義波高取用值（H1/3）S為1.6m。

根據(jù)航區(qū)級別劃分標(biāo)準(zhǔn)，各級航區(qū)的有義波高范圍如表4所示。從5%保證率對應(yīng)的有義波高取用值（H1/3）S來看，1港池水域在相當(dāng)A級航區(qū)劃分波高的規(guī)定范圍內(nèi)。

4.3水流

如3.3節(jié)所述，1港池水域流速基本在1.5m/s以內(nèi)。根據(jù)《內(nèi)河船舶法定檢驗技術(shù)規(guī)則》，將灘上流速超過 3.5m/s 的航段應(yīng)定為急流航段，航段級別如表5所示。由此可見1港池水域未達(dá)到急流航段的條件。

5 結(jié)論

通過擬開辟航線適航船舶分析，本文以內(nèi)河船舶作為運(yùn)輸方式，以《內(nèi)河船舶法定檢驗技術(shù)規(guī)則》為指導(dǎo)，根據(jù)航行水域的水文氣象條件對擬開辟航線進(jìn)行了航區(qū)劃分。根據(jù)水文氣象條件分析，對比相關(guān)法規(guī)要求，通州灣1港池水域的計算風(fēng)壓與2011版及以前法規(guī)要求基本相當(dāng)，低于2019 版法規(guī)要求; 1港池水域的5%保證率波高在相當(dāng)A 級航區(qū)劃分規(guī)定的范圍內(nèi);1 港池水域的流速未達(dá)到急流航段的流速范圍。

綜合分析，1港池水域的水文氣象條件符合相當(dāng)A級航區(qū)的劃分范圍，內(nèi)河A級航區(qū)船舶經(jīng)擬開辟航線航行至通州灣1港池水域是可行的，后續(xù)可通過擬開辟航線實現(xiàn)江海聯(lián)運(yùn)。

參考文獻(xiàn)：

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