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标题 三峡枢纽碍航度测算及对策建议
范文

    蒋军 付晓娜

    【摘 要】 为定量评估三峡枢纽船舶通航状况,引入“碍航度”概念,分析碍航度的影响因素,构建由5个可量化指标构成的综合评估指标体系。基于模糊综合评价法定量计算三峡枢纽2003―2014年的碍航度指标,并绘制碍航指数曲线。结果显示:2020年、2030年三峡枢纽碍航度可能将高达0.9、1.0;届时,三峡坝区船舶积压状况将非常严重,从而导致船舶运输效率急剧下降,物流成本明显提高。为此提出内部挖潜、翻坝转运和新建船闸等对策建议。

    【关键词】 三峡枢纽;指标体系;碍航度;船闸;船舶交通流

    0 引 言

    当前,制约长江黄金水道建设的重要原因之一就是三峡枢纽的碍航问题。三峡船闸是双线五级连续船闸,自2003年6月16日试通航以来,总体运行正常;但是,由于船闸实际运行条件与设计运行条件之间存在差距,运行和管理中也出现了一些问题,再加上近年来三峡过闸运量不断增加,导致三峡枢纽“瓶颈”现象日益突出。据统计,2011年三峡船闸就超出了双向1亿t的设计通过能力,比预期提前了19年;2016年三峡船闸实际货物通过量达到1.305亿t,超出设计通过能力的30.5%。双线船闸正常运行时,船舶平均等闸时间为2~。在船闸流量超限、枢纽冲沙、旅游黄金周、船闸应急抢修和计划性停航修理等非正常运行期间,曾出现800余艘船舶积压的情况,这不仅给航运企业造成经济损失,还造成了较大的社会影响。近年来,随着三峡大坝断面货运通过量的迅猛增加,三峡枢纽碍航效应愈加明显。

    目前,针对三峡枢纽碍航的定性研究较多,定量研究较少。为了定量评估三峡枢纽的船舶通航状况,本文引入“碍航度”这个概念,在全面分析碍航影响因素的基础上,构建综合评估指标体系,运用模糊综合评判法,定量计算三峡枢纽历年的碍航度,并绘制出碍航指数曲线,针对三峡枢纽的碍航状况提出相应的对策建议,以期给有关部门提供科学的决策参考。

    1 碍航度的概念

    1.1 定 义

    碍航度是指在一定的通航环境下,航道、船闸、调度管理等非突发性因素对船舶通航的综合影响程度,可以通过碍航指数来反映碍航度。

    1.2 分 级

    本文将碍航度的取值范围定为0~1(见表1):碍航度为1时,船舶完全不能通航,只能无限期等待或翻坝转运;碍航度为0时,船舶可以无需等待,直接过闸;碍航度在0~1之间时,表示船舶可视具体情况等待过闸。

    2 碍航度的影响因素

    2.1 船闸利用率

    从三峡船闸系统的总体角度考虑,船闸利用率越高,过闸货运量越大,越接近甚至超过船闸的设计通过能力,就会影响船舶过闸的顺畅性,从而导致三峡坝区滞留船舶逐渐增加,船舶待闸时间明显延长。[1]

    2.2 船闸通航调度水平

    三峡和葛洲坝枢纽通航调度实行“统一调度、联合运行”的原则,船舶过闸执行“一次申报、统一计划、统一调度、分坝实施”的调度程序。船闸调度水平、引航技术水平以及应急反应速度是维持良好的水上交通秩序、确保船舶安全通航的重要条件。船闸调度管理水平越高,通航效率就越高,三峡枢纽的碍航程度就会相应降低。船闸通航调度水平可细分为通信信息管理水平、调度人员技术水平、调度设备先进水平等。

    2.3 船舶交通流密度

    交通量是指单位时间内通过水域中某一点的所有船舶的数量,交通密度是指单位面积内船舶的数量。通常情况下,交通量越大,交通密度越大,在一定程度上反映所在水域中船舶交通的繁忙程度和风险程度。

    2.4 船舶标准化水平

    当前,长江航运中的船舶存在平均吨位小、船型杂乱、标准化程度低的情形,部分船舶还存在技术状况和安全性能较差的问题,影响长江航运的整体竞争力和服务效率。三峡工程蓄水后,川江航行条件和通航环境都得到了明显改善。为提高三峡船闸的通过能力,保障船舶航行安全,避免船舶对库区环境造成污染,迫切要求尽快提升船型标准化水平。一般来说,过闸船舶标准化水平越高,通航效率就越高,船舶碍航程度就会相应降低。

    2.5 船闸停航检修状况

    冲沙、设备检修、例行保养、航道施工和海损事故等都会引起三峡船闸停航检修,从而引起三峡坝区船舶滞留,导致碍航程度加剧;因此,要降低碍航度,就必须科学制订船闸停航检修方案,力争将对正常通航的影响降到最低。

    2.6 气象水文灾害影响

    当发生大风、浓雾、恶劣气候等特殊气象水文灾害时,考虑到安全问题,三峡船闸会暂时关闭,导致船舶滞留。据统计,近年来三峡船闸因大风、大雾停航的时间明显增加。

    3 碍航度测算

    3.1 碍航度评价指标体系构建

    确定影响碍航度的关键因素主要有坝区因素和船舶因素,且它们对碍航度的影响程度相近;特殊情況引起的停航性碍航,因存在突发性和暂时性,其影响程度较小。因此,本文构建了三峡枢纽碍航度评价指标体系,并通过专家打分的方法计算得到各级指标的相对权重(见表2)。

    3.2 碍航度评价指标量化

    为了将影响因素指标合理量化,本文将各影响因素[2]定义如下:

    (1)船闸利用率:年过闸货运量/船闸设计通过量;

    (2)通航调度水平:年运行闸次;

    (3)船舶交通流密度:年通过船舶艘次;

    (4)船舶标准化水平:年通航船舶标准化率;

    (5)停航率:停航天数/365(包括检修停航、岁修停航、度汛停航、意外事故停航、施工停航等)。

    2003―2014年三峡船闸有关碍航指标参数统计见表3。

    3.3 基于模糊综合评价的三峡枢纽碍航度测算

    3.3.1 确定隶属函数

    (1)船闸利用率 船闸利用率与年过闸货运量成正相关,年过闸货运量与碍航度成正相关。由于三峡船闸年设计通过能力为双向1亿t,因此,可用年过闸货运量与设计通过量的比值作为隶属函数

    uA(x)=

    (2)通航调度水平 通航调度水平与年运行闸次成正相关,年运行闸次与碍航度成负相关。根据历史最高和最低运行闸次,将年运行闸次约束为次,故通航调度水平的隶属函数为

    uB(x)=

    (3)船舶交通流密度 船舶交通流密度与通过船舶艘数成正相关,通过船舶艘数与碍航度成正相关。根据历史最高和最低通过船舶艘数,得到船舶交通流密度隶属函数为

    uC(x)=

    (4)船舶标准化水平 船舶标准化水平与船舶标准化率成正相关,船舶标准化率与碍航度成负相关。最高标准化率为100%,故船舶标准化水平隶属函数为

    uD(x)=1 x

    (5)停航率 停航率与碍航度成正相关,故通航率隶属函数为

    uE(x)=

    根据各隶属函数计算出5个碍航指标所对应的不同隶属度(见表4)。

    3.3.2 确定模糊关系矩阵

    R=

    根据专家评价,各评价指标在评判碍航度中占的权重为

    A=(0.300 0.200 0.315 0.135 0.050)

    3.3.3 测算结果

    计算得到2003―2014年综合评价碍航度为

    B=AR=(0.343 2 0.613 8 0.523 9 0.523 8 0.528 9 0.504 2 0.509 7 0.592 5 0.611 0 0.484 4 0.508 3 0.4876)

    根据上述计算结果,绘制三峡枢纽历年碍航指数曲线(见图1)。

    3.4 碍航度计算结果分析

    从上述计算结果可以看出,2003―2014年碍航指数总体分布在0.5~0.7,对照碍航度的定义为“比较碍航,船舶待闸通航”。对运输时间要求较高的货物,建议可以实施翻坝转运。

    从近几年的计算数据来看,2010―2011年的碍航指数较高,碍航效应也十分明显。随后,有关部门采取了一定措施,通航调度水平的提高使得之后几年船闸运行闸次大幅增加;通过沿江各地政府大力推动,过闸船舶标准化水平显著提高;我国经济发展进入新常态,使得过坝货运需求增长也逐渐放缓――最近几年的碍航指数又略微降低,且趋于稳定。

    随着三峡枢纽的通过能力越来越难以满足货运需求,若不盡早采取对策,根据碍航指数曲线的变化趋势,2020年、2030年三峡枢纽碍航度将可能分别高达0.9、1.0。届时,三峡坝区船舶积压状况将非常严重,从而导致船舶运输效率急剧下降,物流成本明显提高,将极大影响长江经济带发展战略的顺利实施,严重制约长江沿江地区特别是长江上游地区经济社会的健康发展。

    4 对策建议

    4.1 内部挖潜

    (1)加强监管和控制力度 对船舶进行现场指挥和管控,缓解坝前积压船舶的压力;加大巡查力度,控制拟通过三峡大坝船舶的出港签证;提醒港航企业合理安排作业和运输计划;过闸船舶须遵循“重点优先、先到先过、兼顾效率、合理调控”的原则,组织各管理部门及相关单位,加强沟通协调,强化现场监管,优化船闸调度,全力做好各项通航保障工作,确保长江航运安全、平稳、有序。

    (2)推进过闸船型标准化 严格实施过闸船舶标准船型主尺度系列,加快推进长江干线老旧船舶拆解工作,落实老旧船舶拆解补贴;推进川江及三峡库区船型标准化示范项目建设,提高三峡船闸的通航效能,降低三峡船闸的碍航度。

    (3)进一步提高船舶进闸和移泊效率 通过开展船舶同步进闸试验,制定管理细则,加强船员培训,优化闸阀门启闭机参数及输水工艺、增设靠泊设施、同步进闸和移泊、加强现场监管等措施。

    (4)优化检修时间,强化通航保障 利用春节后的运输淡季安排船闸停航检修,优化施工组织,缩短停航检修时间,提高船闸通航率;检修期间,优化客货过坝运输组织,保障长江全线通航,提高检修期通过能力。

    4.2 翻坝转运

    1998年,为应对百年不遇的特大洪水,宜昌市秭归县茅坪镇临时客运码头开始进行应急翻坝转运;后因载货滚装船的出现和三峡枢纽通航能力不足的限制,导致翻坝转运成为常态。未来,随着三峡断面货运量的进一步增加,在三峡枢纽新通道没有建成之前,长期翻坝转运将成为必然选择。为有效缓解三峡枢纽碍航,建议未来重点打造三峡枢纽长期翻坝转运系统,该系统由坝上船舶运输、坝下船舶运输、宜昌秭归翻坝物流园区、宜昌江南翻坝高速公路、宜昌红花套翻坝转运码头等子系统组成。

    4.3 新建船闸

    据预测,在不考虑翻坝转运和升船机通过能力的情况下,三峡船闸现有通过能力将明显不足,预计2020年和2030年分别欠缺万t和万t,比例分别为36.98%和55.59%。即使考虑升船机通航后约400万t的通过能力,也不能从根本上改变三峡枢纽碍航的现状,翻坝转运必定会增加通行时间和成本;因此,要彻底解决三峡枢纽的碍航问题,必须尽快建设三峡枢纽新通道,启动第二船闸的规划建设。

    参考文献:

    [1] 丁益,程细得,齐俊麟,等.三峡船闸通过能力影响因素分析[J].船海工程,2013(6):200-204.

    [2] 徐志华,谭志荣.浅析三峡船闸通航状态评价方法[J].中国水运,2011(12):16-17.

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更新时间:2024/12/22 16:11:21