舒 小 紅

(湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院，湖南 長(zhǎng)沙 410008)

近年來(lái)，隨著湖南省航道條件不斷改善和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，湖南省內(nèi)河運(yùn)力快速增長(zhǎng)、船舶大型化趨勢(shì)明顯，船舶和過(guò)閘運(yùn)量持續(xù)增加。大源渡樞紐和株洲樞紐的過(guò)壩運(yùn)量分別由2005年的480×104和383×104t增長(zhǎng)到2011年的929×104和891×104t，年均分別增長(zhǎng)11.5%和15.1%[1]，兩樞紐船閘運(yùn)輸均較為繁忙。水運(yùn)的快速發(fā)展，帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，但運(yùn)量的快速增長(zhǎng)給船閘等通航水運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施提出了新的考驗(yàn)。并導(dǎo)致眾多船舶到達(dá)船閘后不能及時(shí)過(guò)閘，堵船事件常有發(fā)生，延長(zhǎng)了船舶過(guò)閘運(yùn)行時(shí)間，提高了船舶的運(yùn)行成本，削弱了水運(yùn)交通行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。因此深入研究船閘的通過(guò)能力，充分挖掘開(kāi)發(fā)船閘最大通過(guò)能力，提高船舶過(guò)閘通過(guò)效率迫在眉睫。

1 湘江船閘通過(guò)能力現(xiàn)狀

目前，湘江干流蘋(píng)島以下共規(guī)劃8座樞紐，已建瀟湘、浯溪、近尾洲、大源渡、株洲5座樞紐，湘祁、土谷塘樞紐、長(zhǎng)沙綜合樞紐3座樞紐在建[2]，如表1。

表1 湘江干流蘋(píng)島以下梯級(jí)現(xiàn)狀Table 1 Following step status of Ping Island Xiangjiang River

湘江干流運(yùn)量主要集中分布在衡陽(yáng)以下，衡陽(yáng)以下共有3個(gè)梯級(jí)，分別為大源渡樞紐、株洲樞紐和長(zhǎng)沙樞紐。2011年，大源渡和株洲船閘單向運(yùn)量已分別達(dá)到775×104、785 ×104t[3-4]，均已超過(guò)現(xiàn)有船閘設(shè)計(jì)單向通過(guò)能力，承擔(dān)著巨大的通航壓力；長(zhǎng)沙樞紐船閘于2012年10月通航，設(shè)計(jì)單向通過(guò)能力雙線為4 900×104t[5]。目前，湘江干流堵船事件主要集中在大源渡樞紐和株洲樞紐。

2 湘江船閘過(guò)壩貨運(yùn)量現(xiàn)狀

2011年大源渡過(guò)閘貨物總運(yùn)量929×104t，其中煤約14.8%、鋼材約1.8%、糧食(及木材鹵水)0.6%、集裝箱0.1%、建材約60%，其它22.7%。貨物流向以上水為主。2011年過(guò)閘上水貨物775×104t，主要是在株洲庫(kù)區(qū)內(nèi)開(kāi)采的砂卵石運(yùn)往衡陽(yáng)。

2011年株洲過(guò)閘貨物總運(yùn)量891×104t，其中煤約15.5%、鋼材約0.6%、糧食(及木材鹵水)1%、集裝箱0.1%、建材約72.1%、其它10.7%。貨物流向以下水為主。2011年過(guò)閘下水貨物785×104t，主要是在株洲庫(kù)區(qū)內(nèi)開(kāi)采的砂卵石運(yùn)往株洲，以及耒陽(yáng)煤碳運(yùn)往長(zhǎng)株潭等城市。

3 影響船閘通過(guò)能力因素分析

船閘通過(guò)能力是船閘設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),其影響因素多而復(fù)雜,共包括3大類(lèi)因素，分別為船閘基礎(chǔ)設(shè)施條件、船閘運(yùn)營(yíng)條件和船閘管理因素[6]。

船閘基礎(chǔ)設(shè)施條件,包括船閘設(shè)計(jì)水頭和船閘級(jí)數(shù)線數(shù)和船閘總體布置、船閘輸水系統(tǒng)和閘室灌泄水時(shí)間、閘門(mén)型式和啟閉機(jī)啟閉時(shí)間、閘室的有效尺度、船閘引航道尺度及布置、靠船建筑物布置、航道通航水流條件等。

船閘運(yùn)營(yíng)條件,包括過(guò)閘船型船隊(duì)的類(lèi)型和組成、船舶尺度、貨物載重量,過(guò)閘貨物的品種、批量、流向和不均衡性,船閘上下游航道的水流條件、跨河建筑物凈空凈寬、洪枯水停航期和減載天數(shù)等。

船閘調(diào)度和管理因素,主要包括船閘的運(yùn)行調(diào)度的策略和控制管理系統(tǒng),船員的駕駛技術(shù)熟練程度,管理人員的技術(shù)管理水平、船閘事故的處理能力,船閘檢修能力等。

筆者主要討論在湘江大源渡和株洲樞紐特有的基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)條件下，研究其影響船閘通過(guò)能力的因素，提出使船閘通過(guò)能力最大化的辦法。影響大源渡和株洲樞紐船閘通過(guò)能力的主要因素有以下4點(diǎn)。

3.1 船舶尺度不標(biāo)準(zhǔn)

湘江現(xiàn)有船舶尺度不標(biāo)準(zhǔn)主要體現(xiàn)在3個(gè)方面，一是型寬太寬，二是吃水太深，三是裝卸設(shè)備安裝極不規(guī)范。表2可以看出，以湘江1 000 t貨船為例，其型寬和吃水均嚴(yán)重超過(guò)了GB 50139—2004《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》[7]規(guī)定型寬10.8 m和吃水2.0～2.4 m的要求。而大源渡船閘和株洲船閘主要貨物是散貨建材砂卵石和煤炭，而絕大部分散貨船舶都安裝了皮帶運(yùn)輸機(jī)，且伸出船頭占用水域長(zhǎng)度20 m左右。目前，湘江船閘多年平均實(shí)際過(guò)閘閘室利用率在0.5左右，而全國(guó)船閘閘室平均利用率為0.5～0.7[8]，可以看出，湘江船閘閘室利用率在全國(guó)處于偏低的水平，可提高的空間還很大。

表2 湘江船型現(xiàn)狀Table 2 Xiangjiang ship status

3.2 運(yùn)量在時(shí)間分布上不均衡

內(nèi)河船舶到達(dá)船閘在某種程度上具有非常大的隨機(jī)性,或者說(shuō),通過(guò)航道某一點(diǎn)、某一斷面或某一條航道的船舶流量是一個(gè)隨機(jī)數(shù),不同時(shí)間、不同地點(diǎn)的船舶流量都是變化的。內(nèi)河船舶的這一特征使得船閘運(yùn)行時(shí)，時(shí)而堵船時(shí)而空閑。大源渡船閘和株洲船閘分別于2000年和2004年竣工通航，至今，運(yùn)量在時(shí)間分布上的特點(diǎn)主要特點(diǎn)是中洪水期、枯水期運(yùn)量大于洪水期，主要原因是在洪水期間，特別是5—7月湘江水位較高,挖砂船停止采砂，致使過(guò)閘運(yùn)量大量減少。

3.3 流量在空間分布上不均衡

船舶流量的大小與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、地域、物產(chǎn)、貨運(yùn)市場(chǎng)等多方面的因素有關(guān),它除了隨時(shí)間變化外還隨空間位置的不同而變化。就湘江而言，大源渡船閘上行貨運(yùn)量明顯大于下行，2011年，上行量占總運(yùn)量的83.6%，下行量占總運(yùn)量的16.4%。株洲船閘上行貨運(yùn)量明顯小于下行，2011年，上行量占總運(yùn)量的11.9%，下行量占總運(yùn)量的88.1%。主要原因?yàn)橥谏按性谥曛迾屑~庫(kù)區(qū)采砂，上行經(jīng)大源渡船閘運(yùn)至衡陽(yáng)；下行經(jīng)株洲船閘運(yùn)至株洲、長(zhǎng)沙。數(shù)據(jù)分析表明湘江船閘過(guò)閘流量極不均衡，也說(shuō)明過(guò)閘船舶空載率非常之高。

3.4 自然條件的影響

近年來(lái)，受湘江流域降水量減少和湘江沿線工農(nóng)業(yè)及城市用水量的增加影響，致使枯水期時(shí)間延長(zhǎng)、枯水期水位下降嚴(yán)重。目前湘江干流衡陽(yáng)至株洲段航道維護(hù)水深只有2.0 m左右，而湘江現(xiàn)有船型普遍吃水偏深，導(dǎo)致枯水期的湘江干流航道的水深不足和礙航問(wèn)題十分突出。

4 提高船閘通過(guò)能力方法

4.1 提高閘室利用率

4.1.1 船舶尺度大型化、標(biāo)準(zhǔn)化

加快船型大型化和標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程，以提高閘室面積利用率和一次過(guò)閘載重噸位為最終目標(biāo)，對(duì)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)湘江船型進(jìn)行全面詳細(xì)的評(píng)估，進(jìn)一步優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)船型主尺度系列(研究開(kāi)發(fā)湘江船型)；同時(shí)，加大船型標(biāo)準(zhǔn)化推進(jìn)力度，提高湘江過(guò)閘船型標(biāo)準(zhǔn)化率，更好地挖掘湘江船閘的通航過(guò)閘潛力。

4.1.2 開(kāi)發(fā)湘江船閘過(guò)閘運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)軟件

湘江船閘過(guò)閘運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)軟件就是以湘江的貨運(yùn)量、流量、流向、船型和船閘特點(diǎn)為基礎(chǔ)資料，對(duì)湘江船閘服務(wù)和作業(yè)水平進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，在待閘船舶隨機(jī)的情況，以尋找最優(yōu)過(guò)閘的組合方法，以最大噸位設(shè)計(jì)船舶過(guò)閘組合。

開(kāi)發(fā)船閘過(guò)閘運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)軟件，尋找在特定服務(wù)水平情況下的船閘最大通過(guò)能力。增強(qiáng)運(yùn)行調(diào)度的計(jì)劃性和科學(xué)性，科學(xué)編排船舶過(guò)閘調(diào)度計(jì)劃，合理編制船舶的放行計(jì)劃，最大限度的利用閘室面積，使每個(gè)閘次盡可能多地利用閘室面積放行過(guò)閘船舶，減少船舶排隊(duì)待閘時(shí)間。

4.2 建立船閘運(yùn)行信息管理系統(tǒng)

建立船閘運(yùn)行信息管理系統(tǒng)可以從3個(gè)方面入手，一是建立湘江船閘管理網(wǎng)站。把船閘運(yùn)行管理信息如待閘船舶信息、船閘運(yùn)行信息、水文條件等實(shí)時(shí)在網(wǎng)站上同步發(fā)布。讓船主隨時(shí)了解船閘動(dòng)態(tài)以更好安排行程。二是建立過(guò)閘船主信息庫(kù)。收集所有過(guò)閘船主的信息，把船閘通行順暢、擁堵、枯水、洪水等重要信息定期對(duì)船主進(jìn)行電話(huà)或手機(jī)短息告知。三是建立航道遙測(cè)監(jiān)控管理中心。采用GPS定位技術(shù)實(shí)施船舶實(shí)時(shí)跟蹤、監(jiān)控、導(dǎo)航、航行秩序的管理,建立電子顯示與信息系統(tǒng)、電子數(shù)據(jù)交換技術(shù)、船舶交通服務(wù)等,建立船閘調(diào)度管理的智能交通系統(tǒng),以便大范圍的、全方位的實(shí)時(shí)高效地、合理地進(jìn)行過(guò)閘船舶的調(diào)度管理。

本方法可以讓船主合理安排船舶行駛行程，使到閘船舶概率更均衡，有效的解決船舶過(guò)閘在時(shí)間分布上不均衡、自然條件影響等因素造成的堵船。

4.3 加強(qiáng)船閘的運(yùn)行管理

船閘的運(yùn)行管理對(duì)船舶過(guò)閘效率有非常重要的影響，因此需要加強(qiáng)船舶過(guò)閘排隊(duì)的管理，增強(qiáng)船閘維修保養(yǎng)、船閘檢修能力,提高船閘的年通航時(shí)間等。

加強(qiáng)船閘服務(wù)的規(guī)范化，認(rèn)真分析船員從登記、接受調(diào)度指令、進(jìn)出船閘等一系列服務(wù)的流程，縮短每個(gè)環(huán)節(jié)的服務(wù)時(shí)間，從而使職工盡可能向船員提供高質(zhì)量的、標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)。

引出船閘市場(chǎng)管理模式，對(duì)職工制定激勵(lì)和考核方案，激發(fā)職工服務(wù)質(zhì)量提升的內(nèi)在動(dòng)力，充分調(diào)動(dòng)職工服務(wù)工作的主動(dòng)性，培養(yǎng)職工工作的責(zé)任心，以達(dá)到船閘船舶過(guò)閘效率最大化的效果。

5 結(jié) 論

1)通過(guò)深入分析湘江船閘通過(guò)能力現(xiàn)狀，研究影響船閘通過(guò)能力的因素，找出了限制船閘通過(guò)能力的4個(gè)主要原因。一是船舶尺度不標(biāo)準(zhǔn)，二是運(yùn)量在時(shí)間分布上不均衡，三是流量在空間分布上不均衡，四是自然條件的影響。

2)通過(guò)研究影響船閘通過(guò)能力的因素，充分地挖掘和開(kāi)發(fā)船閘最大通過(guò)能力，為提高湘江河段船閘通過(guò)能力并解決滯航問(wèn)題提供了3種可行的方法。一是提高閘室利用率，二是建立船閘運(yùn)行信息管理系統(tǒng)，三是加強(qiáng)船閘的運(yùn)行管理。

3)大源渡和株洲二線船閘工程正在做前期工作，在不久的將來(lái)會(huì)開(kāi)工建設(shè)。但建成前的一段時(shí)期內(nèi)如何提高現(xiàn)有船閘的通過(guò)能力，緩解滯航堵航問(wèn)題，是非常重要而必要的。并且研究成果可對(duì)二線船閘建成后的管理運(yùn)行提供一套可行的模式和經(jīng)驗(yàn)。

4)筆者的研究在提高湘江船閘通過(guò)能力方面提出了一些初步的和探索性的建議,仍有許多內(nèi)容值得進(jìn)一步進(jìn)行探討研究,寄望于在日后的研究工作中繼續(xù)探討并完善。

[1] 湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院.湘江2000噸級(jí)航道建設(shè)二期工程(衡陽(yáng)～株洲)工程可行性研究報(bào)告[R].長(zhǎng)沙:湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院,2013.

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[2] 湖南省交通運(yùn)輸廳.湖南省內(nèi)河水運(yùn)發(fā)展規(guī)劃[R].長(zhǎng)沙:湖南省交通運(yùn)輸廳,2011.

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[3] 湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院.湘江大源渡航電樞紐工程施工圖設(shè)計(jì)[R].長(zhǎng)沙:湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院,1999.

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[4] 湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院.湘江株洲航電樞紐工程兩階段施工圖設(shè)計(jì)[R].長(zhǎng)沙:湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院,2003.

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[5] 湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院.湘江長(zhǎng)沙綜合樞紐兩階段施工圖設(shè)計(jì)[R].長(zhǎng)沙:湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院,2010.

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[7] GB 50139—2004 內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)[S].北京.中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部,2004.

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[8] 廖鵬,張瑋．船閘一次過(guò)閘平均噸位計(jì)算模型[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2010,40(1):207-212.

Liao Peng,Zhang Wei.Analytical model for average lockage tonnage of waterway lock[J].Journal of Southeast University :Natural Science,2010,40 (1):207-212.