刍议内河航道设计线数方法

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　　摘要：内河航道是战略性资源,在支撑江河流域产业带形成和发展流域经济上发挥了重要作用。河流担负着国家经济发展中逐步由东向中、西部地区转移的战略重任。因此这些地区有必要开发利用好“内河航道”这个交通资源，建立有内河航运参与的综合运输系统。
　　关键词：内河航道；主要参数；实例设计
　　内河航运是一种具有悠久历史的运输方式，在中华五千年文明历史的长河中，对推动社会进步、经济发展、文化交流等都发挥了巨大的作用。由于河流自古以来就是人类赖以生存的重要自然资源，故沿河而居成为人类的固有生活方式，河岸带密集的生活居住、工业生产等，在促进了河流的运输需求的，同时也给航道整治工程带来了巨大的困难。目前，由于船舶的大型化发展，航道等级将随之提高，随之而来的航道扩建工程涉及到航道沿线众多的征地拆迁，其费用有时候甚至超过航道整治工程本身的投资。因而，航道宽度的合理确定，成为内河航道整治工程设计的关键因素。
　　一、航道设计线数确定的主要参数分析
　　航道线数的确定首先需要预测航道的货运量需求，进而通过预测的货运量需求、航道设计代表船型及吨位等，确定今后该航道的日平均通航船舶数量，而后根据船舶运输的不均匀性分析航道船流密度可能出现的高峰期、一般期及低峰期，最后验算高峰期的船流密度是否满足船舶安全航行的需要，从而最终确定航道的设计线数。
　　二、结合项目实例
　　本文以珠江上游段航道整治工程为例，根据上述分析的航道设计线数确定因素，初步探讨内河航道设计时的航道线数确定方法。
　　（一）货运量预测
　　航道的设计通过能力，首先需要预测分析该航道今后的货运量需求，并确保预测结果能够基本体现工程航段今后的发展趋势。
　　（二）日单向通航船舶总艘次计算公式的推导
　　日通过航道的船舶数量也就是航道通过能力的重要体现，而通过航道的不同设计船型、船队及其组成、船型尺度、所占的比重等，是影响和决定航道通过能力的主要因素，也是保证船舶航行安全、通畅、快捷的重要因素。本文以下水的货运量作为分析对象，计算日通过航道的船舶数量，作为航道线数确定的依据。
　　考虑到船舶装载和运量不均衡影响，需要对上述预测货运量进行分析计算，合理的确定上述各运输方式的年通过航道的总载重吨位量，从而推算出日通过航道的船舶艘次。借鉴船闸通过能力的计算方法，可推导出如下的计算公式：
　　日单向通过航道的船舶总艘次计算公式为： n ＝P1/NG+no；
　　年单向通过航道的总载重吨位计算公式为：P1＝P2β/α；
　　其中，P1――年单向通过航道的船舶总载重吨位（t）；
　　P2――年单向通过航道的总货运量（t）；
　　n――日单向通过航道的船舶总艘次；
　　no――日非货船通过航道的船舶总艘次；
　　N――年通航天数（本文计算，取360 天）；
　　G――单艘船舶平均载重吨位（t）；
　　α――船舶装载系数，在无资料时可取0.5～0.8；
　　β――运量不均衡系数，为年最大月货运量和年平均月货运量的比值，在无资料时可取1.3～1.5。
　　（三）日单向通航船舶总艘次确定
　　通过对运量资料的调查和分析，认为目前的散货运输基本比较均衡，船舶装载量能基本得到保证；而集装箱运输尚缺乏实践资料，故根据综合分析后，进行如下取值：
　　散杂货运输：β取1.3；α取0.8；
　　集装箱运输：β取1.5；α取0.5。
　　1．考虑到苏、浙内河主要航道正在进行Ⅳ级改Ⅲ级建设，在2010 年左右，运输船舶以300～500t 级为主，故散货船单艘船舶平均载重吨位按400t 计算；集装箱运输考虑主要为30TEU 运输船舶，平均载重吨位按240t 计算（集装箱按8 吨/箱的货重进行折算，下同）。
　　2．考虑到苏、浙及上海今后主要内河航道为Ⅲ级标准，通过整治建设后，在2015 年左右，运输船舶将逐渐以500t和1,000t 级混合为主，故散货船单艘船舶平均载重吨位按750t 计算；集装箱运输考虑主要为60TEU 运输船舶，平均载重吨位按480t 计算。
　　3．至2020 年左右，运输船舶逐渐过渡到1,000t 级为主，故散货船单艘船舶平均载重吨位按1,000t 计算；集装箱运输考虑90TEU 运输船舶，平均载重吨位按720t 计算。根据上述取值，对珠江上游段航道的日单向通航船舶总艘次进行分析计算。
　　（四）设计船流密度确定
　　通过上述的分析计算，航道设计线数的确定将根据日单向通过航道的船舶总艘次进行论证分析（在感潮河段更为明显）。考虑到船舶运输在一天24 小时内的不均衡性，航道设计线数的确定还将引入日不均衡系数γ，把一天的时间分为高峰期、一般期、低峰期进行不均衡分析，从而确定日单向通航最不利的设计船流密度值，进而更为合理的确定航道设计线数。日不均衡系数γ的取值，需要结合不同航道的调查结果，进行合理的确定（本文取值仅为了分析需要，并不一定代表实际值）。根据上述分析结果，对珠江上游段航道日单向通航最不利的设计船流密度进行分。
　　（五）航道线数确定和船舶通航安全分析
　　根据上述计算的船流密度，按13km/h 的航速进行计算分析，可知：在每日高峰期最大的船流密度期间，以每0.65分钟通过一艘船计，两艘航行船舶之间的安全距离为：13×1000×0.65/60＝140.8m。
　　对于航道设计线数的确定，笔者认为：当单线航道的计算期船流密度过大时，也就是同向航行的船舶之间安全距离过小时，船舶的运输安全就不易保证，必须增加航道的设计线数，从而确保船舶运输安全。
　　对于两艘船舶之间安全距离的确定，现行规范没有明确规定，亦没有相关指导要求。笔者认为，两艘船舶之间的最小安全距离，应至少满足船舶完全制动所需的长度需要，参照有关的研究资料，该距离至少约为2.5 倍的船型长度。
　　因此，以设计代表船型长度67.5m 进行黄浦江上游航段的船舶通航安全分析， 可知： 2.5 × 67.5m ＝ 168.8m>140.8m。也就是说，航道计算得出的航行船舶之间的距离小于需要的最小安全距离值。因此，航道单向需考虑设置双线航道，以确保通航安全。
　　三、结论与建议
　　1．航道设计线数的合理确定是一个比较复杂的问题，由于现行的规范没有具体涉及到该项内容的计算分析，本文参照实际工程设计项目，举例分析了航道线数计算方法的研究，以确保航道整治设计能够满足船舶通航安全要求，该方法对内河航道整治设计具有一定的参考性。
　　2．货运量预测具有一定的不确定性，而且很难做到精确，而预测的货运量往往决定航道整治建设的规模。所以，一定要在充分调查的基础上，以实际收集信息为基础，进行详实的分析，再进行科学的预测，以确保预测成果能基本反映发展趋势，从而为航道建设规模及航道线数的确定提供具有参考性的依据。
　　3．日不均衡系数γ是一个比较难以确定的参数，但通过对整治航道多年的运输船舶登记资料或观测资料，可以基本确定其范围。所以，建议加强航道运输的资料积累，对年、月、日的内河货运进行分类统计和分时段统计，将非常有助于内河航道整治设计时货运量预测及建设规模的科学确定，从而在确保船舶运输安全的同时，使工程投资更为合理。
　　4．对于两艘船舶之间安全距离的确定，由于现行规范没有明确的说法，相关的试验统计资料也较少。笔者建议相关机构组织大量的试验研究，观测并统计相关数据，最后形成具有指导性的结论意见，以供设计参考，从而使内河航道设计能够尽可能的确保船舶运输的安全。
　　
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