湘江船闸通过能力分析

舒 小 红

(湖南省交通规划勘察设计院，湖南 长沙 410008)

近年来，随着湖南省航道条件不断改善和经济的快速发展，湖南省内河运力快速增长、船舶大型化趋势明显，船舶和过闸运量持续增加。大源渡枢纽和株洲枢纽的过坝运量分别由2005年的480×104和383×104t增长到2011年的929×104和891×104t，年均分别增长11.5%和15.1%[1]，两枢纽船闸运输均较为繁忙。水运的快速发展，带来了显著的经济效益，但运量的快速增长给船闸等通航水运基础设施提出了新的考验。并导致众多船舶到达船闸后不能及时过闸，堵船事件常有发生，延长了船舶过闸运行时间，提高了船舶的运行成本，削弱了水运交通行业的竞争优势。因此深入研究船闸的通过能力，充分挖掘开发船闸最大通过能力，提高船舶过闸通过效率迫在眉睫。

1 湘江船闸通过能力现状

目前，湘江干流苹岛以下共规划8座枢纽，已建潇湘、浯溪、近尾洲、大源渡、株洲5座枢纽，湘祁、土谷塘枢纽、长沙综合枢纽3座枢纽在建[2]，如表1。

表1 湘江干流苹岛以下梯级现状Table 1 Following step status of Ping Island Xiangjiang River

湘江干流运量主要集中分布在衡阳以下，衡阳以下共有3个梯级，分别为大源渡枢纽、株洲枢纽和长沙枢纽。2011年，大源渡和株洲船闸单向运量已分别达到775×104、785 ×104t[3-4]，均已超过现有船闸设计单向通过能力，承担着巨大的通航压力；长沙枢纽船闸于2012年10月通航，设计单向通过能力双线为4 900×104t[5]。目前，湘江干流堵船事件主要集中在大源渡枢纽和株洲枢纽。

2 湘江船闸过坝货运量现状

2011年大源渡过闸货物总运量929×104t，其中煤约14.8%、钢材约1.8%、粮食(及木材卤水)0.6%、集装箱0.1%、建材约60%，其它22.7%。货物流向以上水为主。2011年过闸上水货物775×104t，主要是在株洲库区内开采的砂卵石运往衡阳。

2011年株洲过闸货物总运量891×104t，其中煤约15.5%、钢材约0.6%、粮食(及木材卤水)1%、集装箱0.1%、建材约72.1%、其它10.7%。货物流向以下水为主。2011年过闸下水货物785×104t，主要是在株洲库区内开采的砂卵石运往株洲，以及耒阳煤碳运往长株潭等城市。

3 影响船闸通过能力因素分析

船闸通过能力是船闸设计的一项重要技术经济指标,其影响因素多而复杂,共包括3大类因素，分别为船闸基础设施条件、船闸运营条件和船闸管理因素[6]。

船闸基础设施条件,包括船闸设计水头和船闸级数线数和船闸总体布置、船闸输水系统和闸室灌泄水时间、闸门型式和启闭机启闭时间、闸室的有效尺度、船闸引航道尺度及布置、靠船建筑物布置、航道通航水流条件等。

船闸运营条件,包括过闸船型船队的类型和组成、船舶尺度、货物载重量,过闸货物的品种、批量、流向和不均衡性,船闸上下游航道的水流条件、跨河建筑物净空净宽、洪枯水停航期和减载天数等。

船闸调度和管理因素,主要包括船闸的运行调度的策略和控制管理系统,船员的驾驶技术熟练程度,管理人员的技术管理水平、船闸事故的处理能力,船闸检修能力等。

笔者主要讨论在湘江大源渡和株洲枢纽特有的基础设施技术条件下，研究其影响船闸通过能力的因素，提出使船闸通过能力最大化的办法。影响大源渡和株洲枢纽船闸通过能力的主要因素有以下4点。

3.1 船舶尺度不标准

湘江现有船舶尺度不标准主要体现在3个方面，一是型宽太宽，二是吃水太深，三是装卸设备安装极不规范。表2可以看出，以湘江1 000 t货船为例，其型宽和吃水均严重超过了GB 50139—2004《内河通航标准》[7]规定型宽10.8 m和吃水2.0～2.4 m的要求。而大源渡船闸和株洲船闸主要货物是散货建材砂卵石和煤炭，而绝大部分散货船舶都安装了皮带运输机，且伸出船头占用水域长度20 m左右。目前，湘江船闸多年平均实际过闸闸室利用率在0.5左右，而全国船闸闸室平均利用率为0.5～0.7[8]，可以看出，湘江船闸闸室利用率在全国处于偏低的水平，可提高的空间还很大。

表2 湘江船型现状Table 2 Xiangjiang ship status

3.2 运量在时间分布上不均衡

内河船舶到达船闸在某种程度上具有非常大的随机性,或者说,通过航道某一点、某一断面或某一条航道的船舶流量是一个随机数,不同时间、不同地点的船舶流量都是变化的。内河船舶的这一特征使得船闸运行时，时而堵船时而空闲。大源渡船闸和株洲船闸分别于2000年和2004年竣工通航，至今，运量在时间分布上的特点主要特点是中洪水期、枯水期运量大于洪水期，主要原因是在洪水期间，特别是5—7月湘江水位较高,挖砂船停止采砂，致使过闸运量大量减少。

3.3 流量在空间分布上不均衡

船舶流量的大小与社会经济发展水平、地域、物产、货运市场等多方面的因素有关,它除了随时间变化外还随空间位置的不同而变化。就湘江而言，大源渡船闸上行货运量明显大于下行，2011年，上行量占总运量的83.6%，下行量占总运量的16.4%。株洲船闸上行货运量明显小于下行，2011年，上行量占总运量的11.9%，下行量占总运量的88.1%。主要原因为挖砂船集中在株洲枢纽库区采砂，上行经大源渡船闸运至衡阳；下行经株洲船闸运至株洲、长沙。数据分析表明湘江船闸过闸流量极不均衡，也说明过闸船舶空载率非常之高。

3.4 自然条件的影响

近年来，受湘江流域降水量减少和湘江沿线工农业及城市用水量的增加影响，致使枯水期时间延长、枯水期水位下降严重。目前湘江干流衡阳至株洲段航道维护水深只有2.0 m左右，而湘江现有船型普遍吃水偏深，导致枯水期的湘江干流航道的水深不足和碍航问题十分突出。

4 提高船闸通过能力方法

4.1 提高闸室利用率

4.1.1 船舶尺度大型化、标准化

加快船型大型化和标准化的进程，以提高闸室面积利用率和一次过闸载重吨位为最终目标，对现有标准湘江船型进行全面详细的评估，进一步优化标准船型主尺度系列(研究开发湘江船型)；同时，加大船型标准化推进力度，提高湘江过闸船型标准化率，更好地挖掘湘江船闸的通航过闸潜力。

4.1.2 开发湘江船闸过闸运行调度系统软件

湘江船闸过闸运行调度系统软件就是以湘江的货运量、流量、流向、船型和船闸特点为基础资料，对湘江船闸服务和作业水平进行动态分析，在待闸船舶随机的情况，以寻找最优过闸的组合方法，以最大吨位设计船舶过闸组合。

开发船闸过闸运行调度系统软件，寻找在特定服务水平情况下的船闸最大通过能力。增强运行调度的计划性和科学性，科学编排船舶过闸调度计划，合理编制船舶的放行计划，最大限度的利用闸室面积，使每个闸次尽可能多地利用闸室面积放行过闸船舶，减少船舶排队待闸时间。

4.2 建立船闸运行信息管理系统

建立船闸运行信息管理系统可以从3个方面入手，一是建立湘江船闸管理网站。把船闸运行管理信息如待闸船舶信息、船闸运行信息、水文条件等实时在网站上同步发布。让船主随时了解船闸动态以更好安排行程。二是建立过闸船主信息库。收集所有过闸船主的信息，把船闸通行顺畅、拥堵、枯水、洪水等重要信息定期对船主进行电话或手机短息告知。三是建立航道遥测监控管理中心。采用GPS定位技术实施船舶实时跟踪、监控、导航、航行秩序的管理,建立电子显示与信息系统、电子数据交换技术、船舶交通服务等,建立船闸调度管理的智能交通系统,以便大范围的、全方位的实时高效地、合理地进行过闸船舶的调度管理。

本方法可以让船主合理安排船舶行驶行程，使到闸船舶概率更均衡，有效的解决船舶过闸在时间分布上不均衡、自然条件影响等因素造成的堵船。

4.3 加强船闸的运行管理

船闸的运行管理对船舶过闸效率有非常重要的影响，因此需要加强船舶过闸排队的管理，增强船闸维修保养、船闸检修能力,提高船闸的年通航时间等。

加强船闸服务的规范化，认真分析船员从登记、接受调度指令、进出船闸等一系列服务的流程，缩短每个环节的服务时间，从而使职工尽可能向船员提供高质量的、标准化的服务。

引出船闸市场管理模式，对职工制定激励和考核方案，激发职工服务质量提升的内在动力，充分调动职工服务工作的主动性，培养职工工作的责任心，以达到船闸船舶过闸效率最大化的效果。

5 结 论

1)通过深入分析湘江船闸通过能力现状，研究影响船闸通过能力的因素，找出了限制船闸通过能力的4个主要原因。一是船舶尺度不标准，二是运量在时间分布上不均衡，三是流量在空间分布上不均衡，四是自然条件的影响。

2)通过研究影响船闸通过能力的因素，充分地挖掘和开发船闸最大通过能力，为提高湘江河段船闸通过能力并解决滞航问题提供了3种可行的方法。一是提高闸室利用率，二是建立船闸运行信息管理系统，三是加强船闸的运行管理。

3)大源渡和株洲二线船闸工程正在做前期工作，在不久的将来会开工建设。但建成前的一段时期内如何提高现有船闸的通过能力，缓解滞航堵航问题，是非常重要而必要的。并且研究成果可对二线船闸建成后的管理运行提供一套可行的模式和经验。

4)笔者的研究在提高湘江船闸通过能力方面提出了一些初步的和探索性的建议,仍有许多内容值得进一步进行探讨研究,寄望于在日后的研究工作中继续探讨并完善。

[1] 湖南省交通规划勘察设计院.湘江2000吨级航道建设二期工程(衡阳～株洲)工程可行性研究报告[R].长沙:湖南省交通规划勘察设计院,2013.

Transportation Planning Survey and Design Institute of Hunan Province.The Two Phase Project of Xiangjiang 2000 DWT Channel Construction (Hengyang to Zhuzhou) Project Feasibility Study Report[R].Changsha:Transportation Planning Survey and Design Institute of Hunan Province,2013.

[2] 湖南省交通运输厅.湖南省内河水运发展规划[R].长沙:湖南省交通运输厅,2011.

Transportation Bureau of Hunan Province.Hunan Province Inland Waterway Transportation Development Planning[R].Changsha:Transportation Bureau of Hunan Province,2011.

[3] 湖南省交通规划勘察设计院.湘江大源渡航电枢纽工程施工图设计[R].长沙:湖南省交通规划勘察设计院,1999.

Transportation Planning Survey and Design Institute of Hunan Province.Xiangjiang Dayuandu Avionics Construction Drawing Design Project[R].Changsha:Transportation Planning Survey and Design

Institute of Hunan Province,1999.

[4] 湖南省交通规划勘察设计院.湘江株洲航电枢纽工程两阶段施工图设计[R].长沙:湖南省交通规划勘察设计院,2003.

Transportation Planning Survey and Design Institute of Hunan Province.Xiangjiang Zhuzhou Navigation-Power Junction Project in Two Phases Construction Drawing Design[R].Changsha:Transportation Planning Survey and Design Institute of Hunan Province,2003.

[5] 湖南省交通规划勘察设计院.湘江长沙综合枢纽两阶段施工图设计[R].长沙:湖南省交通规划勘察设计院,2010.

Transportation Planning Survey and Design Institute of Hunan Province.Xiangjiang Changsha Comprehensive Hub Two Stage Construction Design[R].Changsha:Transportation Planning Survey and Design Institute of Hunan Province,2010.

[6] 廖鹏.船闸通过能力研究[D].南京.河海大学,2007.

Liao Peng.Research on Lock Capacity at Inland Waterway Locks[D].Nanjing:Hohai University,2007.

[7] GB 50139—2004 内河通航标准[S].北京.中华人民共和国住房和城乡建设部,2004.

GB 50139—2004.Inland Navigation Standard[S].Beijing:Ministry of Housing and Urban-Rural Development of the People’s Republic of China,2004.

[8] 廖鹏,张玮．船闸一次过闸平均吨位计算模型[J].东南大学学报:自然科学版,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.