董曙光

(安徽省港航管理局，合肥230011)

合裕線(xiàn)航道是安徽省會(huì)合肥市及巢湖周邊地區(qū)通往長(zhǎng)江的惟一水上通道，是安徽省繼長(zhǎng)江、淮河之后的第三條重要航道。合裕航線(xiàn)主要由南淝河(合肥新港—施口)、巢湖(施口—東口門(mén))、裕溪河(東口門(mén)—裕溪口)三段航道組成，全長(zhǎng)139.8 km，除巢湖航段外，航道水深常年可維持在3.5 m左右，巢湖湖區(qū)航道基本穩(wěn)定，水深可維持2.0～2.5 m。目前，在巢湖和裕溪河已建有1 000 t級(jí)船閘，并正在建設(shè)2 000 t級(jí)復(fù)線(xiàn)船閘。流域內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，以煤炭資源最多，初步探明的煤炭?jī)?chǔ)量有700多億t，主要集中在安徽的淮南、淮北和豫西、魯西南等礦區(qū)，且煤種全、煤質(zhì)好、埋藏淺、分布集中，易于大規(guī)模開(kāi)采。目前煤炭產(chǎn)量約占全國(guó)的1/8，一批新的大型礦井正在興建。蘇北沿海素為我國(guó)重要鹽產(chǎn)區(qū)，流域內(nèi)蘇北、淮南、豫西等又先后發(fā)現(xiàn)多處大型鹽礦，可供大量開(kāi)采。目前已建成淮南、淮北、平頂山、徐州、兗州、棗莊等國(guó)家大型煤炭生產(chǎn)基地。目前通過(guò)合裕線(xiàn)出口的主要有石料，鋼材、水泥、糧食、油料等，進(jìn)口的主要有黃砂、礦粉、燃油和工業(yè)原材料。近幾年水上運(yùn)輸需求急劇增長(zhǎng)。除進(jìn)一步進(jìn)行高等級(jí)航道建設(shè)外，運(yùn)輸船舶標(biāo)準(zhǔn)化工作也是充分發(fā)揮航道運(yùn)輸潛力的重要保證，其中船型尺度的標(biāo)準(zhǔn)化是船型標(biāo)準(zhǔn)化工作的重要內(nèi)容之一，本文即圍繞合裕線(xiàn)運(yùn)輸船舶開(kāi)展相關(guān)研究。

1 船型特點(diǎn)與尺度分析

合裕航線(xiàn)上目前營(yíng)運(yùn)船舶的主要類(lèi)型為散貨船、集裝箱船及少量油船和液化船，目前散貨船在安徽省內(nèi)河運(yùn)輸中處于主導(dǎo)地位。在合裕航線(xiàn)上主要設(shè)有巢湖船閘和裕溪口船閘，通過(guò)這兩座船閘的船型尺度分布情況見(jiàn)圖1。

圖1 合裕航線(xiàn)船舶尺度參數(shù)分布圖

從裕溪口船閘、巢湖船閘提供的船舶尺度參數(shù)來(lái)看，目前合裕航線(xiàn)船舶長(zhǎng)寬比(LwL/B)分布為4.5～5.5，寬度吃水比(B/T)分布為3.0～4.0，船舶吃水分布為2.0～3.2 m附近，其船型特征基本與長(zhǎng)江干線(xiàn)上船型特征一致。3種代表船型主要參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 合裕航線(xiàn)代表船型主要要素

2 過(guò)閘運(yùn)輸船舶尺度系列制定

為保證船舶的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性及現(xiàn)實(shí)可行性，合裕線(xiàn)主要運(yùn)輸船型主尺度系列制定必須遵循以下原同。①與航道等級(jí)及船閘等通航建筑物相匹配;②滿(mǎn)足需要的最小檔次;③船型優(yōu)選與實(shí)用性相結(jié)合;④與相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相協(xié)調(diào)并符合行業(yè)發(fā)展政策等。

針對(duì)航線(xiàn)特點(diǎn)，分析現(xiàn)有船型尺度特征，基于母型船建立數(shù)學(xué)模型，以最大限度提高通航設(shè)施運(yùn)行效率為前提，采用二次網(wǎng)格法進(jìn)行變值計(jì)算，最終選出各船型參數(shù)變化范圍內(nèi)各噸級(jí)貨船較優(yōu)的船型主尺度系列。

2.1 航運(yùn)限制條件分析

船舶(隊(duì))尺度的確定，既考慮未來(lái)航道的條件，又以船閘的有效尺度為依據(jù)，希望在一定的進(jìn)出閘速度和安全條件下，船舶(隊(duì))的平面尺度應(yīng)充分利用船閘幾何尺度并能縮短在閘內(nèi)的滯留時(shí)間，使一次過(guò)閘的船舶(隊(duì))總載量為最大。這樣不僅可以減少閘上水流量的損失，而且提高船閘的通過(guò)能力。按我國(guó)《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》(GB50139—2004)要求，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研數(shù)據(jù)，并綜合考慮合裕航線(xiàn)的航道現(xiàn)狀和規(guī)劃，以及船閘集泊尺度，得到通行合裕航線(xiàn)船舶尺度的限制條件為航道最大吃水2.2～3.0 m、航道許可船長(zhǎng)160 m、航道許可船寬20.1 m，船閘許可最大吃水3.75 m。

2.2 船舶計(jì)算分析模型

在對(duì)運(yùn)輸船舶進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析時(shí)，技術(shù)模型選取基于母型船的回歸分析所得到的模型。經(jīng)濟(jì)分析中營(yíng)運(yùn)率按0.85計(jì)算，貸款利率為7.05%，還款年限為10年。代表航線(xiàn)按150 km航距計(jì)算。相關(guān)年運(yùn)輸成本構(gòu)成及計(jì)算方法見(jiàn)表2。各方案評(píng)價(jià)選取必要貨運(yùn)費(fèi)率RFR、單位油耗DYQD、運(yùn)輸效率(YSXL)等作為衡準(zhǔn)指標(biāo)。

表2 年運(yùn)輸成本構(gòu)成

3 船型主尺度系列

為提高船閘閘室充滿(mǎn)率，船型論證過(guò)程中船舶尺寸的選取要充分考慮航線(xiàn)船閘有效尺寸的模數(shù)劃分。在分析現(xiàn)有典型船舶尺度參數(shù)和航線(xiàn)船閘尺寸模數(shù)劃分系列基礎(chǔ)上，以控制船舶總噸GT為目標(biāo)，得到各吃水條件下船舶營(yíng)運(yùn)經(jīng)濟(jì)性較好的船舶尺度變化范圍，見(jiàn)表3。

表3 船舶主尺度范圍表

在表3基礎(chǔ)上，根據(jù)載重型船舶主尺度優(yōu)化步驟，對(duì)各噸級(jí)每個(gè)可行船型方案逐一進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算，得到所有可行船型方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)值?；趯哟畏治鰞?yōu)選方法原則，按照必要貨運(yùn)費(fèi)率和單位油耗指標(biāo)由小到大，運(yùn)輸效率指標(biāo)由大到小順序?qū)Υ头桨高M(jìn)行排序，得到各噸級(jí)最優(yōu)船型方案。見(jiàn)表4。

在此基礎(chǔ)上，考慮安徽省合裕航線(xiàn)、長(zhǎng)江干線(xiàn)航運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)船型主尺度的限制條件，以最大限度提高船閘運(yùn)行效率為目標(biāo)之一，為使主尺度系列更具可操作性和實(shí)用性，保持各噸級(jí)船舶寬度不變，經(jīng)進(jìn)一步論證，在確保對(duì)船舶技術(shù)經(jīng)濟(jì)性影響不大的前提下，在一定范圍內(nèi)變換船長(zhǎng)，最終確定安徽省合裕航線(xiàn)散貨船船型主尺度系列，見(jiàn)表5。

表4 各噸級(jí)散貨船最優(yōu)船型方案

表5 合裕線(xiàn)散貨船船型主尺度系列

從減少船舶檔次出發(fā)，并考慮到液貨船與散貨船同屬載重型船舶，合裕線(xiàn)液貨船船型主尺度系列取與表5相同的尺度范圍，但此時(shí)船舶載重量會(huì)有所變化。

4 過(guò)閘集裝箱船船型主尺度系列

根據(jù)目前合裕航線(xiàn)集裝箱運(yùn)輸?shù)膶?shí)際情況，安徽內(nèi)河集裝箱運(yùn)輸?shù)湫秃骄€(xiàn)為合肥始發(fā)經(jīng)合裕航線(xiàn)進(jìn)入長(zhǎng)江，到達(dá)上海、南京、蕪湖等地。根據(jù)調(diào)研，集裝箱平均箱重為17 t左右。由于集裝箱船為布置地位型船。基于現(xiàn)有優(yōu)秀船型尺度特點(diǎn)的分析，以及集裝箱船的布置特性，所確定的各箱位級(jí)船舶的尺度范圍見(jiàn)表6。

在表6基礎(chǔ)上，根據(jù)布置地位型船舶主尺度優(yōu)化步驟，按照與散貨船類(lèi)似優(yōu)化思路，對(duì)各級(jí)別集裝箱船進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，得到合裕航線(xiàn)集裝箱船船型的優(yōu)化方案，在此基礎(chǔ)上，充分考慮安徽省合裕航線(xiàn)和長(zhǎng)江干線(xiàn)航運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)船型主尺度的限制條件，以最大限度地提高船閘運(yùn)行效率為目標(biāo)之一，為使主尺度系列更具可操作性和實(shí)用性，保持各級(jí)別船舶寬度不變，經(jīng)進(jìn)一步論證，在確保對(duì)船舶技術(shù)經(jīng)濟(jì)性影響不大的前提下，將船長(zhǎng)給予一定的變化范圍，最終確定的安徽省合裕航線(xiàn)集裝箱船船型主尺度系列見(jiàn)表7。

表6 不同載箱數(shù)船舶尺度范圍

表7 安徽省合裕航線(xiàn)集裝箱船船型主尺度系列

5 結(jié)束語(yǔ)

本研究成果目前已納入長(zhǎng)江水系過(guò)閘運(yùn)輸船舶標(biāo)準(zhǔn)船型主尺度系列之中，并已于2013-04-01實(shí)施(交通運(yùn)輸部2012年第69號(hào)公告)?？梢灶A(yù)計(jì)，該尺度系列對(duì)提高合裕航線(xiàn)航運(yùn)船舶標(biāo)準(zhǔn)化程度、充分挖掘該航道水運(yùn)潛力以及促進(jìn)流域經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到重要的促進(jìn)作用。