李文杰,賀藝偉,楊勝發(fā),肖 毅,楊 威

(1.重慶交通大學(xué)，國(guó)家內(nèi)河航道整治工程技術(shù)研究中心，重慶 400074；2.重慶交通大學(xué)，水利水運(yùn)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400074；3.重慶交通大學(xué)，生態(tài)航道重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400074)

長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶等國(guó)家戰(zhàn)略的實(shí)施促進(jìn)了沿江地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，長(zhǎng)江水運(yùn)需求也愈加旺盛[1-2]，長(zhǎng)江已成為貨運(yùn)量全球第一的黃金水道。長(zhǎng)江上游涪陵至豐都河段，全長(zhǎng)48 km，上起和尚灘(上游航道里程536 km)，下止鷺鷥背(上游航道里程488 km)，是連通長(zhǎng)江上游和中下游的重要運(yùn)輸通道。三峽蓄水運(yùn)行后，該段航道條件大幅改善，相關(guān)資料[3]表明重慶市2017年水運(yùn)量達(dá)1.85億t，船舶大型化趨勢(shì)明顯，低水位期通航依舊存在安全隱患。研究涪陵至豐都河段的水運(yùn)量特點(diǎn)并預(yù)測(cè)今后的趨勢(shì)，對(duì)該段航道建設(shè)規(guī)劃具有重要意義。

涪豐段航道水運(yùn)量隨著長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的發(fā)展迅速增長(zhǎng)，但現(xiàn)有的公開(kāi)數(shù)據(jù)中只統(tǒng)計(jì)了重慶市等省市、主要港口、長(zhǎng)江干線等的總水運(yùn)量，對(duì)涪陵至豐都河段水運(yùn)量的現(xiàn)狀特點(diǎn)認(rèn)識(shí)不足。此外，現(xiàn)有的水運(yùn)量預(yù)測(cè)主要采用定量和定性兩種方法，且多集中在港口吞吐量的預(yù)測(cè)[4-6]，對(duì)于航道水運(yùn)量的預(yù)測(cè)可采用類似方法，但沒(méi)有一種普遍適用的方法。

本文基于長(zhǎng)江干線主要港口的進(jìn)出港數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)并分析涪陵至豐都河段的航道水運(yùn)量現(xiàn)狀特點(diǎn)，并結(jié)合貨運(yùn)量現(xiàn)狀和GDP等經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)該河段水運(yùn)量及主要貨種的發(fā)展趨勢(shì)，以期為該河段的航道建設(shè)規(guī)劃提供支撐。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源及研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

長(zhǎng)江干線主要港口進(jìn)出港統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)源于長(zhǎng)江海事局，用于統(tǒng)計(jì)分析工程河段水運(yùn)量現(xiàn)狀特點(diǎn)。重慶市水運(yùn)量來(lái)源于重慶統(tǒng)計(jì)年鑒，三峽過(guò)閘貨運(yùn)量來(lái)源于長(zhǎng)江航務(wù)管理局，用來(lái)對(duì)比工程河段水運(yùn)量。長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶及重慶市歷年公鐵水貨運(yùn)量、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、城鎮(zhèn)化率等來(lái)源于中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒，用于支撐水運(yùn)量預(yù)測(cè)相關(guān)參數(shù)的選取。數(shù)據(jù)搜集的時(shí)間段為2000—2016年，其中2003年以前三峽過(guò)閘貨運(yùn)量采用葛洲壩船閘貨運(yùn)量。

1.2 研究方法

1.2.1水運(yùn)量現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì)方法

基于現(xiàn)有主要港口和工程河段的地理位置，將長(zhǎng)江干線港口劃分為4個(gè)河段：上游、工程河段、庫(kù)區(qū)、中下游。工程河段水運(yùn)量分為對(duì)外水運(yùn)量和內(nèi)部水運(yùn)量，對(duì)外水運(yùn)量包括河段內(nèi)港口與其他河段港口間的水運(yùn)交流、河段上下游港口間經(jīng)過(guò)該河段的水運(yùn)交流，共有10條統(tǒng)計(jì)路線；內(nèi)部水運(yùn)量主要是涪陵至豐都段內(nèi)港口之間的水運(yùn)交流。進(jìn)行水運(yùn)量統(tǒng)計(jì)時(shí)考慮上下行，具體的路線見(jiàn)圖1。

圖1 水運(yùn)統(tǒng)計(jì)路線

1.2.2水運(yùn)量預(yù)測(cè)方法

水運(yùn)量的主要影響因素包括腹地GDP、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、運(yùn)輸結(jié)構(gòu)等，為綜合考慮各種因素，采用4種方法分別體現(xiàn)不同因素的影響。1)不考慮各種因素情況下，采用指數(shù)平滑法[7]根據(jù)水運(yùn)量自身發(fā)展趨勢(shì)計(jì)算指數(shù)平滑值，配合一定的時(shí)間序列預(yù)測(cè)水運(yùn)量。2)對(duì)于GDP的影響，采用回歸分析法[8-9]建立腹地GDP與工程河段水運(yùn)量之間的關(guān)系預(yù)測(cè)水運(yùn)量。3)對(duì)于GDP和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的影響，采用彈性系數(shù)法[10]根據(jù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)影響的彈性系數(shù)，即水運(yùn)量和GDP兩個(gè)指標(biāo)增速的比率預(yù)測(cè)水運(yùn)量。4)對(duì)于GDP、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和運(yùn)輸結(jié)構(gòu)的綜合影響，采用投入產(chǎn)出法[11]構(gòu)建區(qū)域間貨運(yùn)流向表，通過(guò)各省GDP及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)建立貨運(yùn)總量預(yù)測(cè)模型，進(jìn)而基于腹地運(yùn)輸結(jié)構(gòu)即水、公、鐵貨運(yùn)量占比將貨運(yùn)總量分配至水運(yùn)。

根據(jù)河段主要貨種水運(yùn)量的占比現(xiàn)狀，結(jié)合影響各貨種的社會(huì)經(jīng)濟(jì)政策等預(yù)測(cè)各占比的變化趨勢(shì)，基于水運(yùn)總量預(yù)測(cè)結(jié)果得到各主要貨種的水運(yùn)量。

2 工程河段水運(yùn)量現(xiàn)狀特點(diǎn)

2.1 總水運(yùn)量特點(diǎn)

本文統(tǒng)計(jì)分析得到2000—2016年工程河段的水運(yùn)量，同時(shí)列出重慶市水運(yùn)量和三峽過(guò)閘貨運(yùn)量，結(jié)果見(jiàn)圖2。結(jié)果表明，工程河段總水運(yùn)量從2000年的1 241萬(wàn)t增長(zhǎng)為2016年的1.604 4億t，年均增長(zhǎng)率達(dá)17.35%，占重慶市水運(yùn)量的比例從2000年的89%增長(zhǎng)到2016年的96%，河段總水運(yùn)量近年來(lái)已經(jīng)遠(yuǎn)大于三峽過(guò)閘貨運(yùn)量。

根據(jù)上述方法，以2015年數(shù)據(jù)為例，統(tǒng)計(jì)每條線路的水運(yùn)量，結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖2 涪陵至豐都河段水運(yùn)量與重慶市水運(yùn)量、三峽過(guò)閘量對(duì)比

圖3 2015年涪陵至豐都段水運(yùn)量占工程河段水運(yùn)量比例

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，2015年工程河段水運(yùn)量為1.442 6億t，每條線路水運(yùn)量與工程河段水運(yùn)量、三峽過(guò)閘貨運(yùn)量有如下關(guān)系：

1)工程河段對(duì)外下行水運(yùn)量合計(jì)4 892萬(wàn)t，占水運(yùn)總量的34%。其中上游到達(dá)工程河段的水運(yùn)量為313萬(wàn)t，占水運(yùn)總量的2.17%；上游到達(dá)庫(kù)區(qū)的水運(yùn)量為1 090萬(wàn)t，占水運(yùn)總量的7.56%；上游到達(dá)中下游的水運(yùn)量為3 236萬(wàn)t，占水運(yùn)總量的22.43%；工程河段到達(dá)庫(kù)區(qū)的水運(yùn)量為23萬(wàn)t，占水運(yùn)總量的0.16%；工程河段到達(dá)中下游的水運(yùn)量為230萬(wàn)t，占水運(yùn)總量的1.59%。

2)工程河段對(duì)外上行水運(yùn)量合計(jì)9 534萬(wàn)t，占水運(yùn)總量的66%。其中中下游到達(dá)工程河段的水運(yùn)量為173萬(wàn)t，占水運(yùn)總量的1.20%；中下游到達(dá)上游的水運(yùn)量為6 800萬(wàn)t，占水運(yùn)總量的47.14%；庫(kù)區(qū)到達(dá)工程河段的水運(yùn)量為8萬(wàn)t，占水運(yùn)總量的0.06%；庫(kù)區(qū)到達(dá)上游的水運(yùn)量為1 420萬(wàn)t，占水運(yùn)總量的9.84%；工程河段到達(dá)上游的水運(yùn)量為1 133萬(wàn)t，占水運(yùn)總量的7.85%。

3)工程河段下行水運(yùn)量中通過(guò)三峽船閘的水運(yùn)量共3 466萬(wàn)t，占三峽實(shí)際下行過(guò)閘貨運(yùn)量的75%；上行水運(yùn)量中通過(guò)三峽船閘的水運(yùn)量共6 973萬(wàn)t，占三峽實(shí)際上行過(guò)閘貨運(yùn)量的100%。工程河段貨運(yùn)總量大于三峽過(guò)閘貨運(yùn)量，貢獻(xiàn)了三峽過(guò)閘貨運(yùn)量的94%。

2.2 分貨類水運(yùn)量

2010—2016年工程河段分貨類水運(yùn)量及分貨類占比見(jiàn)圖4、5。結(jié)果表明，涪陵至豐都河段主要貨類運(yùn)量由多至少包括礦建材料、集裝箱、煤炭、礦石、石油及制品、鋼鐵等，占總水運(yùn)量的比例相對(duì)穩(wěn)定，始終在70%左右。礦建材料水運(yùn)量快速增長(zhǎng)，占總水運(yùn)量的比例也由2010年的19%增長(zhǎng)為2016年的32%；石油水運(yùn)量和占比均略有增長(zhǎng)；煤炭水運(yùn)量減少，雖然目前占比仍較大，但下降趨勢(shì)明顯；礦石水運(yùn)量和占比均波動(dòng)下降；鋼材水運(yùn)量表現(xiàn)平穩(wěn)，但占比不斷減小；集裝箱水運(yùn)量和占比目前較小，但增加趨勢(shì)明顯。

圖4 涪陵至豐都河段分貨類水運(yùn)量

圖5 涪陵至豐都河段分貨類水運(yùn)量占比

3 工程河段水運(yùn)量預(yù)測(cè)

3.1 腹地經(jīng)濟(jì)分析預(yù)測(cè)

對(duì)工程河段的貨運(yùn)流向統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，工程河段與上游4個(gè)省市的水運(yùn)交流量占工程河段水運(yùn)總量的27.64%，與中下游7個(gè)省市的水運(yùn)交流量占工程河段水運(yùn)總量的72.36%，可見(jiàn)工程河段航道主要承擔(dān)著長(zhǎng)江上游地區(qū)與中下游的貨運(yùn)流通?？紤]長(zhǎng)江上游烏江、嘉陵江、金沙江等支線河流通航條件將進(jìn)一步改善，工程河段的服務(wù)腹地也將進(jìn)一步拓展，尤其長(zhǎng)江上游四川、云南、貴州等地通過(guò)工程河段與長(zhǎng)江中下游的貨流交流將進(jìn)一步加強(qiáng)，同時(shí)也會(huì)吸引西部等地區(qū)貨物通過(guò)陸運(yùn)轉(zhuǎn)移至長(zhǎng)江航運(yùn)，工程河段的經(jīng)濟(jì)腹地仍主要為長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶，且上游和中下游腹地對(duì)工程河段貨運(yùn)量的貢獻(xiàn)將趨于均衡化。腹地區(qū)域GDP為貨運(yùn)量預(yù)測(cè)中最直接的影響因素，GDP及其增長(zhǎng)率預(yù)測(cè)結(jié)果直接來(lái)源于HSBC報(bào)告[12]。

“一帶一路”倡議和長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶國(guó)家戰(zhàn)略的提出，使得長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶成為我國(guó)最重要的工業(yè)走廊之一，工業(yè)總量大、集聚度高，在供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革背景下，結(jié)構(gòu)優(yōu)化、技術(shù)先進(jìn)、高附加值的現(xiàn)代工業(yè)體系正在形成，根據(jù)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶產(chǎn)業(yè)比重變化趨勢(shì)(圖6)，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)入工業(yè)化的后期階段。長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)發(fā)展過(guò)程中，各省市城鎮(zhèn)化進(jìn)程也不斷加快(圖7)，根據(jù)美國(guó)城市學(xué)者諾瑟姆提出的城市化過(guò)程曲線，可以判斷長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶僅有上海市處于城鎮(zhèn)化后期階段，其余均處于城鎮(zhèn)化加速階段，城鎮(zhèn)化建設(shè)的基本物資需求仍將保持一定水平。據(jù)此，初步預(yù)測(cè)在2016—2030年期間，長(zhǎng)江上中下游地區(qū)產(chǎn)業(yè)規(guī)模集聚，綜合運(yùn)輸通道建設(shè)將會(huì)到達(dá)高峰，水運(yùn)量將保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，彈性系數(shù)會(huì)呈現(xiàn)穩(wěn)定下降趨勢(shì)；預(yù)測(cè)2030—2050年期間，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)逐步完善優(yōu)化，彈性系數(shù)下降趨勢(shì)略增大。

分析長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶以及重慶歷年水運(yùn)貨運(yùn)量比重，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶水路貨運(yùn)量比重從1997年的11.90%增長(zhǎng)至2017年的21.59%，重慶水路貨運(yùn)量比重從1997年的5.57%增長(zhǎng)至2017年的16.02%。隨著長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的發(fā)展以及工程河段航道條件的改善，大宗長(zhǎng)距離的運(yùn)輸多選擇運(yùn)費(fèi)更便宜的水路，未來(lái)水運(yùn)量比重仍呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，而作為工程河段核心影響區(qū)域的重慶，水路貨運(yùn)量比重增長(zhǎng)趨勢(shì)將更加明顯。

圖6 長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶產(chǎn)業(yè)比重變化趨勢(shì)

圖7 2017年11省市及全國(guó)平均城鎮(zhèn)化率

3.2 水運(yùn)總量預(yù)測(cè)

本研究對(duì)水運(yùn)量預(yù)測(cè)的特征年份為2025、2035和2045年。1)指數(shù)平滑法中，主要基于水運(yùn)量時(shí)間序列的發(fā)展趨勢(shì)，分析實(shí)際水運(yùn)量的發(fā)展變化規(guī)律,對(duì)計(jì)算參數(shù)做出定性判斷，以此預(yù)測(cè)特征年份的水運(yùn)量。2)回歸分析法中，將統(tǒng)計(jì)得到的2000—2016年的涪陵至豐都段水運(yùn)量和腹地區(qū)域GDP數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，預(yù)測(cè)特征年份的水運(yùn)量。3)彈性系數(shù)法中，根據(jù)對(duì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的趨勢(shì)預(yù)測(cè)并綜合現(xiàn)有的情況，預(yù)測(cè)彈性系數(shù)在2025、2035和2045年取值分別為0.47、0.40和0.30。4)投入產(chǎn)出法中，根據(jù)預(yù)測(cè)的未來(lái)腹地GDP總量、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和運(yùn)輸結(jié)構(gòu)調(diào)整趨勢(shì)，基于我國(guó)最新的2012年投入產(chǎn)出表建立區(qū)域間投入產(chǎn)出模型，首先預(yù)測(cè)特征年份的總貨運(yùn)量，然后基于水運(yùn)占比變化確定工程河段的水運(yùn)量。

由于每種預(yù)測(cè)方法考慮的影響因素不同，預(yù)測(cè)結(jié)果也均有一定誤差，本文采用以上4種結(jié)果的平均值作為最終水運(yùn)量預(yù)測(cè)值，預(yù)測(cè)2025、2035和2045年重慶涪陵至豐都河段水運(yùn)總量分別為2.132 3億、2.714 3億和3.233 3億t，具體結(jié)果見(jiàn)圖8。

圖8 涪陵至豐都河段水運(yùn)量綜合預(yù)測(cè)結(jié)果

預(yù)測(cè)結(jié)果表明，工程河段總水運(yùn)量呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，平均年增長(zhǎng)率為2.1%，但年均增長(zhǎng)率逐步降低，2016—2025年水運(yùn)量年均增長(zhǎng)率為3.21%，2025—2035年水運(yùn)量年均增長(zhǎng)率為2.44%，2035—2045年水運(yùn)量年均增長(zhǎng)率為1.77%。

3.3 分貨類水運(yùn)量

根據(jù)工程河段歷年分貨類水運(yùn)量及占比情況，對(duì)礦建材料、礦石、鋼材、煤炭、石油、集裝箱共6種主要貨物的水運(yùn)量進(jìn)行預(yù)測(cè)。

分析影響各類貨物的社會(huì)經(jīng)濟(jì)政策、生產(chǎn)和消費(fèi)關(guān)系等，可知由于煤炭未來(lái)價(jià)格的變化而導(dǎo)致其占比在逐漸降低；礦石、鋼材隨著未來(lái)政策的發(fā)展和深加工體系的完善其占比在逐漸降低；石油、集裝箱隨著西部工業(yè)化的大力發(fā)展其占比在逐漸增加；礦建材料隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的發(fā)展其占比在未來(lái)達(dá)到峰值之后將趨于平穩(wěn)，甚至有所下降?；诠こ毯佣维F(xiàn)有各類貨物水運(yùn)量的占比及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行占比預(yù)測(cè)(圖9)，進(jìn)而結(jié)合總水運(yùn)量預(yù)測(cè)各貨類貨運(yùn)量，結(jié)果見(jiàn)圖10。

圖9 涪陵至豐都河段分貨類占比預(yù)測(cè)

圖10 涪陵至豐都分貨類水運(yùn)量預(yù)測(cè)結(jié)果

結(jié)果表明，集裝箱、礦建材料水運(yùn)量增長(zhǎng)較為明顯，石油水運(yùn)量緩慢增長(zhǎng)，煤炭、礦石水運(yùn)量基本平穩(wěn)，鋼材水運(yùn)量呈下降趨勢(shì)。礦建材料從2025年的842 3萬(wàn)t增長(zhǎng)至2045年的1.261 0億t，年均增長(zhǎng)率達(dá)2.04%；集裝箱從2025年的255 9萬(wàn)t增長(zhǎng)至204 5年的517 3萬(wàn)t，年均增長(zhǎng)率達(dá)3.58%。

基于各貨類的水運(yùn)量預(yù)測(cè)值，結(jié)合各貨類上下行的比例來(lái)進(jìn)行涪陵至豐都河段各年份貨流密度的預(yù)測(cè)，結(jié)果見(jiàn)圖11。預(yù)測(cè)涪陵至豐都河段集裝箱、鋼材、礦石、石油、煤炭的上行水運(yùn)量大于下行水運(yùn)量，礦建材料的上下水量基本持平。其中，集裝箱的上行量從2025年的1 344萬(wàn)t增加到2045年的2 717萬(wàn)t；礦建材料下行量從2025年的4 235萬(wàn)t增加到2045年的6 341萬(wàn)t。未來(lái)本河段與長(zhǎng)江上游地區(qū)主要是重慶主城進(jìn)行水運(yùn)交流增多，長(zhǎng)江上游通過(guò)本河段到中下游地區(qū)的水運(yùn)交流也呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。

圖11 涪陵至豐都分貨類貨流密度

4 結(jié)論

1)河段水運(yùn)總量從2000年的1 241萬(wàn)t增長(zhǎng)為2016年的1.604 4億t，年均增長(zhǎng)率達(dá)17.35%，下行水運(yùn)量和上行水運(yùn)量占比分別為34%和66%，合計(jì)貢獻(xiàn)了三峽過(guò)閘貨運(yùn)量的94%。河段主要貨類包括礦建材料、礦石、鋼材、煤炭、石油和集裝箱，占水運(yùn)總量的比例較穩(wěn)定，始終在70%左右。

2)采用4種預(yù)測(cè)方法預(yù)測(cè)未來(lái)20年工程河段的水運(yùn)量，結(jié)果表明2045年工程河段水運(yùn)量將達(dá)到3.233 3億t，年均增長(zhǎng)率達(dá)2.10%，主要貨物水運(yùn)量占總水運(yùn)量的86%。其中礦建材料和集裝箱水運(yùn)量增長(zhǎng)明顯，年均增長(zhǎng)率分別達(dá)2.04%和3.58%；煤炭、礦石、石油水運(yùn)量漲幅不大；鋼材水運(yùn)量略有下降。

3)本文研究結(jié)果可為長(zhǎng)江上游涪陵至豐都河段航道的建設(shè)規(guī)劃提供支撐，包括船舶運(yùn)輸組織和經(jīng)濟(jì)效益分析等。此外，本文提出的水運(yùn)量統(tǒng)計(jì)方法提供了更多的數(shù)據(jù)細(xì)節(jié)，提出的預(yù)測(cè)方法相較傳統(tǒng)方法體現(xiàn)了多因素的影響，但預(yù)測(cè)方法方面仍有待于進(jìn)一步完善。