中交機(jī)場勘察設(shè)計院有限公司 祝海明 林志宇/文
通用機(jī)場是指使用民用航空器從事公共航空運(yùn)輸以外的民用航空活動而使用的機(jī)場,包括可供飛機(jī)和直升機(jī)起飛、降落、滑行、停放的場地和有關(guān)的地面保障設(shè)施。高原地區(qū)通用機(jī)場包括一般高原通用機(jī)場和高高原通用機(jī)場,其中一般高原通用機(jī)場海拔在1500~2438米之間,高高原通用機(jī)場海拔在2438米及以上。
我國高原通用機(jī)場主要分布在云南、貴州、四川、西藏等地。目前高原通用機(jī)場以使用直升機(jī)為主,而且多是屬于軍方建設(shè)并使用。根據(jù)《通用航空“十三五”發(fā)展規(guī)劃》指出的“到2020年,通用機(jī)場建設(shè)目標(biāo)為500個”,未來幾年高原地區(qū)建設(shè)通用機(jī)場的需求將越發(fā)強(qiáng)烈。機(jī)場建設(shè)首先要進(jìn)行選址,機(jī)場選址的好壞直接決定機(jī)場的投資及運(yùn)營管理的成本,而高原地區(qū)受地形地貌的影響,會面臨海拔高、凈空條件差、土石方工程量大、適用機(jī)型少等問題。
本文以維西通用機(jī)場選址過程為例,歸納總結(jié)了高原地區(qū)通用機(jī)場選址難點,并提出相應(yīng)的解決思路。
通用機(jī)場場址的選擇和確定,應(yīng)在滿足空中安全運(yùn)行條件的前提下,要盡量使地面投資最為節(jié)省。
(1)空域條件:選址應(yīng)符合區(qū)域機(jī)場布局的規(guī)劃要求,空域上盡量不與周邊機(jī)場相沖突。
(2)凈空條件:機(jī)場凈空應(yīng)能夠滿足機(jī)場安全運(yùn)行要求,盡量保證場址凈空條件良好;應(yīng)充分考慮使用飛機(jī)的適航能力。
(3)氣象條件:應(yīng)充分考慮風(fēng)向、溫度、能見度等氣象條件對飛行安全和機(jī)場利用率的影響。
(4)與城鎮(zhèn)規(guī)劃的關(guān)系:場址與城鎮(zhèn)距離適中,機(jī)場的運(yùn)營和發(fā)展與城鎮(zhèn)的規(guī)劃和發(fā)展相協(xié)調(diào)。飛機(jī)起落航線盡量避免穿過城鎮(zhèn)及其規(guī)劃發(fā)展區(qū)。
(5)項目建設(shè)條件:盡量避免選址于不良地質(zhì)區(qū)域、礦產(chǎn)區(qū)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)區(qū)以及文物古跡保護(hù)區(qū)等地。
(6)機(jī)場規(guī)模及功能的擴(kuò)展:應(yīng)在所選場址考慮機(jī)場近期建設(shè)和遠(yuǎn)期發(fā)展的需要,為今后機(jī)場在功能及規(guī)模上留有發(fā)展空間。
(7)土地利用問題:所選場址土地性質(zhì)應(yīng)符合相關(guān)土地利用政策,盡量不占或少占耕地、自然保護(hù)區(qū)、濕地等,選擇拆遷量小的方案。
(8)工程投資經(jīng)濟(jì)合理。
考慮到維西處于“控扼爐藏、制馭蒙番”的特殊戰(zhàn)略區(qū)位,在維護(hù)邊境穩(wěn)定、維護(hù)民族團(tuán)結(jié)方面處于咽喉之地,結(jié)合地方政府發(fā)展通航產(chǎn)業(yè)的需求,維西通用機(jī)場定位為A1級通用機(jī)場。機(jī)場主要為維護(hù)滇西北地區(qū)的國土安全、邊境穩(wěn)定、民族團(tuán)結(jié)提供基礎(chǔ)條件。另外,還開展應(yīng)急救援、農(nóng)林作業(yè)、旅游觀光、短途客貨運(yùn)輸以及公務(wù)飛行等業(yè)務(wù)。
根據(jù)機(jī)場作用以及遠(yuǎn)期發(fā)展為支線的要求,充分研究高原地區(qū)適航固定翼飛機(jī),擬定設(shè)計機(jī)型為國王350HW、PC12以及運(yùn)-12E。
維西傈僳族自治縣隸屬于云南省迪慶藏族自治州,縣境位于云南省西北部,迪慶州西南部。維西縣境位居金沙江、瀾滄江以及怒江“三江并流”地帶,境內(nèi)怒山山脈、瀾滄江、云嶺山脈、金沙江由西向東相間并列,縱貫?zāi)媳?,橫斷東西。全境地勢總趨勢由東南向西北階梯狀臺升,地勢起伏較大,平均海撥2340米,其中最高海拔4880米,最低海拔1486米。
利用ArcGIS軟件,將維西縣按照不同的海拔劃分成不同的區(qū)域,如圖1所示。瀾滄江縱貫?zāi)媳?,高山山脈對峙東西,可選區(qū)域主要集中在江邊至山頂?shù)钠骄彽貛А?/p>
選址過程中,考慮通用機(jī)場的輻射范圍要求其場址不宜距離城市過遠(yuǎn),5~20公里為宜。但是考慮到維西縣特殊的地形地貌條件,為了盡量不遺漏條件較好的場址,選址過程中將選址范圍擴(kuò)大到整個維西縣境內(nèi)。
將影響通用機(jī)場選址的主要因素(行政范圍、城市規(guī)劃區(qū)、水系河流生態(tài)控制區(qū)及高大山體等)疊放至1∶5萬地形圖上進(jìn)行綜合分析,得出大致擬選范圍,見圖2綠色部分所示。
在初選范圍內(nèi)初選了6個場址,通過實地踏勘、優(yōu)缺點分析以及相關(guān)部門核實等方式,對初選場址進(jìn)行了分析篩選淘汰,最終得出了推薦場址。
回顧維西機(jī)場的整個選址過程,高原地區(qū)通用機(jī)場選址的難點在于:
高原地區(qū)通用機(jī)場性質(zhì)和作用定位極其重要,直接關(guān)系到是否有可選場址,這是高原通用機(jī)場選址過程中的難點之一。具體到維西通用機(jī)場選址而言,從上位規(guī)劃角度看,《云南省通用機(jī)場布局規(guī)劃(2016-2030年)》對維西通用機(jī)場的定位為起降點,近期按三類通用機(jī)場標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),選址時只需要考慮跑道長度為400米的場區(qū)甚至只需要起降坪即可,在維西縣境內(nèi)符合要求的場區(qū)相對較多,可選擇空間大。但是結(jié)合地方政府在維西境內(nèi)進(jìn)行德欽支線機(jī)場選址的意圖,以及對機(jī)場遠(yuǎn)期能夠建設(shè)成為運(yùn)輸機(jī)場的要求,選址對該機(jī)場性質(zhì)定位為A1級通用機(jī)場。這就要求場區(qū)能夠建設(shè)足夠長跑道(根據(jù)維西的基準(zhǔn)溫度以及海拔估算,跑道長度至少2400米)。這對于維西而言,可選空間極其有限。
限制高原通用機(jī)場發(fā)展的主要因素不僅有高海拔,復(fù)雜的自然環(huán)境,還有較少的適航機(jī)型。目前,我國高原通用機(jī)場使用的通用航空固定翼機(jī)型有塞斯納獎狀系列、龐巴迪CRJ200、灣流系列、豪客HK800、飛鴻300、國王350ER等,主要用于公務(wù)飛行。這幾種固定翼機(jī)型對機(jī)場的要求較高,要求有一定的跑道長度以及較好的氣象條件。
維西縣推薦場址基準(zhǔn)溫度為25℃,氣壓高度3405米。在這種氣象條件下對固定翼飛機(jī)性能進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)塞斯納獎狀系列、龐巴迪CRJ200、灣流系列、豪客HK800等機(jī)型沒有相應(yīng)的性能數(shù)據(jù),即飛機(jī)設(shè)計性能不適合在這種氣候條件飛行。另外在這種氣象條件下設(shè)計機(jī)型國王350(HW)最大起飛重量為6200KG,在標(biāo)準(zhǔn)氣溫氣壓下最大起飛重量為7484KG,相當(dāng)于減重1284KG,減重17.2%,經(jīng)濟(jì)效益較差。
根據(jù)維西通用機(jī)場最大設(shè)計機(jī)型國王350(HW)計算,2600米跑道長度才能滿足國王350(HW)機(jī)型滿載執(zhí)飛600KM 內(nèi)航線,且有一定貨載;同時,國王350(HW)機(jī)型執(zhí)飛800KM 航線時客載率可達(dá)到91%。因此,選址時擬定跑道長度為2600米。
維西縣境地形地貌呈典型的“V”型(圖3),縣城周邊30公里范圍內(nèi)可選范圍主要集中在河谷西側(cè)的山腰位置以及北側(cè)部分區(qū)域,可選范圍非常有限。
在可選范圍內(nèi)初選的6個場址中,其中有4個場址因為所能建設(shè)的跑道長度只有1500米,完全滿足不了擬使用固定翼機(jī)型安全起降需求而被淘汰;有1個場址因為壓覆生態(tài)濕地而被淘汰;最后只剩下一個推薦場址。該場址兩端凈空良好,不存在超高山體;場址側(cè)凈空條件一般,西側(cè)內(nèi)水平面和錐形面內(nèi)沒有超高山體,東側(cè)內(nèi)水平面和錐形面內(nèi)有成片的超高山脈,需要放棄東側(cè)凈空(圖4)。
一般選址采用的氣象數(shù)據(jù)均來自當(dāng)?shù)貒覛庀笥^測站,高原地區(qū)通用機(jī)場所選場址距離氣象觀測站較遠(yuǎn),而且高差相對較大,采用國家氣象站數(shù)據(jù)的參考意義不大。
維西通用機(jī)場推薦場址與維西氣象觀測站直線距離約14公里(圖5),場址擬定高程為3150.5米,而維西氣象觀測站的高程為2326.1米,高差相差約830米。因此維西氣象觀測站所采集的氣溫、風(fēng)向風(fēng)速以及氣壓等數(shù)據(jù)與推薦場址的氣象條件存在一定的偏差,選址采用氣象觀測站的數(shù)據(jù)不具參考意義。
針對以上選址難點,選址過程中應(yīng)該做到以下幾點:
精準(zhǔn)合理的機(jī)場性質(zhì)和作用定位是順利推進(jìn)機(jī)場選址工作的決定性因素,它直接決定設(shè)計機(jī)型的選擇,從而影響跑道長度的確定或者場地大小。
合理的通用機(jī)場性質(zhì)和作用定位首先應(yīng)該總體上符合上位規(guī)劃,高于上位規(guī)劃的定位必須有充足的發(fā)展條件以及充分的理由,而不應(yīng)該是千篇一律的追求功能齊全;其次,通用機(jī)場功能性質(zhì)定位應(yīng)該結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H情況,緊抓建設(shè)通用機(jī)場的確切需求,從需求出發(fā),充分考慮遠(yuǎn)期發(fā)展需求,不可盲目追求過大的機(jī)場規(guī)模而忽視社會經(jīng)濟(jì)條件。
考慮到高原地區(qū)選址范圍非常有限,而設(shè)計機(jī)型是確定跑道長度的首要因素,直接決定場址大小,因此設(shè)計機(jī)型的選擇顯得尤為重要。高原通用機(jī)場適航機(jī)型確定主要有以下流程:首先,明確機(jī)場性質(zhì)的定義,如A1級通用機(jī)場指的是含有使用乘客座位數(shù)在10座以上的航空器開展商業(yè)載客飛行活動的A類通用機(jī)場,也就是說A1級通用機(jī)場可以執(zhí)飛10座以上固定翼飛機(jī)也可以是10座以上直升機(jī),而不是選址過程中大家認(rèn)為的A1級通用機(jī)場必須執(zhí)飛固定翼機(jī)型。其次,參考現(xiàn)有高原地區(qū)同類型通用機(jī)場所執(zhí)飛的機(jī)型,主要以小松鼠AS-350B3、米17、貝爾427、貝爾421EP、AC313以及AC311等直升機(jī)型為主,主要用于搶險救災(zāi)、醫(yī)療救護(hù)、旅游觀光、客貨運(yùn)輸?shù)取R虼?,高原地區(qū)通用機(jī)場設(shè)計機(jī)型建議以直升機(jī)為主,對于固定翼飛機(jī)應(yīng)該視各地區(qū)實際情況而定。
初選范圍的確定就是從宏觀上分析適宜機(jī)場選擇的區(qū)域,影響初選范圍的因素包括:宏觀區(qū)位、地形地貌及地勢影響、與城市位置關(guān)系以及空域條件等。
從宏觀區(qū)位分析,通用機(jī)場選址應(yīng)在縣域行政范圍內(nèi),不宜靠近周邊縣市;從地形地貌及地勢影響分析,高原通用機(jī)場選址應(yīng)該避開縣域范圍內(nèi)崎嶇高山和江面湖泊區(qū),避免過大的土石方工程量;從與城市位置關(guān)系分析,考慮到通用機(jī)場的輻射能力有限,宜在城市周邊10公里范圍內(nèi)選擇較為合適,但高原地區(qū)受地形地貌限制,通常在10km 范圍,甚至是20km、30km 范圍內(nèi)都很難選出合適的場址。因此,初選范圍應(yīng)該著眼于整個縣域而不僅局限于機(jī)場的輻射范圍;從空域條件分析,應(yīng)充分考慮新建機(jī)場對周邊150km 范圍內(nèi)軍用機(jī)場、民用機(jī)場、航空俱樂部或其他飛行場地分布、空域與本場的關(guān)系和航行上的矛盾,避免存在重大干擾和無法協(xié)調(diào)的沖突區(qū)域。
因此,不論從宏觀區(qū)位分析、地形地貌及地勢影響分析,還是與城市位置關(guān)系分析,空域條件分析,初選范圍的確定應(yīng)該著眼于整個縣域而不是縣城,或是機(jī)場輻射范圍。
氣象條件是影響機(jī)場高效順暢運(yùn)營的重要因素,同時氣象條件中的風(fēng)向風(fēng)速等統(tǒng)計數(shù)據(jù)是優(yōu)化場址跑道方向的重要影響因素。因此,高原地區(qū)通用機(jī)場選址應(yīng)該充分考慮氣象條件。在受高差以及距離等限制因素影響導(dǎo)致氣象數(shù)據(jù)參考意義不大的情況下,建議在預(yù)選場址周邊新建臨時氣象觀測站以復(fù)核氣象數(shù)據(jù)。
本文以維西通用機(jī)場選址過程作為實際案例,總結(jié)分析高原地區(qū)通用機(jī)場選址存在的問題,并提出如機(jī)場性質(zhì)作用定位精準(zhǔn),設(shè)計機(jī)型以使用直升機(jī)為主、固定翼為輔,可選范圍應(yīng)著眼于縣域以及及時建立臨時氣象觀測站等解決思路,為高原通用機(jī)場選址提供一定的參考。