基于通航流量标准应用的船舶过滩能力分析_杨孝作.pdf

11mm17mm9mm标题4mm4mm署名 811mm17mm9mm标题4mm4mm署名 8基于通航流量标准应用的船舶过滩能力分析 杨孝作 长江三峡通航管理局 摘 要：随着 长江三峡-葛洲坝水利枢纽两坝间航道汛期通航流量标准 在两坝间航道实施应用，两坝间航道通过能力大幅提升。本文从2021年过闸船舶中选取因通航流量标准应用而新增可通行船舶开展实船测试，观测船舶航行状态，分析船舶过滩能力，进一步验证通航流量标准应用效果。关键词：通航流量标准；实船测试；船舶航行状态；船舶过滩能力汛期,三峡-葛洲坝水利枢纽两坝间河段受河势地形及三峡电站调峰运行的影响,呈现山区河流特性,比降大,水流湍急,流态紊乱,泡漩横流丛生,通航水流条件差,船舶航行比较困难,通航安全受到威胁1。为保障两坝间汛期船舶航行安全,经交通运输部批准长江三峡-葛洲坝水利枢纽两坝间航道汛期通航流量标准（JTS/T180-5-2020）（以下简称“20标准”）于2020年4月1日正式实施。“20标准”较2016年发布实施的通航流量标准（以下简称“16标准”）相比,控制标准充分考虑了船舶类型、满载排水量、航向、主机总功率以及单位功率装载量等因素,流量级别划分更精细。2020年汛期,“20标准”正式应用实施的首个汛期,即面临长时间大流量的通航检验。通过分析“20标准”的实施对2020年汛期上行可通过船舶的影响,与“16标准”对比,“20标准”的实施既大幅提升可通行船舶艘次又能提高单个船舶载货量2。为进一步验证通航流量标准实际应用效果,分析新增船舶过滩能力,本文开展了实船测试。1.测试水域选取三峡-葛洲坝两坝间航道,下起葛洲坝枢纽三江航道上游王家沟,上至坝河口重件码头,长约38km,大部分处于西陵峡峡谷河段,滩险流急,主要险滩有水田角、喜滩、大沙坝、偏脑、石牌、南津关,俗称“四滩一弯一关”。两坝间航道的“四滩一弯一关”是船舶航行安全风险最高水域。特别是“四滩”航段,在汛期比降大,流速快,通航条件差,常出现船舶“爬不动”风险隐患。其中,水田角滩段是两坝间典型的洪水急流滩,自入口处逐渐收缩,并形成滩口断面较窄仅380m宽的束窄段,其下又突然展宽,突扩至650m。喜滩以及大沙坝滩段,航道顺直,岸线不整齐,航道狭窄,最窄河宽仅260m,局部比降大,滩口水流湍急。偏脑滩段,中、枯水期水流平缓,航行条件尚可,洪水期流速、比降陡增,船舶（队）航行条件异常困难。由 于 开 展 测 试 时下 泄 流 量在25000m3/s左右,偏脑滩段水流较平缓,航行条件尚可,因此本文从中选取滩段流速快、比降大且滩势恶劣的大沙坝、喜滩、水田角作为测试数据重点采集水域。2.测试船舶选取通过对比“20标准”和“16标表1 新增可通行船舶（部分）主机功率范围(Kw)船名船舶类型功率(Kw)满载排水量(t)装载率(%)单位功率拖载量(t/Kw)流量(m3/s)实际过闸时间270P368船A普通货船3282521.8681.296.25257602021-06-27368630船C普通货船7007294.8569.307.22262002021-06-27 船D多用途船8008283.1875.457.8267002021-07-10珠江水运 2023 0291DOI:10.14125/ki.zjsy.2023.02.01011mm17mm9mm标题4mm4mm署名 811mm17mm9mm标题4mm4mm署名 8准”,部分船舶在“16标准”出于相同流量下在两坝间航行受到限制,而“20标准”中这些船舶可以以更大的单位功率装载量通过两坝。本文从2021年汛期申报过闸船舶中,选取在当前流量下满足“20标准”而不满足“16标准”的新增的具有代表性可通行船舶（如表1所列）进行航行状态分析,所选4艘船舶均为上行船舶。3.重点水域船舶航行状态分析通过选取新增可通行的4艘具有代表性船舶开展实船航行测试,采集其上行通过大沙坝、喜滩、水田角等险滩段的相关数据,分析其航行状态,检验其过滩能力。（1）船A航行状态分析。“船A”在大沙坝航行时,最小航速为6.1Km/h,最大航速为9.3 Km/h,平均航速为7.4Km/h；航向随时刻变化情况如图2所示。“船A”在喜滩航行时,最小航速为4.6Km/h,最大航速为10.6 Km/h,平均航速为6.8Km/h；航向随时刻变化情况如图4所示。“船A”在水田角航行时,最小航速为4.4K m/h,最大航速为10.0Km/h,平均航速为6.4Km/h；图1“船A”在大沙坝航段航速变化图3“船A”在喜滩航段航速变化图5“船A”在水田角航段航速变化图7“船B”在大沙坝航段航速变化图2“船A”在大沙坝航段航向变化图4“船A”在喜滩航段航向变化图6“船A”在水田角航段航向变化图8“船B”在大沙坝航段航向变化92学术ACADEMIC11mm17mm9mm标题4mm4mm署名 811mm17mm9mm标题4mm4mm署名 8航向随时刻变化情况如图6所示。（2）船B航行状态分析。“船B”在大沙坝航行时,最小航速为6.5Km/h,最大航速为9.3 Km/h,平均航速为7.2Km/h；航向随时刻变化情况如图8所示。“船B”在喜滩航行时,最小航速为4.1Km/h,最大航速为9.6 Km/h,平均航速为6.4Km/h；航向随时刻变化情况如图10所示。“船B”在水田角航行时,最小航速为3.7K m/h,最大航速为10.7Km/h,平均航速为7.3Km/h；航向随时刻变化情况如图12所示。（3）船C航行状态分析。“船C”在大沙坝航行时,最小航速为8.2Km/h,最大航速为10.7Km/h,平均航速为9.3Km/h；航向随时刻变化情况如图14所示。“船 C”在喜 滩 航 行 时,最小航速为5.9K m/h,最大航速为10.9Km/h,平均航速为7.2Km/h；航向随时刻变化情况如图16所示。“船C”在水田角航行时,最小航速为6.1K m/h,最大航速为10.7Km/h,平均航速为7.9Km/h；航向随时刻变化情况如图18所示。图9“船B”在喜滩航段航速变化图11“船B”在水田角航段航速变化图13“船C”在大沙坝航段航速变化图15“船C”在喜滩航段航速变化图10“船B”在喜滩航段航向变化图12“船B”在水田角坝航段航向变化图14“船C”在大沙坝航段航向变化图16“船C”在喜滩航段航向变化珠江水运 2023 029311mm17mm9mm标题4mm4mm署名 811mm17mm9mm标题4mm4mm署名 8参考文献：1王召兵,舒荣龙,蔡汝哲.长江三峡两坝间河段汛期通航试验研究J.水道港口,2007(02):113-118.2赵寒寒,杨曦,杜荣,等.长江三峡葛洲坝水利枢纽两坝间航道汛期通航流量新旧标准对比分析J.中国水运,2021(02):156-158.（4）船D航行状态分析。“船D”在大沙坝航行时,最小航速为8.7K m/h,最大航速为10.4Km/h,平均航速为9.2Km/h；航向随时刻变化情况如图20所示。“船D”在喜 滩 航 行 时,最小航速为8.0K m/h,最大航速为10.9Km/h,平均航速为9.6Km/h；航向随时刻变化情况如图22所示。“船D”在水田角航行时,最小航速为6.7K m/h,最大航速为11.9Km/h,平均航速为9.0Km/h；航向随时刻变化情况如图24所示。4.结论（1）本文 通 过实船测试的方法,对新增可通行船舶进行了测试,验证了“20标准”应用后新增可通行船舶过滩能力,从而证明了“20标准”适用于两坝间航道交通组织。（2）通过观测船舶状态、收集航行数据发现,新增可通行船舶在水田角滩段航行时,航速普遍较小于喜滩和大沙坝水域,而且“船B”在水田角航行时,最小航速为3.7Km/h,低于海事部门规定安全航速4Km/h。（3）建 议 通航管 理部门加强对两坝间航 道 新 增可通行船舶的航 行监 控,特 别 是下泄 流 量 超 过25000m3/s后,加强对上行通过水田角等险滩船舶的安全监控。图17“船C”在水田角航段航速变化图19“船D”在大沙坝航段航速变化图21“船D”在喜滩航段航速变化 图23“船D”在水田角航段航速变化图18“船C”在水田角航段航向变化图20“船D”在大沙坝航段航向变化图22“船D”在喜滩航段航向变化图24“船D”在水田角航段航向变化94学术ACADEMIC