水位與航道通航能力的關系研究

郭義浩 劉佳侖 劉明俊

（長江航務管理局1） 武漢 430020） （武漢理工大學航運學院2） 武漢 430063）

航道的通航能力通常是指一定航道等級和標準的航道，在某時段特有通航環境條件下，所能通航的最大船舶尺度、最大船舶載重噸或貨運量及能通過船舶流的數量等.航道水位狀況是船舶安全通航需要考慮的首要因素，也是影響航道通航能力的主要因素之一［1］.隨著長江航道建設的快速發展，航道水位與在航船舶都有了較大變化［2］，有必要對水位與通航能力之間的關系進行研究［3］.

1 水深與船舶通航的關系

1.1 水位與水深的關系

自基準面至河底的深度稱為圖示水深或圖注水深［4］.以基準面為零值，凡在基準面以上的取負值，一般稱干出高度；在基準面以下的取正值，稱深度.圖示水深應按礙航河段航道中最淺點的水深計算，亦即整個礙航航道的最小水深.

1.2 水深與通航船舶的關系

允許通航船舶的吃水＝實際水深－

式中：Δh為航道剩余水深或富裕水深.

1.3 有關剩余水深的規定

1.3.1 《河港平面設計總規范》的規定

式中：Dm為設計水深，m；T為船舶吃水，m，根據航道條件和運輸要求可取船舶設計吃水或枯水期減載時的吃水.設計船型為進江海船時，船舶吃水還應考慮由于咸淡水密度差而增加的吃水值，海水密度按1.025t／m3計；Z為龍骨下最小富裕深度，m；ΔZ為其他富裕深度，m.其他富裕深度還應考慮波浪富裕深度、因船舶配載不均勻應增加船尾吃水、備淤的富裕水深等［5］.

1.3.2 《內河通航標準》的規定

式中：H為航道水深，m；T為船舶吃水，m，根據航道條件和運輸要求可取船舶、船隊設計吃水或枯水期減載時的吃水；Δh為富裕水深，m，可從表1中選用.

表1 富裕水深值m

1.3.3 有關富余水深的管理規定 除《河港平面設計總規范》、《內河通航標準》規定之外，有關主管機關結合轄區實際情況也分別提出了相應的規定.如長江航務管理局于1978年頒布的《長航安［78］1085號》文件，對長江干線枯水期航行船舶富裕水深作了如下規定：（1）川江：客、貨輪0.3 m，拖輪（包括華字艇）0.2m；（2）中、下游：各輪均為0.2m；（3）凡拖、運一級危險品的船舶，按上述規定增加0.1m.

江蘇海事局船舶航行安全富裕水深管理規定：航行于沿海港口水域的船舶應根據本船船型、吃水和航速保留不小于船舶吃水百分之十的富裕水深；在轄區其他水域航行的船舶應根據本船實際吃水，按下列要求留足富裕水深：（1）實際吃水不足5m的，富裕水深不小于0.4m；（2）實際吃水在5m及以上不足7m的，富裕水深不小于0.5m；（3）實際吃水在7m 及以上不足9.7m的，富裕水深不小于0.7m；（4）實際吃水在9.7 m及以上不足10.5m的，富裕水深不小于0.8 m；（5）實際吃水10.5m及以上的，富裕水深不小于1.0m；（6）載運危險貨物的，富裕水深應另加0.1m；航速大于12kn的，富裕水深另加0.1m.

本文研究中擬采用《內河通航標準》關于剩余水深的規定.

2 長江航行船舶統計

收集長江干線不同航行船舶和船隊的資料，并對其船長、船寬、型深、吃水、裝載量DWT等進行統計，分析船舶定線制航行的有關特點［6］，計算長寬比，通過統計分析，分別找出長江干線航行船舶和船隊的吃水D～DWT的關系、船長L～DWT的關系、寬度B～DWT的關系等、并繪制關系曲線.

本文收集了120艘長江船舶資料，并用matlab工具標出載重噸分別與滿載吃水、船長、寬度的散點關系，然后對這些散點進行曲線擬合，求出擬合曲線的方程.圖1～3表示集裝箱船舶載重噸分別與滿載吃水、船長、長寬比之間擬合之后的曲線關系.

船舶DWT與滿載吃水的關系曲線方程為

式中：y為載重量，萬t；x為滿載吃水，m.

集裝箱船舶DWT與船舶長度的關系曲線方程為

圖1 船舶DWT與滿載吃水的關系圖

圖2 集裝箱船舶DWT與船舶長度的關系圖

圖3 集裝箱船舶DWT與船舶寬度的關系圖

式中：y為載重量，萬t；x為船長，m.

集裝箱船舶DWT與船舶寬度的關系曲線方程為

式中：y為載重量，萬t；x為船寬，m.

3 運用水位（或水深）預報航道通航能力的方案

根據上述分析，在已知典型航段實際水位（或水深）的條件下，可以通過水位與水深、船舶允許吃水、吃水與DWT的關系預報該典型航段能夠通過的最大船舶噸位，當已知某典型航道實際水位時，根據式（2）中水位與吃水的關系，即可算出該航道能夠通過的船舶最大吃水，根據式（5）中船舶載重量與船舶吃水之間的關系，可計算出能夠通過的最大船舶噸位，從而實現預報“典型航段最大通過船型與噸位信息”的目的.

4 結 束 語

本文通過分析水位（或水深）與通航能力的關系，探索了運用水位（或水深）預報航道通航能力的方法，研究內容對于促進長江干線船舶標準化建設進程和有關規范或標準的研究與修訂，將會起到積極的作用，對于航運規劃與管理、航道維護與建設、航運企業的運營與調度等亦有較好的參考作用.

但在實際航行中，從保障航行安全的角度考慮，還應注意綜合考慮其他航道尺度，如航道寬度、凈空高度、彎曲半徑等因素對航道通航能力的影響.此外，預報的準確度依賴于長江干線船舶標準化建設的程度、富裕水深（剩余水深）理論研究的深度以及對長江干線船舶進行統計的完整性、全面性和對統計資料進行分析的系統性，因此，長江干線船舶在完全實施船型標準化前預報值與實際值會處在一定的誤差，有關問題有待深入研究.

［1］劉明俊，龔道平.長江通航環境變化分析［J］.船海工程，2004，33（2）：36－39.

［2］劉明俊，萬長征.航道通過能力影響因素的分析［J］.船海工程，2008，37（5）：116－118.

［3］劉亞麗.長江干線航道通過能力研究［D］.大連：大連海事大學交通運輸管理學院，2007.

［4］吳兆麟，朱 軍.海上交通工程［M］.2版.大連：大連海事出版社，2004.

［5］李 勇，邱振良.船舶操縱［M］.北京：人民交通出版社，1999.

［6］魏志剛，周俊安，李 昕.長江干線航道條件與船舶定線制問題分析與研究［J］.水運工程，2007，（10）：44－49.