枝城長江大橋通航水域航路優化研究

汪吉發

摘 要：枝城長江大橋附近10.5公里通航水域內，通航環境多變、航路航法復雜。近6年來事故統計表明，該水域內因航路復雜、礁石礙航等原因直接或間接引發的事故占事故總數的80%以上。本文分析了枝城長江大橋通航水域綜合通航環境，提出了航路優化方案并論證了方案的可行性。航路優化后，預計可顯著降低安全風險、提高通航效率、降低航運企業經營成本。

關鍵詞：枝城長江大橋;通航水域;航路優化

中圖分類號：U697? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）04-0048-02

1 枝城長江大橋通航環境

枝城長江大橋位于長江中游568.3km處，以大橋軸線為基準，其上下游共10.5km范圍內（長江中游575km至564.5km），包括了枝城長江大橋1座跨江建筑，關洲、枝城、龍窩3個水道，洋溪、枝城、魏家河3個橫駛區，石鼓南1個停泊區;青蛙石、石牌礁、樓子河礁、臉盆石4處礙航物;以及枝城港沿岸20余座碼頭，通航環境復雜。

1.1枝城長江大橋基本情況

枝城長江大橋于1971年9月建成，10月通車，使焦枝、枝柳鐵路連成一線，成為中國第二條南北鐵路交通干線。大橋正橋長度1282.5米，橋面寬25.3米。共10墩9孔，左岸至右岸依次為0至9號墩，0號墩至1號墩為第1孔，以此類推。設計通航凈高不小于18米。機動船上行過8孔，下行過6孔，9孔和5孔為非機動船通航橋孔。

1.2水位流量情況

通過分析2011-2015年枝城水文站水位資料可知（表1），全年水位主要集中在0-9米的中低水位，極端水位出現的天數不多，水位基本保持穩定。

1.3現行航路航法及通航風險分析

現行下行船舶航路如圖1中實線所示，上行航路航法如圖1中虛線所示。

2011-2016年，研究水域共發生事故險情77件.從事故成因來看，現行航路主要安全風險有四個：①船舶通過研究水域時，經過3個橫駛區，3次交叉航路，易發碰撞事故;②上行通過橋區時需大角度向右轉舵避開石牌礁，易因操作不及或航路不熟而觸礁;③為了避讓對向船舶和礁石、邊灘等礙航物，船舶易因避讓不及發生碰撞、擱淺事故;④石鼓南停泊區附近航道較窄，且停泊區與航道和岸邊碼頭均無明顯標志，易發生進出停泊區船舶與岸邊碼頭或航行船舶發生碰擦、碰撞事故。受當前航路固有風險影響而發生的觸礁、擱淺、碰撞事故共64件，占事故總數的81.3%。

2 航路優化的可行性論證

2.1航路優化方案內容

通過現場調研、專家咨詢、文獻查閱等方法，在充分調查分析枝城長江大橋附近水域航道水文條件，總結目前航路航法存在的風險的基礎上，經過綜合比較，提出航路優化調整方案（圖2）：①取消洋溪、枝城橫駛區。②調整枝城長江大橋通航橋孔，調整第6孔為機動船上行通航橋孔，第7孔為機動船下行通航橋孔。第5孔作為高洪水位的備用通航孔，取消第9孔非機動船通航橋孔的功能。③取消石鼓南停泊區。

2.2研究河勢、流態分析

通過分析歷史枝城水文站斷面（中游里程570km）數據發現，2006年三峽大壩建成蓄水后，清水下泄對河床的沖刷影響明顯。2006-2013年，左岸平均沖刷約7米。但隨著河床沙質不斷被清水攜帶，侵蝕到卵礫粘膠結層后，枝城站斷面2014～2016年基本穩定。（圖4）。

采用聲學多普勒流速剖面法（ADCP）進行流向多線測量（表2）。枝城長江大橋軸線的法線（138.37°）與橋上50米4個通航孔平均流向皆小于5°。隨著流量的增大，主流方向與大橋軸線的法線夾角變小。

2.3橋區流速情況

在橋區劃定6個斷面進行了三次測量，分別為橋下游500米、橋上游50米、300米、650米、800米和1600米斷面。以2016年7月12日測次數據為例（表3）。

綜合分析研究水域河床、水勢流態，得出如下結論：

（1）現行航路屬傳統習慣航路，形成于枝城大橋完建的1971年，距今已有40多年的歷史。隨著河床斷面的歷史變遷，河床沖刷后可航基面變寬且河床趨于穩定，在目前三峽大壩攔洪擋砂、清水下泄情況下，河床不會發生大的變化，有利于對航路進行優化調整。

（2）8孔主流方向與橋軸線法方向夾角最大，且8孔上游正對石牌礁，安全風險最大，不宜再作為通航橋孔使用。5孔水流條件明顯好于8孔，但其凈寬僅有123.65米，與6孔、7孔相比（均大于154米）收窄20%，撞橋風險加大，不宜作為主要通航橋孔使用，可在高洪水位時作為備用橋孔。6孔和7孔流速、流向、凈寬等條件基本相當，均可以作為通航橋孔使用。為了減少船舶交叉相遇，6孔作為上行橋孔、7孔作為下行橋孔較為合適。

2.4通航標準符合性分析

枝城長江大橋軸線的法線（138.37°）與平均流向夾角皆小于5°。大橋常年通過最大船隊為2排2列船隊，按表4，大橋5、6、7、8孔凈寬（均大于123米）和設計通航凈高（18米）均滿足《內河通航標準》要求。查詢枝城長江大橋建設施工相關資料得知，各橋墩防撞能力相同。調整橋孔具備可行性。

2.5實船試驗情況

為驗證航路優化的可操作性，組織了105艘社會船舶開展了實船試驗。105艘試驗船舶中，上行70艘，下行35艘。實船試驗時枝城最高水位7.81米，最低水位0.72米。試驗船舶最大船長129.98米，最大船寬19.2米，最大吃水為5.4米。試驗船舶均按照擬調整航路以常車轉速順利通過相關水域。上水平均航速約6.2km/h，下水平均航速約18.5km/h。參與試驗的船舶駕引人員均表示，按照擬調整航路航行可有效避免航路交叉，縮短航程，船舶操縱并未出現困難。實船試驗結果表明，航路調整具備實船可操作性。

2.6社會調查情況

針對現航路的固有安全風險和擬調整航路可能存在的安全風險，設計發放了面向航運公司和船員的兩類問卷，其中，公司類問卷回收21份，船員類問卷回收148份。調查結果顯示，21家公司均對航路調整方案表示支持，占100%。131名船員支持調整方案，占88.5%;11名船員不支持，7.4%，6名船員未明確意見，占4%。問卷調查總的結果表明，船公司及船員對航路調整方案總體表示贊成，航路調整具備社會民意基礎。

3社會效益分析

按照優化方案，優化后的航路更加順直，上行船舶可減少2公里航程。按照研究水域平均上行航速（6km/h）和主機功率（1000kw）計算，船舶每上行通過一次大橋，可節約20分鐘左右的時間、節約80升左右的燃油。當前柴油價格每升約為6.4元，研究水域日均上行船舶約100艘，航路優化后每天將節約5.1萬元燃油費用，每年可達1800萬元。對航運公司來說，節省了大量運營成本。

航路優化后，避開了礁石區，觸礁事故幾乎可全部避免。減少了兩次交叉相遇，碰撞、擱淺事故將下降一半以上。按照年均12起事故、每次事故損失30萬元計算，每年可減少直接經濟損失200萬元左右，因事故而導致的人員傷亡等不良影響也會得到有效控制。

4 結論及建議

本文介紹了枝城長江大橋通航水域的基本情況，分析了現行航路航法存在的安全風險，提出了航路優化方案，并對方案可行性進行了論證。試驗結果表明，航路優化具有可行性。經過分析測算，航路優化后，將產生可觀的社會效益。因此，建議按照本文提出的方案對相關航路進行優化調整。

目前長江中游共626公里，35個橫駛區，平均每17.9公里一個橫駛區。但在宜昌海事局轄區內（中游共131.2公里）就有10個橫駛區，平均每13.1公里一個橫駛區。在宜都海事處轄區內（中游共40.5公里）有5個橫駛區，平均每8.1公里一個橫駛區。過多的橫駛區增加了航路復雜程度，增大了船舶發生水上交通事故的概率。隨著長江中游航道條件的不斷改善，建議長江干線海事部門對現有航路進行充分研究，取消不必要的橫駛區，優化航路，增加水上通航安全系數，提高航道利用效能。

參考文獻：

[1]《內河通航標準》（GB50139-2014），中國建筑工業出版社，2014.

[2]劉彥詳，ADCP技術發展及其應用綜述[M]，海洋測繪，Vol.36，No.2，2016.