鄱陽湖水利樞紐過閘運量與船舶過閘通過能力研究

徐延超 李矜潼

摘 要：為減輕鄱陽湖枯水期水位過低對航運帶來的不利影響，擬在鄱陽湖水利樞紐規劃建設三線船閘科學合理調控枯水期湖區水位，提高贛江上下游通航能力。通過結合未來經濟發展需求，采用多種定量預測方法預測鄱陽湖水利樞紐過閘運量，并根據規范對船閘單向和雙向通過能力進行分析，結合運量預測結果，驗證船閘規劃建設的可行性，為鄱陽湖水利樞紐工程的建設提供科學的決策依據。

關鍵詞：鄱陽湖水利樞紐;運量預測;通過能力

中圖分類號：U641.7? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）12-0092-03

1引言

鄱陽湖是長江經濟帶國家重大發展戰略和鄱陽湖生態經濟區等區域發展戰略的支撐。隨著經濟社會發展和長江流域水資源利用形勢的變化，鄱陽湖的水文節律正在發生改變，出現了枯水時間提前、枯水期延長等現象[1]。為緩解當前和今后可能經常遇到的鄱陽湖枯水期水位過低及其對航運帶來的一系列問題，總體來看，通過建閘方式科學合理調整枯水期湖區水位是必要的。

綜合考慮長江經濟帶發展戰略、長江黃金水道建設需求以及贛江上下游通航規模一致性，為鄱陽湖地區以及江西水運發展留有余地，推薦鄱陽湖水利樞紐通航建筑物采用三線單級船閘并在左岸預留一線船閘位置的方案，船閘級別為I級，船閘有效尺度為320m×34m×6.9m（長×寬×最小檻上水深），船閘位于樞紐左岸，三線船閘并行布置共用上、下游引航道，自左至右依次為1號船閘、2號船閘、3號船閘。

2水利樞紐過閘運量預測

2.1過閘運量發展現狀

鄱陽湖水利樞紐斷面沒有實際運量統計資料，通過對九江、上饒、南昌、宜春、吉安、贛州、鷹潭、新余、撫州、景德鎮等港口的流量流向資料進行統計調查，初步分析2015年通過水利樞紐斷面貨運量為12977萬t，其中下行9638萬t。以樞紐建設前三年的平均運量作為基礎運量，經分析，2013年～2015年的平均運量約1.15億噸。2016年過壩運量為13540萬t，其中下行量為11028萬t。2017年、2018年鄱陽湖水域、長江沿非法碼頭整治后，鄱陽湖水利樞紐過壩運量由2016年的13540萬t減少2018年的5992萬t。貨類減少主要是礦建材料的減少，礦建材料由2016年的10096萬t減少至2018年的3268萬t。

2.2 預測方法介紹

2.2.1運輸彈性法

根據運量水平與相關經濟發展指標的顯著關系，可以采用彈性系數法進行運量預測。彈性系數是衡量某一變量改變所引起另一變量的相對變化，運量變化一般跟國民經濟發展關系密切，運輸需求彈性系數=運量平均增長率/經濟指標平均增長率[2]。根據運輸需求彈性系數按下式預測運量：

式中：為未來期運量;Q為基期運量;x為未來運量平均增長速度;t為未來期距基期的年數。

2.2.2回歸分析法

回歸分析是一種定量地描述變量之間的數量關系的預測方法，是根據事物內部因素變化的因果關系來預測事物未來的發展趨勢[3]。回歸分析的主要步驟如下：

（1）輸入歷史統計數據，建立一元線性回歸模型：

y=a+bx

式中：a，b為回歸參數;x為自變量;y為因變量。

（2）計算回歸參數

（3）回歸檢驗

當0<r≤0.3，為微弱相關;當0.3<r≤0.5，為低度相關;當0.5<r≤0.8，為顯著相關;當0.8<r≤1，為高度相關。

2.2.3趨勢分析法

趨勢預測分析法亦稱時間序列預測分析法，包括移動平均法和指數平滑法[4]。

（1）移動平均法

式中：為第t+1期的預測值;為第t期的實際發生值;n為移動平均期數值。

（2）指數平滑法

式中：為第t+1期的預測值;為第t-1期的一次指數平滑值;為第t期的實際發生值;為指數平滑系數。

2.3水利樞紐過閘運量預測

2.3.1預測基準年及規劃水平年

根據《內河通航標準》[5]，船閘的建設規模（即船閘線數、有效尺度和通過能力）應滿足設計水平年內各期的客貨運量和船舶過閘量要求。設計水平年應根據船閘的不同條件采用建成后 20～30 年;對增建和改建、擴建船閘困難的工程，應采用更長的水平年。

鄱陽湖水利樞紐過閘運量預測以2018年為基準年，考慮未來鄱陽湖水利樞紐對長江黃金水道、江西水運發展、項目影響區域社會經濟產生的重要影響，確定預測規劃水平年為2035年和2050年。

2.3.2預測方法選擇與思路

目前，鄱陽湖水利樞紐斷面約75%的過閘運量為礦建材料，擬將過閘斷面運量分為兩個部分來分析礦建材料運量和扣除礦建材料的其他運量。

主要以“十三五”期的相關經濟社會發展規劃、產業規劃、交通規劃為依據，采取運輸彈性、線性回歸等分析等數學方法，綜合預測2035年貨運需求。

考慮到對腹地遠期宏觀經濟發展、經濟結構變化及相關經濟指標難以準確判斷，因此結合國內外水運發展特點，在區域工業化、城鎮化發展階段判斷的基礎上，既要考慮為港口和水運行業發展留有空間和余地，又要考慮區域資源容量（港口岸線、水環境等）的制約，以趨勢分析為主，把握2050年的過閘運量。

鄱陽湖水利樞紐過閘運量預測方法與思路見圖1。

2.3.3過閘總運量預測

鄱陽湖水利樞紐過閘運量預測值見表1。

通過對鄱陽湖水利樞紐過閘貨運量進行預測可知，2035年鄱陽湖水利樞紐過閘總運量為18000 萬t，其中下行 10200萬t;2050年鄱陽湖水利樞紐過閘總運量為 21500萬t，其中下行 11500萬t。

目前預測成果中，鄱陽湖水利樞紐過閘砂石運輸所占比例很大，但其運輸需求存在諸多的不確定性，若未來砂石需求大幅度減少，則鄱陽湖水利樞紐過閘運量可能會低于目前的預測值。

3船閘通過能力計算

3.1船閘通過能力計算公式

船閘通過能力大小與船閘設備、航道條件、管理水平、營運情況等因素有關，所以船閘通過能力始終處于動態變化之中[6]。根據《船閘總體設計規范》[7]，船閘單向通過能力計算公式如下：

式中：n為日平均過閘次數;n0為日非運客、貨船過閘次數;N為年通航天數，d;G為一次過閘平均載重噸位，t;為船舶裝載系數;為運量不均衡系數。

根據《船閘總體設計規范》，船閘雙向通過能力計算公式如下：

3.2 船閘通過能力計算結果

根據《船閘總體設計規范》計算鄱陽湖船閘單向和雙向通過能力，所需相關參數見表2。

鄱陽湖水利樞紐采取調枯不控洪的調度方式，汛期閘門全部打開敞泄，江湖連通。船閘通過能力計算時，按調控期和江湖連通期分別計算。

江湖連通期船閘的閘門、閥門均不投入運行，船舶通閘運行;調控期船閘的閘門、閥門均投入運行，閘室有充泄水過程。根據航運規劃，2035年鄱陽湖區通航船舶以1000～2000噸級、2000～3500噸級為主，兼顧5000噸級船舶;2050年2000～3500噸級的船舶占主導地位，5000噸級以上船舶比例將逐步增加。船閘長度按320m計，船閘單向和雙向通過能力計算結果見表3和表4。

根據《船閘總體設計規范》對鄱陽湖船閘通過能力進行計算可知，考慮三線船閘按一線船閘單向運行+二線船閘雙向運行，2035年船閘的單向年通過能力為1.45億t，2050年船閘的單向年通過能力為1.64億t。

4結語

對鄱陽湖水利樞紐過閘貨運量預測結果和擬規劃建設的船閘通過能力進行對比分析可知，2035年船閘的單向年通過能力為1.45億t，滿足重載方向1.02億t規劃運量要求;2050年船閘的單向年通過能力為1.64億t，滿足重載方向1.15億t規劃運量要求。采用三線單級船閘的建設方案均能夠滿足 2035和2050 年規劃運量要求，推薦鄱陽湖水利樞紐通航建筑物采用三線單級船閘并在左岸預留一線船閘位置的方案。

參考文獻：

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[3]李灼，石興勇，于黎.擴大三峽船閘通航能力研究[J].中國水運（下半月），2013，13（06）：29-31.

[4]楊曉光，程建華.經濟預測的認知與定量方法[J].系統科學與數學，2019，39（10）：1553-1582.

[5] GB 50139-2014 內河通航標準[S].

[6]楊昌道.沙穎河航道安徽段3座船閘通過能力研究[J].水運工程，2010（08）：93-96.

[7] JTJ 305—2001 船閘總體設計規范[S].