水位与航道通航能力的关系研究

郭义浩 刘佳仑 刘明俊

（长江航务管理局1） 武汉 430020） （武汉理工大学航运学院2） 武汉 430063）

航道的通航能力通常是指一定航道等级和标准的航道，在某时段特有通航环境条件下，所能通航的最大船舶尺度、最大船舶载重吨或货运量及能通过船舶流的数量等.航道水位状况是船舶安全通航需要考虑的首要因素，也是影响航道通航能力的主要因素之一［1］.随着长江航道建设的快速发展，航道水位与在航船舶都有了较大变化［2］，有必要对水位与通航能力之间的关系进行研究［3］.

1 水深与船舶通航的关系

1.1 水位与水深的关系

自基准面至河底的深度称为图示水深或图注水深［4］.以基准面为零值，凡在基准面以上的取负值，一般称干出高度；在基准面以下的取正值，称深度.图示水深应按碍航河段航道中最浅点的水深计算，亦即整个碍航航道的最小水深.

1.2 水深与通航船舶的关系

允许通航船舶的吃水＝实际水深－

式中：Δh为航道剩余水深或富裕水深.

1.3 有关剩余水深的规定

1.3.1 《河港平面设计总规范》的规定

式中：Dm为设计水深，m；T为船舶吃水，m，根据航道条件和运输要求可取船舶设计吃水或枯水期减载时的吃水.设计船型为进江海船时，船舶吃水还应考虑由于咸淡水密度差而增加的吃水值，海水密度按1.025t／m3计；Z为龙骨下最小富裕深度，m；ΔZ为其他富裕深度，m.其他富裕深度还应考虑波浪富裕深度、因船舶配载不均匀应增加船尾吃水、备淤的富裕水深等［5］.

1.3.2 《内河通航标准》的规定

式中：H为航道水深，m；T为船舶吃水，m，根据航道条件和运输要求可取船舶、船队设计吃水或枯水期减载时的吃水；Δh为富裕水深，m，可从表1中选用.

表1 富裕水深值m

1.3.3 有关富余水深的管理规定 除《河港平面设计总规范》、《内河通航标准》规定之外，有关主管机关结合辖区实际情况也分别提出了相应的规定.如长江航务管理局于1978年颁布的《长航安［78］1085号》文件，对长江干线枯水期航行船舶富裕水深作了如下规定：（1）川江：客、货轮0.3 m，拖轮（包括华字艇）0.2m；（2）中、下游：各轮均为0.2m；（3）凡拖、运一级危险品的船舶，按上述规定增加0.1m.

江苏海事局船舶航行安全富裕水深管理规定：航行于沿海港口水域的船舶应根据本船船型、吃水和航速保留不小于船舶吃水百分之十的富裕水深；在辖区其他水域航行的船舶应根据本船实际吃水，按下列要求留足富裕水深：（1）实际吃水不足5m的，富裕水深不小于0.4m；（2）实际吃水在5m及以上不足7m的，富裕水深不小于0.5m；（3）实际吃水在7m 及以上不足9.7m的，富裕水深不小于0.7m；（4）实际吃水在9.7 m及以上不足10.5m的，富裕水深不小于0.8 m；（5）实际吃水10.5m及以上的，富裕水深不小于1.0m；（6）载运危险货物的，富裕水深应另加0.1m；航速大于12kn的，富裕水深另加0.1m.

本文研究中拟采用《内河通航标准》关于剩余水深的规定.

2 长江航行船舶统计

收集长江干线不同航行船舶和船队的资料，并对其船长、船宽、型深、吃水、装载量DWT等进行统计，分析船舶定线制航行的有关特点［6］，计算长宽比，通过统计分析，分别找出长江干线航行船舶和船队的吃水D～DWT的关系、船长L～DWT的关系、宽度B～DWT的关系等、并绘制关系曲线.

本文收集了120艘长江船舶资料，并用matlab工具标出载重吨分别与满载吃水、船长、宽度的散点关系，然后对这些散点进行曲线拟合，求出拟合曲线的方程.图1～3表示集装箱船舶载重吨分别与满载吃水、船长、长宽比之间拟合之后的曲线关系.

船舶DWT与满载吃水的关系曲线方程为

式中：y为载重量，万t；x为满载吃水，m.

集装箱船舶DWT与船舶长度的关系曲线方程为

图1 船舶DWT与满载吃水的关系图

图2 集装箱船舶DWT与船舶长度的关系图

图3 集装箱船舶DWT与船舶宽度的关系图

式中：y为载重量，万t；x为船长，m.

集装箱船舶DWT与船舶宽度的关系曲线方程为

式中：y为载重量，万t；x为船宽，m.

3 运用水位（或水深）预报航道通航能力的方案

根据上述分析，在已知典型航段实际水位（或水深）的条件下，可以通过水位与水深、船舶允许吃水、吃水与DWT的关系预报该典型航段能够通过的最大船舶吨位，当已知某典型航道实际水位时，根据式（2）中水位与吃水的关系，即可算出该航道能够通过的船舶最大吃水，根据式（5）中船舶载重量与船舶吃水之间的关系，可计算出能够通过的最大船舶吨位，从而实现预报“典型航段最大通过船型与吨位信息”的目的.

4 结 束 语

本文通过分析水位（或水深）与通航能力的关系，探索了运用水位（或水深）预报航道通航能力的方法，研究内容对于促进长江干线船舶标准化建设进程和有关规范或标准的研究与修订，将会起到积极的作用，对于航运规划与管理、航道维护与建设、航运企业的运营与调度等亦有较好的参考作用.

但在实际航行中，从保障航行安全的角度考虑，还应注意综合考虑其他航道尺度，如航道宽度、净空高度、弯曲半径等因素对航道通航能力的影响.此外，预报的准确度依赖于长江干线船舶标准化建设的程度、富裕水深（剩余水深）理论研究的深度以及对长江干线船舶进行统计的完整性、全面性和对统计资料进行分析的系统性，因此，长江干线船舶在完全实施船型标准化前预报值与实际值会处在一定的误差，有关问题有待深入研究.

［1］刘明俊，龚道平.长江通航环境变化分析［J］.船海工程，2004，33（2）：36－39.

［2］刘明俊，万长征.航道通过能力影响因素的分析［J］.船海工程，2008，37（5）：116－118.

［3］刘亚丽.长江干线航道通过能力研究［D］.大连：大连海事大学交通运输管理学院，2007.

［4］吴兆麟，朱 军.海上交通工程［M］.2版.大连：大连海事出版社，2004.

［5］李 勇，邱振良.船舶操纵［M］.北京：人民交通出版社，1999.

［6］魏志刚，周俊安，李 昕.长江干线航道条件与船舶定线制问题分析与研究［J］.水运工程，2007，（10）：44－49.