绿色低碳理念下船闸运营管理措施研究

张 坤，朱增伟，杜晓啸

(江苏省泰州引江河管理处，江苏 泰州 225300)

0 引言

在经济迅速发展的时代背景下，我国资源消耗程度逐渐增加。由于资源利用率较低，对环境造成的影响较大，自然灾害问题发生频率连年增加[1]。为了改善资源消耗问题，提出了绿色低碳理念，尝试创造环境友好型社会。内河运输作为一种不占用土地资源的运输方式，产生的污染较少，是低碳运输的首要选择对象。然而，随着内河水运行业的迅速发展，船舶过闸拥挤问题越来越严重，导致水运的优势逐渐下降[2]。目前，关于船闸运营管理方法的研究不多，缺少效能和养护等方面的深入研究，提出的管理策略可靠性薄弱[3]。本文尝试识别船闸运营绿色低碳因子，构建船闸运营期能效模型，分析船闸运营能耗情况，根据分析结果，提出更为可靠的船闸运营管理策略。

1 绿色低碳理念下船闸运营管理必要性分析

1.1 绿色低碳理念下船闸运营管理对水运的积极影响

虽然内河水运对环境造成的污染较小，但是随着船只数量的增加，运输空间越来越小，少量的排放物积累起来，对环境造成的污染不容小觑[4]。如果内河遭受污染，大量水资源陷入危机，不仅是灌溉用水，人们的饮用水也会受到一定影响，严重打破了人与自然和谐相处的局面。绿色低碳理念的提出，有助于船闸运营管理策略的改善。该项理念是从生态保护角度出发，通过分析节能减排情况，结合水运资源，拟定合理的船闸运营管理方案。与传统船闸运营方案相比，该管理方案应用下出现内河环境严重污染的情况较少，充分利用船闸空间和内河资源，以更低的能耗，完成货物的运输，并且河运交通工具作业产生冲突的频率会有所下降。综合多个方面的对比分析可知，绿色低碳理念下船闸运营管理对水运发展有着积极影响。所以，在接下来的船闸运营管理研究中，需要将绿色低碳理念作为前提条件。

1.2 船闸运营管理必要性分析

目前，因船只数量较多，大大提高了船闸通过量，导致闸区位置运行能耗大幅度增加。该问题的产生，与绿色低碳发展理念不符[5]。为了解决此类问题，必须更好地规划船闸运行经济效益，提出较为可靠的船闸运营管理策略。所谓船闸运营管理，指的是以远调站为起点，以船舶出闸作为终点，采取的科学有效指挥管理策略。一般情况下，船舶过闸需要7个管理部门共同完成，如果工作衔接出现问题，或者操作产生冲突，可能加大船舶能耗，同时埋藏着安全威胁。由于当前对于船舶过闸协调管理工作尚不成熟。所以，采取船闸运营管理具有一定必要性。

2 船闸运营绿色低碳因子识别与分析

2.1 船闸运营管理内容

船闸运营管理的目的在于减少船舶过闸时间，为船舶前行和船闸作业创造安全环境，尽可能提高船闸作业有序性，从而达到改善船闸过闸服务现状的目的。关于管理内容的设置，主要分为6个模块。①在远调站对船舶采取管制。②安排船舶登记，按照管理规定有序交费。③分队排序，按照先后顺序安排船舶排队进入过闸区域，有序排列等待出闸。④根据现场实际情况，组合过闸船舶，使其得以最大限度通过船闸。⑤根据船舶通过船闸的时间，控制现场前进次序，从而避免现场进闸秩序混乱。⑥考虑到出闸口宽度有限，所以仍需控制秩序，使得船舶按照一定次序从出口有序航行。

2.2 船闸运营过程中产生的能耗

1)船闸运行期间产生的能耗。此部分能耗受附属设施和船闸过闸设施影响，消耗的主要能源类型有汽油、柴油、电力。这些能源消耗容易受多种因素影响，除了操作技术以外，还受结构性因素和管理因素影响。其中，结构性影响因素以能源消耗结构、作业设备类型为主，合理选取节能设备显得尤为重要，并且需要根据附属设施的需求来配置。然而，当前附属设施较为齐全，包括洗浴、给排水、餐饮、建筑物、空调等，这些设施作业会消耗较多能源，并且缺少低碳节能的思考，所以能源消耗问题较为突出。从技术层面来看，船闸能源消耗引发环境问题主要体现在信息化技术及节能减排技术的应用情况，虽然当前采取了一些节能技术，引入现代化信息分析及操作方法，但是优化技术方案后，船闸电网处产生的谐波电流明显变大，导致电网污染问题的产生，并且对设备使用寿命造成了较大威胁。为了解决此类问题，需要运用谐波滤波器来控制谐波电流，目前已经将该方案投入使用。从管理层面来看，绿色低碳发展离不开节能政策，同时还需要帮助船闸管理人员加深对绿色低碳的理解，形成节能管理思想。实际工作开展期间，各个部门相互配合，提升船闸运营能效，尽可能减少船闸故障的产生。

2)船闸维修养护产生的能耗。该类型能耗分为两部分，分别是定期检修能耗、日常养护能耗。相比之下，定期检修消耗的能源更多一些。如闸阀门检修、船闸水工修补等。目前，为了减少维修养护能耗，以日常养护作为重点开展工作，使得船闸问题产生频率得以下降，在此情况下延长检修周期，有助于能耗控制。

2.3 相关影响因素

2.3.1 水环境污染源

1)定期检修船闸工作开展中生成的污水，污水排放到水环境中，对其造成影响。

2)生活污水排放。

3)船舶过闸期间产生的含油废水，船舶人员排放的生活污水。

2.3.2 噪声污染源

引航道船舶航行期间产生的噪音，同时位于闸区的船舶也会发出一些噪声，对周围居民生活造成了影响。

2.3.3 大气污染源

该影响因素的产生来自两个方面，其中一个方面是船闸运营期间，船舶在引航道和闸区活动时产生的尾气，例如CO、烟尘颗粒等，这些尾气均会对大气环境造成污染。另外一个方面是船闸检修期间产生的扬尘，例如，沙石堆砌、检修物料运输等多个环节，都会伴随着一定扬尘，容易对大气环境造成较大影响。

2.3.4 固体废弃物污染源

船闸检修施工期间产生的固体废弃物，在安置不合理的情况下，对周围环境影响较大，部分区域出现二次污染情况。其中，固体废弃物类型主要包括施工生活垃圾、拆除固体垃圾等。除此之外，船闸管理及其基层工作人员在开展工作中也会产生一些生活垃圾。

3 船闸运营期能效模型的构建

3.1 船闸运行能效指数及模型

船闸运行能耗计算公式如下：

Ey=Eg+Ef+Ez

(1)

式(1)中，Eg代表过闸船舶控制系统中各类设备消耗的能量；Ef代表过闸期间附属设施消耗的能量；Ez代表照明消耗的能量。

1)Eg设备消耗能量计算。该部分能耗分为两部分，其中一部分为船闸作业自动控制系统和设备作业监控系统消耗的能量(以年均能量作为参数)，以电能消耗为主，采用系数折算方法，可以得到设备作业的碳排放量。另外一部分能源的消耗为船闸启闭机械控制消耗的能量。

2)Ef附属设施消耗能量计算。综合考虑3个区域能耗，根据设备种类、作业功率、作业时间等参数，计算得到年均消耗能量。其中，涉及到的区域包括生活区、办公区、服务配套区。计算每一台设备年均消耗能量，累加到一起，形成总能耗计算结果。

3)Ez船闸区照明能耗计算。以不同种类光源作为统计对象，通过计算每一种光源类型照明灯消耗能源结果，将其累加到一起，形成总照明能耗。

关于船闸运行能效指数模型的构建，以1万t船舶通过量为标准，统计船闸运营达到标准时产生的能耗，该结果就是运行能效指数，模型如下：

(2)

式(2)中，Ey代表船闸运营期间消耗能源，单位t；ey代表船闸运行能效指数，指的是万吨船舶通过量条件下的标准煤；P代表船舶通过量，单位万t。

3.2 船闸维修养护能效指数及模型

船闸维修养护工作开展期间，涉及到的能量消耗种类包括施工能量、运输能量、船闸配件能量，需要合理控制这些能量的输出，才能够控制维修养护能耗。以下为能耗模型：

Ew=Em+Et+Ep

(3)

式(3)中，Em代表船闸配件能耗，包括底枢、顶枢、闸门等；Et代表运输能耗，具体指的是材料运输过程中消耗的能量；Ep代表施工能耗，包括施工运输机械作业能耗、施工材料能耗等。

关于养护能效指数模型的构建，以大修周期作为时间段，统计该时间段内船闸通过1万t后消耗的维修养护能量。计算公式如下：

(4)

式(4)中，ew代表能效指数；Ew代表时间段内维修养护消耗的能量；P代表时间段内船闸通过量，单位万t。

4 基于能效分析的船闸运营低碳管理措施

4.1 船闸运行低碳管理

严格按照空气质量标准，控制船舶碳排放量，可以要求船舶安装碳排放检测装置，在通过船闸时，读取该数据信息，如果未能达到标准，采取罚款等处罚措施。另外，加强垃圾回收处理管理，按照垃圾类别不同，采取不同的处理方式，部分垃圾通过处理装置直接分解，形成对环境影响较小的物质，排放到水中[6]。综合其他相关指标管理数据，计算船闸运行能效指数，如果在允许范围之内，则认为当前管理策略符合低碳管理要求，否则需要不断加强优化[7]。

4.2 船闸维修养护低碳管理

根据维修养护能效指数模型可知，想要加强此方面低碳管理，必须从降低维修养护能耗角度出发，设定管理评价标准，对每一项与能耗相关的工作加强管理。船闸维修养护低碳管理体系如表1所示。

表1 船闸维修养护低碳管理体系

如果单项得分未能达到3分，且总分不足10分的管理评价结果视为不合格，需要重新拟定低碳管理实施策略。

4.3 过闸船舶节能低碳管理

为了实现过闸船舶节能低碳管理，可以借助现代化远程控制技术，通过采集闸门处船舶过闸实际信息，按照管理标准，发送指挥提示信息，同时船闸机械控制开启节能模式，根据实际情况自动控制启闭状态[8]。其中，指挥提示采用语音播报的方式，借助现场扩音装置完成现场播放，从而使得船舶有序进入过闸区域。这种方式减少了人力资源的投入，相应的配套设施也可以减少，符合节能低碳管理要求。

5 结语

本文围绕船闸运营管理问题展开探究，从保护环境角度出发，提出绿色低碳理念的应用研究。通过分析船闸运营资源消耗与利用情况，结合相关影响因素，以提高能源利用率，减少环境污染为目的，提出一些船闸低碳管理措施，可以为船闸低碳管理工作的开展提供可靠依据。