长江口深水航道利用边坡自然水深布标方案设计

李 锋 黄 纯

一、长江口深水航道利用边坡自然水深工程概况

近年来，随着上海国际航运中心建设的推进，长江口航道船舶通过量逐年增长，船舶大型化趋势明显，宽度超过40米的大型集装箱船数量增长迅速，加上上海吴淞国际邮轮港开港后大型邮轮每年20%～50%的进出港增长率，大型邮轮与大型重载集装箱船交会矛盾日趋突出，长江口深水航道宽度的不足严重制约着航道通航能力的提升。为解决这一矛盾，交通运输部提出了利用深水航道边坡解决船舶交会矛盾的方案，将深水航道与边坡航道融合在一起，建设长江口复式航道。

目前，长江口12.5米深水航道全长92.2千米，宽350～400米，沿程共有4个转折5个分段，按船舶进港方向分别为外航道、下航道、上航道、圆圆沙航道和内航道［1]，如图1所示。深水航道12.5米航槽底宽为350米，设标宽度500米，边坡坡度为1：25～1：40。现航道外侧有100米宽度的边坡水深条件较好，资料较全。其中，外航道和内航道部分的边坡水深都在11米以上，其他大部分水深在10米以上，只有小部分水域水深在9～10米之间。虽然边坡水深并不维护，但近几年来，这100米的边坡水深基本上也都保持在9～12.5米，较为稳定，因此，可以利用航道边坡建设复式航道，如图2所示。复式航道建成后，12.5米水深、350米宽的深水航道满足较大吃水（10米以上）的船舶航行，其南北两侧100米宽的边坡航道可供较小吃水（10米以下）的船舶航行，同时缓解交会宽度的压力，尤其是对解决邮轮与集装箱船的交会矛盾特别有效。

二、长江口复式航道航标配布存在的困难

长江口复式航道开通后，形成了深吃水船舶航道居中、浅吃水船舶航道分布在两侧的复杂通航局面。按照传统的助航浮标布设方式，为保障船舶正确识别各自的通航航道，至少需要在中间深水航道两侧及左右两边外航道的外侧布设4列浮标，由此带来的问题有：

（1）中间深水航道两侧布设实体浮标成为新的碍航物。建设复式航道的目的是提高航道的利用效率，解决船舶交会的矛盾，但如果在中间深水航道两侧布设实体浮标，必将占用航道水域，不仅使得航道可用通航水域变窄，而且这些实体浮标位于长江口深水航道正中央，严重影响到船舶的航行安全。

图1 长江口深水航道示意图

图2 长江口复式航道通航示意图

（2）维护困难。在满足效能的前提下，航标应尽可能设置在便于进行日常维护管理的水域，尤其是固定标志，在其配布位置选择时应考虑便于维护所需的靠泊点。如果复式航道的中间深水航道两侧布设实体航标，一旦浮标出现移位、漂移等故障需要修复，航标船势必会在施工作业时占用航道部分水域，严重影响到其他船舶的通航安全。

（3）侧面标难以确定。长江口复式航道三个“通航分道”并列，按照《中国海区水上助航标志》《海区浮动助航标志配布规范》等规定，需要配布航标以标示航道边线、转向点、浅礁、浅滩及其他碍航物等的位置，但是，由于这三个“通航分道”之间没有分隔带，这就使得中间航道两侧侧面标志无法确定。如果在中间深水航道两侧分别布设左侧标和右侧标（如图3所示），虽然从中间深水航道通航船舶可以通过浮标辨识航道边线，但从两侧浅水航道两侧的航道侧面标就违反了《海区浮动助航标志配布规范》的相关规定。

图3 布设实体航标带来的侧面标志难以识别示意图

三、长江口复式航道航标配布方案设计

从以上分析可以看出，如果在长江口复式航道按照传统的方式配布航标，就会出现布标密度过大、维护困难、混淆驾引人员视觉的不良后果。因此，可以借助虚拟AIS航标这一新型助航标志来实现复式航道航标的布设。虚拟AIS航标是基于AIS网络产生和发展的新型航标应用技术，它是AIS与电子海图显示和信息系统（ECDIS）有机结合的产物，原理就是AIS将管理区域内的航标信息实时动态地传送给用户（主要指船舶），并在ECDIS上显示出来［2]。

1.虚拟AIS航标使用的基础条件

按照SOLAS公约2002年修正案要求，所有在2002年7月1日或以后建造的大于300总吨从事国际航运的船舶、大于500总吨不从事国际航运的货船和所有客船均须装配AIS设备；所有于2002年7月1日前建造的从事国际航运的各类船舶必须在2003年7月1日到2008年7月1日前装配AIS设备［3]。目前，长江口的AIS岸基能够形成对该水域的连续覆盖，这为拓展AIS功能、为船舶提供AIS高效的助航服务奠定了基础，为虚拟AIS航标的应用提供了技术支持。

2.虚拟AIS航标在我国的应用

目前，虚拟航标在我国已广泛应用于应急沉船标识，并且已经开始应用于航路的划分、警戒区的设置等方面，如宁波-舟山港深水航路采用虚拟AIS航标来有效分割相反交通流，既有效地界定了通航分道、警戒区、环行道，又克服了实体航标碍航的缺点；古雷30万吨级航道在航道起点及中部设置2座虚拟AIS航标（安全水域标），标示湾外航路轴线，指引船舶进入古雷航道；青岛港利用虚拟AIS航标指示警戒区域；长江南京航道局在长江设置4座虚拟界限标。这些虚拟AIS航标的使用都有效地扩充了传统航标的范畴，取得了非常好的效果，因此，合理使用和管理虚拟AIS航标，可以提供更加完善的助航服务。

3.“虚实结合”的长江口复式航道航标配布策略

结合长江口复式航道航标配布存在的问题及虚拟航标的优点和在我国的实际应用情况，对长江口复式航道采取“虚实结合”的航标配布方案，航标配布断面示意图见图4。

图4 长江口复式航道航标配布方案

采用“虚实结合”的长江口航标配布策略有以下优点：

①航标布设容易，布设速度快：采用虚拟AIS航标，不需要抛设实体航标标，只需要系统管理员利用AIS基站，根据事先设计好的位置、航标类型等信息，在系统上直接设置即可。

②克服了采用传统实体航标容易混淆的不足：目前，船舶雷达或ECDIS设备等助航设施一般是可以显示虚拟航标的，因此，船舶在长江口航行时，从视觉上看，只有航道左侧标和航道右侧标两列浮标，不会产生混淆，而在雷达或ECDIS上，除航道两侧的实体航标外，还可以显示标识深水航道的虚拟AIS航标，因此，从雷达或者ECDIS上，又可以明显地分辨出长江口复式航道的各个“通航分道”，不会给驾引人员造成混淆。

③虚拟AIS航标不会产生移位的问题：虚拟AIS航标是不存在物理航标的一种新型航标，是由AIS基站发送的数字信息，因此不受风流影响，不会产生移位现象，定位精度较高。

4.长江口复式航道航标配布方案

① 航标灯质：对于实体航标，沿进港方向，航道侧面标志灯光颜色为左红右绿。灯质分别按单闪、双闪、三闪依次交替排列。航道转弯处用快闪。

②航标平面布置：在航道底边线外100米处设置航道侧面灯浮标，并用虚拟AIS航标标示深水航道底边线。在350米/400米（外段为400米，其余航段为350米）航道底宽边界上设置虚拟AIS航标，发射性质为航道侧面标，设标宽度350米/400米。详细的航标配布见图5。

图5 长江口复式航道航标配布示意图

四、结语

传统的视觉航标，如灯塔、浮标和立标等是使用最普遍、数量最多的助航设施，也是基本的助航手段，并且这种状况将持续很长时间。但是，随着现代信息技术的发展，航标服务与电子信息技术的结合越来越紧密，助航服务的范围得到扩展，通过利用先进的通信技术和计算机技术，为船舶提供便捷、高精度的助航服务，是航标现代化的发展方向。本文结合长江口复式航道建设，分析了助航浮标配布的难点，提出了“虚实集合”的航标配布策略和详细的航标布设方案，以供同行在以后的类似工程建设中参考。

参考文献：

［1]吴明华.长江口深水航道治理:目标12.5米［J].中国远洋航务,2006(11):10-11.

［2]冯嵘,葛智杰,孙一.基于AIS系统虚拟航标的海图表示及航海应用［J].天津航海,2014(4):11-11.

［3]谭智礼.AIS在VTS中的应用［J].广西大学学报:哲学社会科学版,2008,30(s2):163-164.