京杭运河船舶通航尺度的条款修订分析

高 嵩， 骆 义

(交通运输部水运科学研究院，北京 100088)

2017年5月，《交通运输部关于修订〈京杭运河通航管理办法(试行)〉的通知》[1]发布实施，旨在改善京杭运河各航段的航道及船闸条件，提升管理能力，契合船舶大型化发展趋势，优化水运供需关系，修订了《京杭运河通航管理办法(试行)》(以下简称《办法》)中的船舶通航尺度。鉴于此，研究结合京杭大运河通航实际情况[2]，针对尺度条款的修订内容，分析政策背景及修订必要性、理论层的尺度限值、实践层的尺度修订等方面内容，进一步诠释《办法》修订的内涵。

1 政策背景及修订必要性

京杭运河是我国内河航道等级最高、渠化程度最好和水上设施最为完善的人工航道，也是北煤南运和南水北调的重要水上通道。多年来，为充分发挥其“占地少、运能大、能耗低、污染小”的比较优势,于2003年交通运输部启动“京杭运河船型标准化示范工程”，通过法律、经济和行政手段，推动挂桨机船、水泥船退出市场，并向社会公布标准船型送审图纸，推进船舶技术的更新与提高。[3]2005年,交通运输部发布《京杭运河运输船舶标准船型主尺度系列》，将船型标准化工作调整为采取主尺度系列形式，以强制性指标推进船舶运力结构调整。[4]然而，水上运输的快速增长与航道通过能力的严重不足，船舶无序的大型化发展与航道尺度不相适应性等问题日益显现[5]，加之季节性水位的变化影响与通航设施的瓶颈制约，京杭运河出现堵航频次加大、堵航时间延长和受堵船舶增多等问题，直接危及长三角地区的电煤运输及能源供应，给经济社会发展带来负面效应。为此，2005年国务院做出关于及早解决京杭运河堵航问题的重要批示，2006年8月,交通运输部出台了《办法》，以便规范运河船舶航行秩序，提高航道和船闸通航效率，保障水域航行安全。

然而，伴随多年来大运河通航条件日趋优化，船舶标准化工作理念日益深化，水运市场诉求日渐细化，已然催动流域内经济发展状况、产业布局导向及运输需求格局的深层次变化，《办法》的时代内涵亦将更替。

1.1 通航环境逐步优化，疏堵已非主要矛盾

2006年前，京杭运河船舶流量过大，堵航频发，仅2003年和2004年两年就发生8 h以上堵航92次，为此出台《办法》限制船舶尺度来降低辖区船舶流量。此后，京杭运河航道不断升级改造、挖潜疏浚，复线和三线船闸大规模投入使用，码头装卸条件大为改善，航道通过能力大幅提升。同时，随着船型标准化工作有序推进，大量小吨位过闸船、老旧运输船等非适航船舶退出市场，船舶航行密度得以明显下降。目前，沿线各省因船舶流量过大而导致的长时间、大范围堵航问题已得到基本解决，《办法》有关限制船舶通航尺度的疏堵初衷已基本实现。[2]

1.2 执行标准有悖现状，尺度突破已成常态

1) 2012年交通运输部发布实施了《京杭运河、淮河水系过闸运输船舶标准船型主尺度系列》[6]，其中尺度标准已远超《办法》所限；此外，按照《内河通航标准》[7]计算的京杭运河各等级航道允许通航的最大船舶尺度，也有悖于《办法》规定，原《办法》已成为制约船型发展的关键因素。

2) 对标《办法》中船长尺度情况，统计至2016年底，在京杭运河航行且船长>45 m的江苏、浙江、山东籍船舶共计18 130艘(见图1，根据各省交通部门提供数据整理)，可知各地已全面突破《办法》中三级航段单船总长≤45 m的要求。此外，船舶大型化态势明显，三省船长>65 m的船舶保有量共计2 184艘，也已然难以满足《办法》中二级航段单船总长≤67.6 m的要求。[2]

1.3 航运市场转型升级，新兴运输需求驱动

京杭运河主要以运输矿建材料、煤炭等低附加值的大宗散货为主。随着经济增速放缓和严苛环保政策出台，运输结构发生转变，地方政府也积极倡导向内河集装箱、滚装运输业态转型。[8]日前，江海直达已成为运输组织方式创新驱动发展的主要抓手，国家相关部门已强化总体工作部署，内河集装箱已涉猎无锡—洋山、嘉兴—洋山等特定航线[9]，商品车滚装船至舟山航线也有望开辟。考虑集装箱船和滚装船都属于布置型船舶，其尺度取决于集装箱或车辆在舱室内的排列方式，尤其是船高受跨河桥梁净空的限制；船宽受码头装卸桥吊外伸距和船闸的限制；吃水受航道条件和季节性水位变化的限制；通过适当增加船长，能够提供更多优质的布置方案。因此,突破《办法》的通航尺度，将有助于水运市场转型需求，更好地服务地方经济发展。

综上可见，《办法》已不局限于排堵保畅，还应关注船舶通航和水运市场的需求与导向，特别是船舶尺度尚未放宽的限制问题。对此，交通运输部海事局根据京杭运河现有标准船型主尺度系列的实际情况，结合航道、港口(码头)、桥梁、船闸、装卸工具等设施现状，对原《办法》第五条作出修订，见表1。

表1 修订尺度 m

2 理论层的尺度限值分析

京杭运河北起北京，南迄杭州，全长1 747 km。其中通航河段，山东济宁至浙江杭州887 km，山东、江苏、浙江境内里程分别为172 km、617 km、98 km，二级、三级、四级、五级航道里程分别为404 km、302.9 km、165.8 km、14.7 km。研究针对上述通航河段，主要依据《内河通航标准》的船舶限制尺度及计算方法，经复核各段航道通航尺度现状后，确定了船长、船宽、吃水等基本计算尺度见表2。

表2 京杭运河现有通航限制条件计算尺度

2.1 船舶总长的限制

船舶总长主要取决于航道曲率半径的限制，目前尚无理论计算公式，通常依据经验或实船试验来确定。根据《内河通航标准》的规定，航道曲率半径R≥4L(L为船舶总长)[7]，计算得到京杭运河船舶的最大船长允许值见表3。

值得关注的是国外典型的内河航道R≥3L，且平均比值约为2[5]，船舶仍能保证航行安全，加之船舶技术性能的不断提高，反衬出我国船长限制标准尚有放宽的裕度空间。

表3 京杭运河船舶理论最大船长允许值 m

2.2 船舶总宽的限制

《内河通航标准》给出了天然和渠化河流航道宽度计算方法，其中双线航道宽度计算[7]为

B2=BFd+BFu+d1+d2+C

(1)

式(1)中:BFd和BFu分别为下行船和上行船的航迹带宽度；d1+d2+C为安全距离之和，通常取0.67～0.80倍上行/下行船舶航迹带宽度。

假定工况：两艘相同尺度的船舶相向而行，则公式可简化为

B2=(2+D)BFj

(2)

式(2)中:D为安全间距倍数，取值0.67～0.80，下标j取d或u。依据《内河通航标准》中航迹带宽度为

BFj=Bj+Ljsinβ

(3)

得到航道宽度与船宽Bj、船长Lj、航行漂角β(通常取3°)的关系式为

B2=(2+D)·(Bj+Ljsinβ)

(4)

转化船宽为

Bj=B2/(2+D)-Ljsinβ

(5)

同时，计算船长综合了理论允许最大值与原《办法》限定的最大船长，在其区间内差额选值计算，得到对应的允许最大船宽，结果见表4。

表4 京杭运河船舶在不同船长的允许最大船宽

根据计算结果，得到各航段最大船宽允许值的限值区间，其中：二级航道以苏北段为代表；三级航道通航条件中山东段优于苏南段，以苏南段为代表；四级航道以浙江嘉湖段为代表。

由于浙江杭州段通航条件较差，目前仅为五级航道，不作研究对象：

1) 浙江段“十三五”期计划建设三级航道整治工程，其中杭州段“四改三”34 km和二通道新开挖段26.4 km，航道整治后全线达到三级航道标准。

2) 浙北湖州地区是浙江内河集装箱运输的重要集散地，若以杭州城区五级航道航宽限制全线通航船舶，将不利于地区经济发展和浙北高等级航道水运优势发挥。

3) 原《办法》仅对四级及以上航道的通航船舶做出规定。因此，根据浙江实际情况，研究界定在四级航道以上。

此外，船宽还受制于闸宽约束，目前京杭运河全线共有19座主要通航船闸(见表5)，主要集中在长江以北的山东段和苏北段，浙江段仅1座三堡船闸，位于最南端连通钱塘江，不是影响运河全线通航能力的关键要素。同时分析尺度，山东和江苏船闸最大闸宽为23 m，明显大于船宽值，船舶过闸可通过合理的排闸调度方案提高闸室利用率，因此闸宽不作为最大船宽取值的限制条件。

表5 京杭运河主要通航船闸基本情况

2.3 最大吃水的限制

《内河通航标准》规定了各等级航道的富余水深，也明确了“船闸门槛最小水深不应小于设计船舶或船队满载时最大吃水的1.6倍”。[7]据此得到京杭运河船舶最大吃水允许值见表6。

1) 从通航设施看，船舶吃水主要受航道水深和船闸门槛水深两方面制约，但结合航运实际经验，考虑到进船闸时船舶航速较低，最大船舶限制吃水通常指向航道限制吃水。因此，船闸门槛水深一般不作为船舶通航的限制因素。

表6 京杭运河船舶最大吃水允许值 m

2) 从水位变化看，最大吃水还需考虑航道枯水期限制当前京杭运河枯水期低水位通常处于苏北段6—9月，是农田灌溉所致。按照苏北运河维护标准，当最低通航水位6 m时，即至少4 m水深是航道的实际深度，其余2 m为河底高程，可计算出淮安船闸以下近年来最低水位5.2 m时的水深是3.2 m，此为水深的限值条件。对适航苏北段总长90 m的集装箱船而言，满载最大吃水为3.6 m，为防止在枯水期发生搁浅事故，建议减载通航。

2.4 净空高度的限制

船舶水面以上富余净空高度需结合通航实际计算，即富余净空高度=通航净高尺度+船舶吃水-船底骨架高度-集装箱高度。

1) 从通航净高尺度看，与桥梁净高相关。根据《运河通航标准》[10]规定，长三角地区二～四航道等级的水上过河建筑物通航净高尺度为7 m，对标大运河全线7 m以上净高桥梁，目前共计342座，占比85.3%(见表7)，相比2006年发布《办法》前增长13个百分点，但仍有50座非标桥梁存在，主要分布在浙江内河四级航道，但按照浙江段三级航道整治工程计划，桥梁改建后净高均为7 m。对于其余河段非标桥梁，或因沉降略微下降高度或可通过其他航道绕行，因此运河全线通航净高以7 m为限。

表7 京杭运河各段桥梁净高情况

2) 从船底骨架看，根据《钢质内河船舶建造规范(2016年)》规定，可以设计成双层底或单底：若是双层底，最小高度为0.7 m；若是单底，最小高度为0.4 m。从集装箱规格看，目前市场上一般有两种尺度，分为标箱(高2.591 m)和高箱(高2.896 m)。据此，讨论业界关注焦点——内河船舶装载3层集装箱通航的可行性，首先讨论净空富余高度与吃水关系，见图2。可见，双层底船装载3层标箱工况、吃水>1.5 m时可通行，装载3层高箱工况、吃水>2.4 m时可通行。然而，吃水1.1 m相当于装载空箱工况，说明船舶压载亦可装载3层箱通行跨河桥梁。但是结合航运实际需考虑:一方面集装箱载货多样性，重量经常性达不到设计最大标准，导致吃水小于满载设计吃水，水面以上高度会大于设计值。另一方面船舶上层建筑高度较低，箱顶离上层建筑顶面落差较大而影响稳性，特别是因绑扎而带来人员不安全因素。因此，出于安全考虑，集装箱不宜装载3层。

3) 从水位变化看，净空高度还需考虑航道汛期的影响，目前京杭运河汛期高水位一般在苏南运河4—6月，大部分是暴雨所致，其他河段很难达到最高通航水位。按照运河警戒水位4.3 m对应的7 m净空高度分析，可知苏南段常州段钟楼闸下游水位曾经达到5.2 m时的净空高度应为6.1 m，此为净高的限值条件。

据此，分析双层底船装载2层标箱工况下的船舶富余净空高度见表8。需要说明，桥梁净空高度一般指高水位状态，汛期作为高水位的极端状态，虽然发生概率较小，但仍能够保证2层集装箱装载工况下的1.3 m富余尺度，同理空载2层高箱的最小富余尺度0.7 m。因此，2层箱能够满足各种装载工况下的通航条件。

3 实践层的尺度修订分析

运河通航现实条件允许的最大理论尺度(总长、总宽)远高于《办法》修订尺度，说明理论尺度仅能作为上限原则，主尺度全面放宽尚不具备现实土壤。

表8 苏南段船舶净空高度分析 m

3.1 尺度放宽的制约要素

内河船舶大型化是发展趋势，但需科学认识实际操作层面的制约因素，从而倒逼尺度放宽。

3.1.1水上交通安全

例2015年发布实施了《江苏省内河干线航道通航管理规定》将船舶尺度进行放宽，并采用重点跟踪服务，由电子全程维护、导航+海巡艇定点维护方式，基本保障安全畅通，然而在进港靠泊过程中，险情仍时有发生，表现为放宽尺度过大，对交通安全的影响压力陡增，难以保证安全,特别是与危化品运输船舶交汇，产生碰撞愈加危险。

3.1.2船闸效率

目前，京杭运河全线船闸通航建设标准为长230 m、宽23 m，按原《办法》45 m长与10.8 m宽的船型，一闸可排放10艘。若推行过大尺度船型，闸室面积将无法得到有效利用，对过闸效率产生一定影响。

3.1.3应急救援

就目前江苏镇江段救援反映情况，船舶最大总长放宽到58 m，在该尺度下的船舶如遇搁浅、沉船，打捞船的调集将十分困难，救援效率也会遇到瓶颈，导致大起吊能力船舶，受桥梁高度限制无法进入运河，小打捞能力船舶救援时效低下，可见船舶总长过于放宽，应急救捞难以保证快速抢通。

3.1.4航道畅通

全面放开船长尺度，船舶调头势必十分困难，必然影响其他船舶正常航行，引起航道堵塞。航道标准尚未完全到位，并由于拆迁、资金等原因，沿线仍有少数桥梁未达标，局部水域水下存在一些浅点。诸多航道码头按照45 m设计，岸线资源有限，靠泊困难，影响通航效率，甚至堵航。

综上所述，在坚持以市场经济高效发展为需求导向的同时，要密切考量通航主客体在运营管控层面的现实压力，表明船舶主尺度尚且不能按照理论分析值全面放宽。

3.2 尺度修订的合理区间

研究以船舶最大理论尺度为上限值，预留10%～20%的富余长度后确定船舶总长允许区间，同时结合2017年交通运输部推荐的江海直达集装箱船(见表9)[9]，充分考虑尺度适应性问题，确定允许最大船长，进而计算0.67～0.80倍航迹带安全间距为理论允许船宽区间，见表10。

表9 京杭运河通航的江海直达推荐船型

表10 京杭运河船舶通航尺度修订分析 m

综上分析，船型尺度在考虑交通安全、过闸效率、应急救援、航道畅通等方面的现实条件影响下，无法针对所有船舶类型进行尺度放宽；同时，随着水运业供给侧结构性改革，对专业化、集约化船舶有更大体量的运输需要，服务于新兴业态发展有更深层次的诉求，因此尺度放宽界定为集装箱船、滚装船和江海直达船，意在先行先导，优势驱动。

4 结束语

针对2017年发布《京杭运河通航管理办法(试行)》(重新发布)有关船舶通航尺度条款的修订内容，分析了大运河水运的宏观形势变化和市场需求导向，讨论了政策初衷有关疏堵问题已经基本解决，需将发展视角转向船舶主尺度突破标准的常态化与新兴运输的体量化。据此，基于主要等级航道通航技术现状，依据相关通航管理标准，从理论层面延拓修订内容，分析船舶总长、总宽、吃水及净高等尺度限值，从实践层面讨论尺度放宽的制约要素与合理区间，同时兼顾江海直达新兴业态的发展，最终明确通航尺度条款的修订内涵，为本《办法》修订背景作诠释，亦为船型标准研究、市场运力管控及行业政策制定作保障。