嘉陵江集装箱运输船型分析评价研究

2019-06-30陈培许锦基

航海 2019年3期

陈培许锦基

摘要：概述嘉陵江流域航道及船舶现状、港口建设情况、货运情况，以及未来航道规划，分析嘉陵江集装箱船舶的影响因素，根据相关的集装箱标准船型确定嘉陵江集装箱船型的初步方案;通过技术指标和经济指标的计算，得出适用于嘉陵江的500 t、800 t和1 000 t级集装箱船型标准，并提出相应的建议。

关键词：嘉陵江;集装箱;标准化;船型;分析

1 嘉陵江航运现状

1.1 嘉陵江流域概况

嘉陵江是长江上游左岸最大的支流，总流域面积约16万km2，干流流域面积约4万km2，全长约1 120 km。上游在广元以上，长约380 km，中游在广元—合川，长约645 km，下游在合川—河口，长约95 km。上游整个流域环境较差，不便航行;中游河道较为开阔，宽度在70～400 m间，地形较平缓，与渠江和涪江的中下游形成川中盆地，为航运形成有利条件;下游河道经盆东平行岭谷区，形成峡谷河段，河道较为开阔，水面宽在150～400 m间。

1.2 航道及船舶现状

（1）航道现状

嘉陵江航道是关联长江的重要水运航道，也是国家交通运输部规划的重要内河航道。由于上游河流曲折，河谷狭窄，滩险礁石较多，不利于航行，因此嘉陵江干流主要通航河段为中下游广元到重庆，通航里程为728 km，纵向贯穿川东、川中和川北地区，是连接宝成铁路和长江水运的重要干线[1]。

目前，嘉陵江航道根据航道等级分为五段，分别是：广元到昭化、昭化到涧溪口、涧溪口到桐子壕、桐子壕到合川和合川到重庆。其中合川到重庆段目前航道维护等级为IV级，随着草街枢纽的建成以及航道整治的实施，该段航道基本达到III级航道标准[2]，其中两段的航道维护尺度中航深有所不同，合川至草街航深为3.0 m，草街至河口航深为2.0 m。各航段的基本概况如表1所示。

（2）船型现状

嘉陵江的货物运输主要是靠拖驳船队，长途的运输方式是吊拖、绑拖及绑吊相结合，短途则是以小吨位机动驳为主。嘉陵江上游以普通的吊拖船队运输方式为主，拖轮船型为尖首常规尾型，功率以147 kW为主，驳船一般是半仓平头驳，吨位为90～150 t;下游则是主要以机动驳单船运输为主，机动驳功率为29～220 kW，吨位在50～200 t间，大多是纵流型，吃水在0.8 m以下。目前，嘉陵江上还没有集装箱船在运营。如表2所示，嘉陵江现有船型。

1.3 港口发展情况

嘉陵江干流从上游到下游的主要港口有广元港、南充港和合川港。

广元港位于嘉陵江上游，是嘉陵江第一大港口。广元港建设规划三个港区，分别是昭化、利川、苍溪港区，张家坝作业区和红岩作业区是规划重点。根据广元港规划，在2030年，港口通过能力将达1 471万 t，集装箱通过能力达65万TEU。

南充港的货运区有四个，分别是：嘉顺港区、仪陇港区、阆中港区和南部港区。嘉顺港区是南充港的中心港区，包括都京、河西、李渡三作业区，主要承担业务是集装箱运输服务，化学工业园区原材料、产成品运输和散杂货的中转运输。仪陇港区是嘉陵江上的重要化工产品集散港区，有汤家坝和钟家坝两个作业区。根据港口建设规划，2020年港口吞吐量达1 574万t，2030年达1 795万t。

合川港的主要经营业务是干散货，本文主要分析集装箱船型，并且合川港距离嘉陵江下游尽头较近，此处不讨论合川港。

1.4 货运情况

根据相关统计，嘉陵江货运量2018年約1 750万 t，主要货种是化肥农药、矿建材料和煤炭等，矿建材料占总运量的32%以上，运输较繁忙的是广元附近、南充附近和合川至河口河段。目前，南充及周边地区集装箱生成量超过2万TEU，广元港腹地的集装箱生成量约3万TEU。

根据嘉陵江货运历史资料统计，矿建材料和煤炭是嘉陵江货运的主要物资。随着嘉陵江航道等级的提高和流域附近的经济加快发展，嘉陵江航道货运将日益提升。

1.5 航道规划

嘉陵江是内河“两横一纵十八线高等级航道网”的重要组成之一，是长江上游航运中心“一干两支”航道支撑体系重要一支。根据2009年《四川省内河航运发展规划》，通过修建亭子口航电枢纽和其他梯级，渠化河道，使航道标准逐渐提升到V-III级。井口以下航道可达到III级标准，全江渠化后，广元至昭化河段航道等级达到IV级，昭化至黄帽沱河段达III级。根据2017年重庆“十三五”规划，加速嘉陵江航道治理。总的来说，嘉陵江全江渠化和整治后，主要通航河段广元至重庆航道条件会大大改善，航道通过能力也会大大提升，广元-昭化航道41 km达IV级标准，昭化-重庆航道647 km达III级标准。

2 嘉陵江集装箱船型影响因素分析

2.1 航道

根据嘉陵江流域的规划，嘉陵江主要通航河段为广元至重庆。全江渠化以及航道整治后，根据航道等级分为两段，一是广元—利泽段545 km，航道等级为IV级，二是利泽-河口段138 km，航道等级为III级。航道尺度如表3所示。

2.2 船闸

嘉陵江渠化工程在广元至重庆段一共修建16座航电枢纽，每座航电枢纽都建有过船建筑物。亭子口枢纽的过船建筑物是升船机，亭子口以下15座枢纽的过船建筑物都是船闸，各过船建筑物的概况如表4所示。

2.3 船型方案初始尺度的确定

本文主要对嘉陵江干线的集装箱运输船型进行分析，依据嘉陵江航道的规划，货源和货流的分析，以及港口码头的情况，本文论证时选取两条主要航线：广元—重庆（688 km）、南充-重庆（471 km），船舶吨级也分为3个，分别为：500吨级（相当于50 TEU级）、800吨级和1 000吨级（相当于60 TEU级）。

（1）主尺度选取

选择船舶的垂线间长Lpp、型宽B、吃水T以及主机功率BHP作为设计变量。垂线间长的选取是参考现有集装箱船型数据，还要综合考虑航道弯曲半径以及相关规范等约束条件[3]。嘉陵江航道分为两个航段，弯曲半径分别为330 m和480 m，对本文论证的船型没有约束。确定垂线间长值时先确定其取值范围，然后每间隔3 m取值，即标准集装箱长度的一半。

型宽的选取也是参考现有数据，还要考虑船闸的宽度和其利用率。嘉陵江广元-河口航段主要有2种类型的船闸，宽度分别为16 m和23 m，航行时又不得不考虑上游亭子口枢纽的升船机，宽度为11.7 m。在符合内河通航标准（B≤10 m时，富裕宽度应不小于1.0 m;B>10 m时，富裕宽度应不小于（0.5+0.05B）m）的前提下，针对500吨级船舶，限制最大型宽为10.2 m，为船舶和升船机空出1.5 m的间隙，此时升船机利用率较高;800吨级船舶相比500吨级较大，相比1 000吨级较小，那么800吨级限制最大型宽为10.6 m，升船机留出1.1 m的富裕宽度;1 000吨级船则考虑通过23 m宽的船闸，限制最大型宽为12.0 m，考虑其与9.6 m的船舶并排通过，此时船闸还有1.4 m的富裕宽度。每吨级船舶的型宽每间隔1.2 m取值，即标准集装箱宽度的一半。

选取吃水主要依据航道限制。500吨级吃水较小，则考虑广元—重庆航线;800吨级和1 000吨级吃水适中，则考虑南充—重庆航线。各吨级船舶的主尺度范围见表7。

（2）主机功率选取

为了提高船舶的快速性，每艘船舶采用2台主机，主机功率的选取参考现有集装箱船资料，见表8。

根据以上主尺度以及主机功率的选取，便可初步确定72种可行的船型方案为后面的技术经济分析提供依据。

3 嘉陵江集装箱运输船型分析评价

3.1 技术指标计算

（1）型深D

根据以往经验：B/T的值在3.0左右，但是集装箱船需要较大的甲板面积，所以该值会更大些，L/B的值在6左右[4]，可以此来初步检验船型方案的可行性。本文船型型深则根据小型船舶对干舷的要求来确定，并满足的要求，则有以下公式：

3.3 计算示例

从72种初选集装箱船型方案中选择南充到重庆航线，1 000 t级，Lpp=63，B=10.8，T=3.0的船舶进行计算示例。根据以上公式计算分析，如表12所示

3.4 推荐适用船型

通过以上计算分析可知，推荐使用船型如下，500吨级船舶选择广安—重庆航线，所有500吨级船型方案中，垂线间长为52 m、型宽为7.8 m、吃水为2.0 m的船型方案为最优。800吨级和1 000吨级船舶需要的吃水较深，所以选择南充—重庆航线，其中垂线间长为55 m、型宽为8.2 m、吃水为2.4 m的800吨级船型方案和垂线间长为69 m、型宽为9.6 m、吃水为2.6 m的1 000吨级船型方案最优。具体情况见表13。

3.5 相关建议

（1）建议相关部门根据嘉陵江航道特点，加快制定和颁布相应的集装箱标准船型主尺度系列[7];

（2）出台相关政策鼓励和引导嘉陵江航运企业采用标准集装箱船型船舶从事运输;

（3）对于新建集装箱标准船型的船舶，政府为企业提供信用担保，加快企业贷款造船资金到位，加速航运企业进行船舶更新;

（4）政府可进行主导嘉陵江航运产业基金的建立，加快嘉陵江标准集装箱船舶的改造，促进嘉陵江航运业的快速发展。

参考文献

[1] 尹维清，戴昌军，钱俊.长江流域航运发展规划方案研究[J].人民长江，2013，44（10）：76-79.

[2] 周富科.嘉陵江渠化开发浅析[J].四川水利发电，2006，25（2）：95-98.

[3] 王丽铮，陈顺怀，郝喜兰，何书香.内河集装箱船船型主尺度系列制定[J].交通科技，2001（1）：65-66.

[4] 吴汉才，王锦法.船舶货运[M].北京：科学出版社，2012.

[5] 王世连，刘寅东.船舶设计原理[M].大连：大连理工大学出版社，2000.

[6] 周大伟，赵海江，许辉等.船舶主尺度论证中的多目标综合评估[J].中国舰船研究，2011，6（6）：71-74.