长江上游涪陵至丰都段航道水运量分析预测*

2020-06-23李文杰贺艺伟杨胜发

水运工程 2020年6期

李文杰,贺艺伟,杨胜发,肖毅,杨威

(1.重庆交通大学，国家内河航道整治工程技术研究中心，重庆 400074；2.重庆交通大学，水利水运工程教育部重点实验室，重庆 400074；3.重庆交通大学，生态航道重庆市重点实验室，重庆 400074)

长江经济带等国家战略的实施促进了沿江地区经济发展，长江水运需求也愈加旺盛[1-2]，长江已成为货运量全球第一的黄金水道。长江上游涪陵至丰都河段，全长48 km，上起和尚滩(上游航道里程536 km)，下止鹭鸶背(上游航道里程488 km)，是连通长江上游和中下游的重要运输通道。三峡蓄水运行后，该段航道条件大幅改善，相关资料[3]表明重庆市2017年水运量达1.85亿t，船舶大型化趋势明显，低水位期通航依旧存在安全隐患。研究涪陵至丰都河段的水运量特点并预测今后的趋势，对该段航道建设规划具有重要意义。

涪丰段航道水运量随着长江经济带的发展迅速增长，但现有的公开数据中只统计了重庆市等省市、主要港口、长江干线等的总水运量，对涪陵至丰都河段水运量的现状特点认识不足。此外，现有的水运量预测主要采用定量和定性两种方法，且多集中在港口吞吐量的预测[4-6]，对于航道水运量的预测可采用类似方法，但没有一种普遍适用的方法。

本文基于长江干线主要港口的进出港数据，统计并分析涪陵至丰都河段的航道水运量现状特点，并结合货运量现状和GDP等经济数据预测该河段水运量及主要货种的发展趋势，以期为该河段的航道建设规划提供支撑。

1 数据来源及研究方法

1.1 数据来源

长江干线主要港口进出港统计数据来源于长江海事局，用于统计分析工程河段水运量现状特点。重庆市水运量来源于重庆统计年鉴，三峡过闸货运量来源于长江航务管理局，用来对比工程河段水运量。长江经济带及重庆市历年公铁水货运量、产业结构、城镇化率等来源于中国统计年鉴，用于支撑水运量预测相关参数的选取。数据搜集的时间段为2000—2016年，其中2003年以前三峡过闸货运量采用葛洲坝船闸货运量。

1.2 研究方法

1.2.1水运量现状统计方法

基于现有主要港口和工程河段的地理位置，将长江干线港口划分为4个河段：上游、工程河段、库区、中下游。工程河段水运量分为对外水运量和内部水运量，对外水运量包括河段内港口与其他河段港口间的水运交流、河段上下游港口间经过该河段的水运交流，共有10条统计路线；内部水运量主要是涪陵至丰都段内港口之间的水运交流。进行水运量统计时考虑上下行，具体的路线见图1。

图1 水运统计路线

1.2.2水运量预测方法

水运量的主要影响因素包括腹地GDP、产业结构、运输结构等，为综合考虑各种因素，采用4种方法分别体现不同因素的影响。1)不考虑各种因素情况下，采用指数平滑法[7]根据水运量自身发展趋势计算指数平滑值，配合一定的时间序列预测水运量。2)对于GDP的影响，采用回归分析法[8-9]建立腹地GDP与工程河段水运量之间的关系预测水运量。3)对于GDP和产业结构的影响，采用弹性系数法[10]根据产业结构影响的弹性系数，即水运量和GDP两个指标增速的比率预测水运量。4)对于GDP、产业结构和运输结构的综合影响，采用投入产出法[11]构建区域间货运流向表，通过各省GDP及产业结构建立货运总量预测模型，进而基于腹地运输结构即水、公、铁货运量占比将货运总量分配至水运。

根据河段主要货种水运量的占比现状，结合影响各货种的社会经济政策等预测各占比的变化趋势，基于水运总量预测结果得到各主要货种的水运量。

2 工程河段水运量现状特点

2.1 总水运量特点

本文统计分析得到2000—2016年工程河段的水运量，同时列出重庆市水运量和三峡过闸货运量，结果见图2。结果表明，工程河段总水运量从2000年的1 241万t增长为2016年的1.604 4亿t，年均增长率达17.35%，占重庆市水运量的比例从2000年的89%增长到2016年的96%，河段总水运量近年来已经远大于三峡过闸货运量。

根据上述方法，以2015年数据为例，统计每条线路的水运量，结果见图3。

图2 涪陵至丰都河段水运量与重庆市水运量、三峡过闸量对比

图3 2015年涪陵至丰都段水运量占工程河段水运量比例

统计结果表明，2015年工程河段水运量为1.442 6亿t，每条线路水运量与工程河段水运量、三峡过闸货运量有如下关系：

1)工程河段对外下行水运量合计4 892万t，占水运总量的34%。其中上游到达工程河段的水运量为313万t，占水运总量的2.17%；上游到达库区的水运量为1 090万t，占水运总量的7.56%；上游到达中下游的水运量为3 236万t，占水运总量的22.43%；工程河段到达库区的水运量为23万t，占水运总量的0.16%；工程河段到达中下游的水运量为230万t，占水运总量的1.59%。

2)工程河段对外上行水运量合计9 534万t，占水运总量的66%。其中中下游到达工程河段的水运量为173万t，占水运总量的1.20%；中下游到达上游的水运量为6 800万t，占水运总量的47.14%；库区到达工程河段的水运量为8万t，占水运总量的0.06%；库区到达上游的水运量为1 420万t，占水运总量的9.84%；工程河段到达上游的水运量为1 133万t，占水运总量的7.85%。

3)工程河段下行水运量中通过三峡船闸的水运量共3 466万t，占三峡实际下行过闸货运量的75%；上行水运量中通过三峡船闸的水运量共6 973万t，占三峡实际上行过闸货运量的100%。工程河段货运总量大于三峡过闸货运量，贡献了三峡过闸货运量的94%。

2.2 分货类水运量

2010—2016年工程河段分货类水运量及分货类占比见图4、5。结果表明，涪陵至丰都河段主要货类运量由多至少包括矿建材料、集装箱、煤炭、矿石、石油及制品、钢铁等，占总水运量的比例相对稳定，始终在70%左右。矿建材料水运量快速增长，占总水运量的比例也由2010年的19%增长为2016年的32%；石油水运量和占比均略有增长；煤炭水运量减少，虽然目前占比仍较大，但下降趋势明显；矿石水运量和占比均波动下降；钢材水运量表现平稳，但占比不断减小；集装箱水运量和占比目前较小，但增加趋势明显。

图4 涪陵至丰都河段分货类水运量

图5 涪陵至丰都河段分货类水运量占比

3 工程河段水运量预测

3.1 腹地经济分析预测

对工程河段的货运流向统计结果表明，工程河段与上游4个省市的水运交流量占工程河段水运总量的27.64%，与中下游7个省市的水运交流量占工程河段水运总量的72.36%，可见工程河段航道主要承担着长江上游地区与中下游的货运流通。考虑长江上游乌江、嘉陵江、金沙江等支线河流通航条件将进一步改善，工程河段的服务腹地也将进一步拓展，尤其长江上游四川、云南、贵州等地通过工程河段与长江中下游的货流交流将进一步加强，同时也会吸引西部等地区货物通过陆运转移至长江航运，工程河段的经济腹地仍主要为长江经济带，且上游和中下游腹地对工程河段货运量的贡献将趋于均衡化。腹地区域GDP为货运量预测中最直接的影响因素，GDP及其增长率预测结果直接来源于HSBC报告[12]。

“一带一路”倡议和长江经济带国家战略的提出，使得长江经济带成为我国最重要的工业走廊之一，工业总量大、集聚度高，在供给侧结构性改革背景下，结构优化、技术先进、高附加值的现代工业体系正在形成，根据长江经济带产业比重变化趋势(图6)，长江经济带产业结构进入工业化的后期阶段。长江经济带建设发展过程中，各省市城镇化进程也不断加快(图7)，根据美国城市学者诺瑟姆提出的城市化过程曲线，可以判断长江经济带仅有上海市处于城镇化后期阶段，其余均处于城镇化加速阶段，城镇化建设的基本物资需求仍将保持一定水平。据此，初步预测在2016—2030年期间，长江上中下游地区产业规模集聚，综合运输通道建设将会到达高峰，水运量将保持增长态势，弹性系数会呈现稳定下降趋势；预测2030—2050年期间，产业结构逐步完善优化，弹性系数下降趋势略增大。

分析长江经济带以及重庆历年水运货运量比重，长江经济带水路货运量比重从1997年的11.90%增长至2017年的21.59%，重庆水路货运量比重从1997年的5.57%增长至2017年的16.02%。随着长江经济带的发展以及工程河段航道条件的改善，大宗长距离的运输多选择运费更便宜的水路，未来水运量比重仍呈增长趋势，而作为工程河段核心影响区域的重庆，水路货运量比重增长趋势将更加明显。

图6 长江经济带产业比重变化趋势

图7 2017年11省市及全国平均城镇化率

3.2 水运总量预测

本研究对水运量预测的特征年份为2025、2035和2045年。1)指数平滑法中，主要基于水运量时间序列的发展趋势，分析实际水运量的发展变化规律,对计算参数做出定性判断，以此预测特征年份的水运量。2)回归分析法中，将统计得到的2000—2016年的涪陵至丰都段水运量和腹地区域GDP数据进行回归分析，预测特征年份的水运量。3)弹性系数法中，根据对产业结构调整的趋势预测并综合现有的情况，预测弹性系数在2025、2035和2045年取值分别为0.47、0.40和0.30。4)投入产出法中，根据预测的未来腹地GDP总量、产业结构和运输结构调整趋势，基于我国最新的2012年投入产出表建立区域间投入产出模型，首先预测特征年份的总货运量，然后基于水运占比变化确定工程河段的水运量。

由于每种预测方法考虑的影响因素不同，预测结果也均有一定误差，本文采用以上4种结果的平均值作为最终水运量预测值，预测2025、2035和2045年重庆涪陵至丰都河段水运总量分别为2.132 3亿、2.714 3亿和3.233 3亿t，具体结果见图8。

图8 涪陵至丰都河段水运量综合预测结果

预测结果表明，工程河段总水运量呈增长趋势，平均年增长率为2.1%，但年均增长率逐步降低，2016—2025年水运量年均增长率为3.21%，2025—2035年水运量年均增长率为2.44%，2035—2045年水运量年均增长率为1.77%。

3.3 分货类水运量

根据工程河段历年分货类水运量及占比情况，对矿建材料、矿石、钢材、煤炭、石油、集装箱共6种主要货物的水运量进行预测。

分析影响各类货物的社会经济政策、生产和消费关系等，可知由于煤炭未来价格的变化而导致其占比在逐渐降低；矿石、钢材随着未来政策的发展和深加工体系的完善其占比在逐渐降低；石油、集装箱随着西部工业化的大力发展其占比在逐渐增加；矿建材料随着工业化和城镇化的发展其占比在未来达到峰值之后将趋于平稳，甚至有所下降。基于工程河段现有各类货物水运量的占比及发展趋势进行占比预测(图9)，进而结合总水运量预测各货类货运量，结果见图10。

图9 涪陵至丰都河段分货类占比预测

图10 涪陵至丰都分货类水运量预测结果

结果表明，集装箱、矿建材料水运量增长较为明显，石油水运量缓慢增长，煤炭、矿石水运量基本平稳，钢材水运量呈下降趋势。矿建材料从2025年的842 3万t增长至2045年的1.261 0亿t，年均增长率达2.04%；集装箱从2025年的255 9万t增长至204 5年的517 3万t，年均增长率达3.58%。

基于各货类的水运量预测值，结合各货类上下行的比例来进行涪陵至丰都河段各年份货流密度的预测，结果见图11。预测涪陵至丰都河段集装箱、钢材、矿石、石油、煤炭的上行水运量大于下行水运量，矿建材料的上下水量基本持平。其中，集装箱的上行量从2025年的1 344万t增加到2045年的2 717万t；矿建材料下行量从2025年的4 235万t增加到2045年的6 341万t。未来本河段与长江上游地区主要是重庆主城进行水运交流增多，长江上游通过本河段到中下游地区的水运交流也呈增长趋势。