高原地区通用机场选址难点分析及思考
——以维西通用机场为例
2020-08-19中交机场勘察设计院有限公司祝海明林志宇
中交机场勘察设计院有限公司 祝海明 林志宇/文
通用机场是指使用民用航空器从事公共航空运输以外的民用航空活动而使用的机场,包括可供飞机和直升机起飞、降落、滑行、停放的场地和有关的地面保障设施。高原地区通用机场包括一般高原通用机场和高高原通用机场,其中一般高原通用机场海拔在1500~2438米之间,高高原通用机场海拔在2438米及以上。
我国高原通用机场主要分布在云南、贵州、四川、西藏等地。目前高原通用机场以使用直升机为主,而且多是属于军方建设并使用。根据《通用航空“十三五”发展规划》指出的“到2020年,通用机场建设目标为500个”,未来几年高原地区建设通用机场的需求将越发强烈。机场建设首先要进行选址,机场选址的好坏直接决定机场的投资及运营管理的成本,而高原地区受地形地貌的影响,会面临海拔高、净空条件差、土石方工程量大、适用机型少等问题。
本文以维西通用机场选址过程为例,归纳总结了高原地区通用机场选址难点,并提出相应的解决思路。
通用机场选址原则
通用机场场址的选择和确定,应在满足空中安全运行条件的前提下,要尽量使地面投资最为节省。
(1)空域条件:选址应符合区域机场布局的规划要求,空域上尽量不与周边机场相冲突。
(2)净空条件:机场净空应能够满足机场安全运行要求,尽量保证场址净空条件良好;应充分考虑使用飞机的适航能力。
(3)气象条件:应充分考虑风向、温度、能见度等气象条件对飞行安全和机场利用率的影响。
(4)与城镇规划的关系:场址与城镇距离适中,机场的运营和发展与城镇的规划和发展相协调。飞机起落航线尽量避免穿过城镇及其规划发展区。
(5)项目建设条件:尽量避免选址于不良地质区域、矿产区、生态环境保护区以及文物古迹保护区等地。
(6)机场规模及功能的扩展:应在所选场址考虑机场近期建设和远期发展的需要,为今后机场在功能及规模上留有发展空间。
(7)土地利用问题:所选场址土地性质应符合相关土地利用政策,尽量不占或少占耕地、自然保护区、湿地等,选择拆迁量小的方案。
(8)工程投资经济合理。
维西机场选址过程分析
(一)明确机场性质和作用
考虑到维西处于“控扼炉藏、制驭蒙番”的特殊战略区位,在维护边境稳定、维护民族团结方面处于咽喉之地,结合地方政府发展通航产业的需求,维西通用机场定位为A1级通用机场。机场主要为维护滇西北地区的国土安全、边境稳定、民族团结提供基础条件。另外,还开展应急救援、农林作业、旅游观光、短途客货运输以及公务飞行等业务。
(二)确定设计机型
根据机场作用以及远期发展为支线的要求,充分研究高原地区适航固定翼飞机,拟定设计机型为国王350HW、PC12以及运-12E。
(三)确定选址范围
维西傈僳族自治县隶属于云南省迪庆藏族自治州,县境位于云南省西北部,迪庆州西南部。维西县境位居金沙江、澜沧江以及怒江“三江并流”地带,境内怒山山脉、澜沧江、云岭山脉、金沙江由西向东相间并列,纵贯南北,横断东西。全境地势总趋势由东南向西北阶梯状台升,地势起伏较大,平均海拨2340米,其中最高海拔4880米,最低海拔1486米。
利用ArcGIS软件,将维西县按照不同的海拔划分成不同的区域,如图1所示。澜沧江纵贯南北,高山山脉对峙东西,可选区域主要集中在江边至山顶的平缓地带。
选址过程中,考虑通用机场的辐射范围要求其场址不宜距离城市过远,5~20公里为宜。但是考虑到维西县特殊的地形地貌条件,为了尽量不遗漏条件较好的场址,选址过程中将选址范围扩大到整个维西县境内。
将影响通用机场选址的主要因素(行政范围、城市规划区、水系河流生态控制区及高大山体等)叠放至1∶5万地形图上进行综合分析,得出大致拟选范围,见图2绿色部分所示。
在初选范围内初选了6个场址,通过实地踏勘、优缺点分析以及相关部门核实等方式,对初选场址进行了分析筛选淘汰,最终得出了推荐场址。
高原通用机场选址存在的问题和难点
回顾维西机场的整个选址过程,高原地区通用机场选址的难点在于:
(一)通航机场性质和作用定位过高
高原地区通用机场性质和作用定位极其重要,直接关系到是否有可选场址,这是高原通用机场选址过程中的难点之一。具体到维西通用机场选址而言,从上位规划角度看,《云南省通用机场布局规划(2016-2030年)》对维西通用机场的定位为起降点,近期按三类通用机场标准建设,选址时只需要考虑跑道长度为400米的场区甚至只需要起降坪即可,在维西县境内符合要求的场区相对较多,可选择空间大。但是结合地方政府在维西境内进行德钦支线机场选址的意图,以及对机场远期能够建设成为运输机场的要求,选址对该机场性质定位为A1级通用机场。这就要求场区能够建设足够长跑道(根据维西的基准温度以及海拔估算,跑道长度至少2400米)。这对于维西而言,可选空间极其有限。
(二)高原通用机场适航机型有限
限制高原通用机场发展的主要因素不仅有高海拔,复杂的自然环境,还有较少的适航机型。目前,我国高原通用机场使用的通用航空固定翼机型有塞斯纳奖状系列、庞巴迪CRJ200、湾流系列、豪客HK800、飞鸿300、国王350ER等,主要用于公务飞行。这几种固定翼机型对机场的要求较高,要求有一定的跑道长度以及较好的气象条件。
维西县推荐场址基准温度为25℃,气压高度3405米。在这种气象条件下对固定翼飞机性能进行分析,发现塞斯纳奖状系列、庞巴迪CRJ200、湾流系列、豪客HK800等机型没有相应的性能数据,即飞机设计性能不适合在这种气候条件飞行。另外在这种气象条件下设计机型国王350(HW)最大起飞重量为6200KG,在标准气温气压下最大起飞重量为7484KG,相当于减重1284KG,减重17.2%,经济效益较差。
(三)受设计机型所需场地及地形地貌影响,可选场址十分有限
根据维西通用机场最大设计机型国王350(HW)计算,2600米跑道长度才能满足国王350(HW)机型满载执飞600KM 内航线,且有一定货载;同时,国王350(HW)机型执飞800KM 航线时客载率可达到91%。因此,选址时拟定跑道长度为2600米。
维西县境地形地貌呈典型的“V”型(图3),县城周边30公里范围内可选范围主要集中在河谷西侧的山腰位置以及北侧部分区域,可选范围非常有限。
在可选范围内初选的6个场址中,其中有4个场址因为所能建设的跑道长度只有1500米,完全满足不了拟使用固定翼机型安全起降需求而被淘汰;有1个场址因为压覆生态湿地而被淘汰;最后只剩下一个推荐场址。该场址两端净空良好,不存在超高山体;场址侧净空条件一般,西侧内水平面和锥形面内没有超高山体,东侧内水平面和锥形面内有成片的超高山脉,需要放弃东侧净空(图4)。
(四)气象数据参考意义不大
一般选址采用的气象数据均来自当地国家气象观测站,高原地区通用机场所选场址距离气象观测站较远,而且高差相对较大,采用国家气象站数据的参考意义不大。
维西通用机场推荐场址与维西气象观测站直线距离约14公里(图5),场址拟定高程为3150.5米,而维西气象观测站的高程为2326.1米,高差相差约830米。因此维西气象观测站所采集的气温、风向风速以及气压等数据与推荐场址的气象条件存在一定的偏差,选址采用气象观测站的数据不具参考意义。
选址方案思考及建议
针对以上选址难点,选址过程中应该做到以下几点:
(一)高原地区通用机场性质和作用应该定位精准
精准合理的机场性质和作用定位是顺利推进机场选址工作的决定性因素,它直接决定设计机型的选择,从而影响跑道长度的确定或者场地大小。
合理的通用机场性质和作用定位首先应该总体上符合上位规划,高于上位规划的定位必须有充足的发展条件以及充分的理由,而不应该是千篇一律的追求功能齐全;其次,通用机场功能性质定位应该结合当地实际情况,紧抓建设通用机场的确切需求,从需求出发,充分考虑远期发展需求,不可盲目追求过大的机场规模而忽视社会经济条件。
(二)明确适合高原通用机场和当地发展的使用机型
考虑到高原地区选址范围非常有限,而设计机型是确定跑道长度的首要因素,直接决定场址大小,因此设计机型的选择显得尤为重要。高原通用机场适航机型确定主要有以下流程:首先,明确机场性质的定义,如A1级通用机场指的是含有使用乘客座位数在10座以上的航空器开展商业载客飞行活动的A类通用机场,也就是说A1级通用机场可以执飞10座以上固定翼飞机也可以是10座以上直升机,而不是选址过程中大家认为的A1级通用机场必须执飞固定翼机型。其次,参考现有高原地区同类型通用机场所执飞的机型,主要以小松鼠AS-350B3、米17、贝尔427、贝尔421EP、AC313以及AC311等直升机型为主,主要用于抢险救灾、医疗救护、旅游观光、客货运输等。因此,高原地区通用机场设计机型建议以直升机为主,对于固定翼飞机应该视各地区实际情况而定。
(三)初选范围的确定应着眼于整个县域
初选范围的确定就是从宏观上分析适宜机场选择的区域,影响初选范围的因素包括:宏观区位、地形地貌及地势影响、与城市位置关系以及空域条件等。
从宏观区位分析,通用机场选址应在县域行政范围内,不宜靠近周边县市;从地形地貌及地势影响分析,高原通用机场选址应该避开县域范围内崎岖高山和江面湖泊区,避免过大的土石方工程量;从与城市位置关系分析,考虑到通用机场的辐射能力有限,宜在城市周边10公里范围内选择较为合适,但高原地区受地形地貌限制,通常在10km 范围,甚至是20km、30km 范围内都很难选出合适的场址。因此,初选范围应该着眼于整个县域而不仅局限于机场的辐射范围;从空域条件分析,应充分考虑新建机场对周边150km 范围内军用机场、民用机场、航空俱乐部或其他飞行场地分布、空域与本场的关系和航行上的矛盾,避免存在重大干扰和无法协调的冲突区域。
因此,不论从宏观区位分析、地形地貌及地势影响分析,还是与城市位置关系分析,空域条件分析,初选范围的确定应该着眼于整个县域而不是县城,或是机场辐射范围。
(四)在预选场址周边新建临时气象观测站以复核气象数据
气象条件是影响机场高效顺畅运营的重要因素,同时气象条件中的风向风速等统计数据是优化场址跑道方向的重要影响因素。因此,高原地区通用机场选址应该充分考虑气象条件。在受高差以及距离等限制因素影响导致气象数据参考意义不大的情况下,建议在预选场址周边新建临时气象观测站以复核气象数据。
结语:
本文以维西通用机场选址过程作为实际案例,总结分析高原地区通用机场选址存在的问题,并提出如机场性质作用定位精准,设计机型以使用直升机为主、固定翼为辅,可选范围应着眼于县域以及及时建立临时气象观测站等解决思路,为高原通用机场选址提供一定的参考。