高 嵩， 駱 義

(交通運輸部水運科學(xué)研究院，北京 100088)

2017年5月，《交通運輸部關(guān)于修訂〈京杭運河通航管理辦法(試行)〉的通知》[1]發(fā)布實施，旨在改善京杭運河各航段的航道及船閘條件，提升管理能力，契合船舶大型化發(fā)展趨勢，優(yōu)化水運供需關(guān)系，修訂了《京杭運河通航管理辦法(試行)》(以下簡稱《辦法》)中的船舶通航尺度。鑒于此，研究結(jié)合京杭大運河通航實際情況[2]，針對尺度條款的修訂內(nèi)容，分析政策背景及修訂必要性、理論層的尺度限值、實踐層的尺度修訂等方面內(nèi)容，進一步詮釋《辦法》修訂的內(nèi)涵。

1 政策背景及修訂必要性

京杭運河是我國內(nèi)河航道等級最高、渠化程度最好和水上設(shè)施最為完善的人工航道，也是北煤南運和南水北調(diào)的重要水上通道。多年來，為充分發(fā)揮其“占地少、運能大、能耗低、污染小”的比較優(yōu)勢,于2003年交通運輸部啟動“京杭運河船型標(biāo)準(zhǔn)化示范工程”，通過法律、經(jīng)濟和行政手段，推動掛槳機船、水泥船退出市場，并向社會公布標(biāo)準(zhǔn)船型送審圖紙，推進船舶技術(shù)的更新與提高。[3]2005年,交通運輸部發(fā)布《京杭運河運輸船舶標(biāo)準(zhǔn)船型主尺度系列》，將船型標(biāo)準(zhǔn)化工作調(diào)整為采取主尺度系列形式，以強制性指標(biāo)推進船舶運力結(jié)構(gòu)調(diào)整。[4]然而，水上運輸?shù)目焖僭鲩L與航道通過能力的嚴(yán)重不足，船舶無序的大型化發(fā)展與航道尺度不相適應(yīng)性等問題日益顯現(xiàn)[5]，加之季節(jié)性水位的變化影響與通航設(shè)施的瓶頸制約，京杭運河出現(xiàn)堵航頻次加大、堵航時間延長和受堵船舶增多等問題，直接危及長三角地區(qū)的電煤運輸及能源供應(yīng)，給經(jīng)濟社會發(fā)展帶來負面效應(yīng)。為此，2005年國務(wù)院做出關(guān)于及早解決京杭運河堵航問題的重要批示，2006年8月,交通運輸部出臺了《辦法》，以便規(guī)范運河船舶航行秩序，提高航道和船閘通航效率，保障水域航行安全。

然而，伴隨多年來大運河通航條件日趨優(yōu)化，船舶標(biāo)準(zhǔn)化工作理念日益深化，水運市場訴求日漸細化，已然催動流域內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r、產(chǎn)業(yè)布局導(dǎo)向及運輸需求格局的深層次變化，《辦法》的時代內(nèi)涵亦將更替。

1.1 通航環(huán)境逐步優(yōu)化，疏堵已非主要矛盾

2006年前，京杭運河船舶流量過大，堵航頻發(fā)，僅2003年和2004年兩年就發(fā)生8 h以上堵航92次，為此出臺《辦法》限制船舶尺度來降低轄區(qū)船舶流量。此后，京杭運河航道不斷升級改造、挖潛疏浚，復(fù)線和三線船閘大規(guī)模投入使用，碼頭裝卸條件大為改善，航道通過能力大幅提升。同時，隨著船型標(biāo)準(zhǔn)化工作有序推進，大量小噸位過閘船、老舊運輸船等非適航船舶退出市場，船舶航行密度得以明顯下降。目前，沿線各省因船舶流量過大而導(dǎo)致的長時間、大范圍堵航問題已得到基本解決，《辦法》有關(guān)限制船舶通航尺度的疏堵初衷已基本實現(xiàn)。[2]

1.2 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)有?，F(xiàn)狀，尺度突破已成常態(tài)

1) 2012年交通運輸部發(fā)布實施了《京杭運河、淮河水系過閘運輸船舶標(biāo)準(zhǔn)船型主尺度系列》[6]，其中尺度標(biāo)準(zhǔn)已遠超《辦法》所限；此外，按照《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》[7]計算的京杭運河各等級航道允許通航的最大船舶尺度，也有悖于《辦法》規(guī)定，原《辦法》已成為制約船型發(fā)展的關(guān)鍵因素。

2) 對標(biāo)《辦法》中船長尺度情況，統(tǒng)計至2016年底，在京杭運河航行且船長>45 m的江蘇、浙江、山東籍船舶共計18 130艘(見圖1，根據(jù)各省交通部門提供數(shù)據(jù)整理)，可知各地已全面突破《辦法》中三級航段單船總長≤45 m的要求。此外，船舶大型化態(tài)勢明顯，三省船長>65 m的船舶保有量共計2 184艘，也已然難以滿足《辦法》中二級航段單船總長≤67.6 m的要求。[2]

1.3 航運市場轉(zhuǎn)型升級，新興運輸需求驅(qū)動

京杭運河主要以運輸?shù)V建材料、煤炭等低附加值的大宗散貨為主。隨著經(jīng)濟增速放緩和嚴(yán)苛環(huán)保政策出臺，運輸結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變，地方政府也積極倡導(dǎo)向內(nèi)河集裝箱、滾裝運輸業(yè)態(tài)轉(zhuǎn)型。[8]日前，江海直達已成為運輸組織方式創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的主要抓手，國家相關(guān)部門已強化總體工作部署，內(nèi)河集裝箱已涉獵無錫—洋山、嘉興—洋山等特定航線[9]，商品車滾裝船至舟山航線也有望開辟?？紤]集裝箱船和滾裝船都屬于布置型船舶，其尺度取決于集裝箱或車輛在艙室內(nèi)的排列方式，尤其是船高受跨河橋梁凈空的限制；船寬受碼頭裝卸橋吊外伸距和船閘的限制；吃水受航道條件和季節(jié)性水位變化的限制；通過適當(dāng)增加船長，能夠提供更多優(yōu)質(zhì)的布置方案。因此,突破《辦法》的通航尺度，將有助于水運市場轉(zhuǎn)型需求，更好地服務(wù)地方經(jīng)濟發(fā)展。

綜上可見，《辦法》已不局限于排堵保暢，還應(yīng)關(guān)注船舶通航和水運市場的需求與導(dǎo)向，特別是船舶尺度尚未放寬的限制問題。對此，交通運輸部海事局根據(jù)京杭運河現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)船型主尺度系列的實際情況，結(jié)合航道、港口(碼頭)、橋梁、船閘、裝卸工具等設(shè)施現(xiàn)狀，對原《辦法》第五條作出修訂，見表1。

表1 修訂尺度 m

2 理論層的尺度限值分析

京杭運河北起北京，南迄杭州，全長1 747 km。其中通航河段，山東濟寧至浙江杭州887 km，山東、江蘇、浙江境內(nèi)里程分別為172 km、617 km、98 km，二級、三級、四級、五級航道里程分別為404 km、302.9 km、165.8 km、14.7 km。研究針對上述通航河段，主要依據(jù)《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》的船舶限制尺度及計算方法，經(jīng)復(fù)核各段航道通航尺度現(xiàn)狀后，確定了船長、船寬、吃水等基本計算尺度見表2。

表2 京杭運河現(xiàn)有通航限制條件計算尺度

2.1 船舶總長的限制

船舶總長主要取決于航道曲率半徑的限制，目前尚無理論計算公式，通常依據(jù)經(jīng)驗或?qū)嵈囼瀬泶_定。根據(jù)《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，航道曲率半徑R≥4L(L為船舶總長)[7]，計算得到京杭運河船舶的最大船長允許值見表3。

值得關(guān)注的是國外典型的內(nèi)河航道R≥3L，且平均比值約為2[5]，船舶仍能保證航行安全，加之船舶技術(shù)性能的不斷提高，反襯出我國船長限制標(biāo)準(zhǔn)尚有放寬的裕度空間。

表3 京杭運河船舶理論最大船長允許值 m

2.2 船舶總寬的限制

《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》給出了天然和渠化河流航道寬度計算方法，其中雙線航道寬度計算[7]為

B2=BFd+BFu+d1+d2+C

(1)

式(1)中:BFd和BFu分別為下行船和上行船的航跡帶寬度；d1+d2+C為安全距離之和，通常取0.67～0.80倍上行/下行船舶航跡帶寬度。

假定工況：兩艘相同尺度的船舶相向而行，則公式可簡化為

B2=(2+D)BFj

(2)

式(2)中:D為安全間距倍數(shù)，取值0.67～0.80，下標(biāo)j取d或u。依據(jù)《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》中航跡帶寬度為

BFj=Bj+Ljsinβ

(3)

得到航道寬度與船寬Bj、船長Lj、航行漂角β(通常取3°)的關(guān)系式為

B2=(2+D)·(Bj+Ljsinβ)

(4)

轉(zhuǎn)化船寬為

Bj=B2/(2+D)-Ljsinβ

(5)

同時，計算船長綜合了理論允許最大值與原《辦法》限定的最大船長，在其區(qū)間內(nèi)差額選值計算，得到對應(yīng)的允許最大船寬，結(jié)果見表4。

表4 京杭運河船舶在不同船長的允許最大船寬

根據(jù)計算結(jié)果，得到各航段最大船寬允許值的限值區(qū)間，其中：二級航道以蘇北段為代表；三級航道通航條件中山東段優(yōu)于蘇南段，以蘇南段為代表；四級航道以浙江嘉湖段為代表。

由于浙江杭州段通航條件較差，目前僅為五級航道，不作研究對象：

1) 浙江段“十三五”期計劃建設(shè)三級航道整治工程，其中杭州段“四改三”34 km和二通道新開挖段26.4 km，航道整治后全線達到三級航道標(biāo)準(zhǔn)。

2) 浙北湖州地區(qū)是浙江內(nèi)河集裝箱運輸?shù)闹匾⒌?，若以杭州城區(qū)五級航道航寬限制全線通航船舶，將不利于地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展和浙北高等級航道水運優(yōu)勢發(fā)揮。

3) 原《辦法》僅對四級及以上航道的通航船舶做出規(guī)定。因此，根據(jù)浙江實際情況，研究界定在四級航道以上。

此外，船寬還受制于閘寬約束，目前京杭運河全線共有19座主要通航船閘(見表5)，主要集中在長江以北的山東段和蘇北段，浙江段僅1座三堡船閘，位于最南端連通錢塘江，不是影響運河全線通航能力的關(guān)鍵要素。同時分析尺度，山東和江蘇船閘最大閘寬為23 m，明顯大于船寬值，船舶過閘可通過合理的排閘調(diào)度方案提高閘室利用率，因此閘寬不作為最大船寬取值的限制條件。

表5 京杭運河主要通航船閘基本情況

2.3 最大吃水的限制

《內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了各等級航道的富余水深，也明確了“船閘門檻最小水深不應(yīng)小于設(shè)計船舶或船隊滿載時最大吃水的1.6倍”。[7]據(jù)此得到京杭運河船舶最大吃水允許值見表6。

1) 從通航設(shè)施看，船舶吃水主要受航道水深和船閘門檻水深兩方面制約，但結(jié)合航運實際經(jīng)驗，考慮到進船閘時船舶航速較低，最大船舶限制吃水通常指向航道限制吃水。因此，船閘門檻水深一般不作為船舶通航的限制因素。

表6 京杭運河船舶最大吃水允許值 m

2) 從水位變化看，最大吃水還需考慮航道枯水期限制當(dāng)前京杭運河枯水期低水位通常處于蘇北段6—9月，是農(nóng)田灌溉所致。按照蘇北運河維護標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)最低通航水位6 m時，即至少4 m水深是航道的實際深度，其余2 m為河底高程，可計算出淮安船閘以下近年來最低水位5.2 m時的水深是3.2 m，此為水深的限值條件。對適航蘇北段總長90 m的集裝箱船而言，滿載最大吃水為3.6 m，為防止在枯水期發(fā)生擱淺事故，建議減載通航。

2.4 凈空高度的限制

船舶水面以上富余凈空高度需結(jié)合通航實際計算，即富余凈空高度=通航凈高尺度+船舶吃水-船底骨架高度-集裝箱高度。

1) 從通航凈高尺度看，與橋梁凈高相關(guān)。根據(jù)《運河通航標(biāo)準(zhǔn)》[10]規(guī)定，長三角地區(qū)二～四航道等級的水上過河建筑物通航凈高尺度為7 m，對標(biāo)大運河全線7 m以上凈高橋梁，目前共計342座，占比85.3%(見表7)，相比2006年發(fā)布《辦法》前增長13個百分點，但仍有50座非標(biāo)橋梁存在，主要分布在浙江內(nèi)河四級航道，但按照浙江段三級航道整治工程計劃，橋梁改建后凈高均為7 m。對于其余河段非標(biāo)橋梁，或因沉降略微下降高度或可通過其他航道繞行，因此運河全線通航凈高以7 m為限。

表7 京杭運河各段橋梁凈高情況

2) 從船底骨架看，根據(jù)《鋼質(zhì)內(nèi)河船舶建造規(guī)范(2016年)》規(guī)定，可以設(shè)計成雙層底或單底：若是雙層底，最小高度為0.7 m；若是單底，最小高度為0.4 m。從集裝箱規(guī)格看，目前市場上一般有兩種尺度，分為標(biāo)箱(高2.591 m)和高箱(高2.896 m)。據(jù)此，討論業(yè)界關(guān)注焦點——內(nèi)河船舶裝載3層集裝箱通航的可行性，首先討論凈空富余高度與吃水關(guān)系，見圖2。可見，雙層底船裝載3層標(biāo)箱工況、吃水>1.5 m時可通行，裝載3層高箱工況、吃水>2.4 m時可通行。然而，吃水1.1 m相當(dāng)于裝載空箱工況，說明船舶壓載亦可裝載3層箱通行跨河橋梁。但是結(jié)合航運實際需考慮:一方面集裝箱載貨多樣性，重量經(jīng)常性達不到設(shè)計最大標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致吃水小于滿載設(shè)計吃水，水面以上高度會大于設(shè)計值。另一方面船舶上層建筑高度較低，箱頂離上層建筑頂面落差較大而影響穩(wěn)性，特別是因綁扎而帶來人員不安全因素。因此，出于安全考慮，集裝箱不宜裝載3層。

3) 從水位變化看，凈空高度還需考慮航道汛期的影響，目前京杭運河汛期高水位一般在蘇南運河4—6月，大部分是暴雨所致，其他河段很難達到最高通航水位。按照運河警戒水位4.3 m對應(yīng)的7 m凈空高度分析，可知蘇南段常州段鐘樓閘下游水位曾經(jīng)達到5.2 m時的凈空高度應(yīng)為6.1 m，此為凈高的限值條件。

據(jù)此，分析雙層底船裝載2層標(biāo)箱工況下的船舶富余凈空高度見表8。需要說明，橋梁凈空高度一般指高水位狀態(tài)，汛期作為高水位的極端狀態(tài)，雖然發(fā)生概率較小，但仍能夠保證2層集裝箱裝載工況下的1.3 m富余尺度，同理空載2層高箱的最小富余尺度0.7 m。因此，2層箱能夠滿足各種裝載工況下的通航條件。

3 實踐層的尺度修訂分析

運河通航現(xiàn)實條件允許的最大理論尺度(總長、總寬)遠高于《辦法》修訂尺度，說明理論尺度僅能作為上限原則，主尺度全面放寬尚不具備現(xiàn)實土壤。

表8 蘇南段船舶凈空高度分析 m

3.1 尺度放寬的制約要素

內(nèi)河船舶大型化是發(fā)展趨勢，但需科學(xué)認識實際操作層面的制約因素，從而倒逼尺度放寬。

3.1.1水上交通安全

例2015年發(fā)布實施了《江蘇省內(nèi)河干線航道通航管理規(guī)定》將船舶尺度進行放寬，并采用重點跟蹤服務(wù)，由電子全程維護、導(dǎo)航+海巡艇定點維護方式，基本保障安全暢通，然而在進港靠泊過程中，險情仍時有發(fā)生，表現(xiàn)為放寬尺度過大，對交通安全的影響壓力陡增，難以保證安全,特別是與?；愤\輸船舶交匯，產(chǎn)生碰撞愈加危險。

3.1.2船閘效率

目前，京杭運河全線船閘通航建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為長230 m、寬23 m，按原《辦法》45 m長與10.8 m寬的船型，一閘可排放10艘。若推行過大尺度船型，閘室面積將無法得到有效利用，對過閘效率產(chǎn)生一定影響。

3.1.3應(yīng)急救援

就目前江蘇鎮(zhèn)江段救援反映情況，船舶最大總長放寬到58 m，在該尺度下的船舶如遇擱淺、沉船，打撈船的調(diào)集將十分困難，救援效率也會遇到瓶頸，導(dǎo)致大起吊能力船舶，受橋梁高度限制無法進入運河，小打撈能力船舶救援時效低下，可見船舶總長過于放寬，應(yīng)急救撈難以保證快速搶通。

3.1.4航道暢通

全面放開船長尺度，船舶調(diào)頭勢必十分困難，必然影響其他船舶正常航行，引起航道堵塞。航道標(biāo)準(zhǔn)尚未完全到位，并由于拆遷、資金等原因，沿線仍有少數(shù)橋梁未達標(biāo)，局部水域水下存在一些淺點。諸多航道碼頭按照45 m設(shè)計，岸線資源有限，靠泊困難，影響通航效率，甚至堵航。

綜上所述，在堅持以市場經(jīng)濟高效發(fā)展為需求導(dǎo)向的同時，要密切考量通航主客體在運營管控層面的現(xiàn)實壓力，表明船舶主尺度尚且不能按照理論分析值全面放寬。

3.2 尺度修訂的合理區(qū)間

研究以船舶最大理論尺度為上限值，預(yù)留10%～20%的富余長度后確定船舶總長允許區(qū)間，同時結(jié)合2017年交通運輸部推薦的江海直達集裝箱船(見表9)[9]，充分考慮尺度適應(yīng)性問題，確定允許最大船長，進而計算0.67～0.80倍航跡帶安全間距為理論允許船寬區(qū)間，見表10。

表9 京杭運河通航的江海直達推薦船型

表10 京杭運河船舶通航尺度修訂分析 m

綜上分析，船型尺度在考慮交通安全、過閘效率、應(yīng)急救援、航道暢通等方面的現(xiàn)實條件影響下，無法針對所有船舶類型進行尺度放寬；同時，隨著水運業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，對專業(yè)化、集約化船舶有更大體量的運輸需要，服務(wù)于新興業(yè)態(tài)發(fā)展有更深層次的訴求，因此尺度放寬界定為集裝箱船、滾裝船和江海直達船，意在先行先導(dǎo)，優(yōu)勢驅(qū)動。

4 結(jié)束語

針對2017年發(fā)布《京杭運河通航管理辦法(試行)》(重新發(fā)布)有關(guān)船舶通航尺度條款的修訂內(nèi)容，分析了大運河水運的宏觀形勢變化和市場需求導(dǎo)向，討論了政策初衷有關(guān)疏堵問題已經(jīng)基本解決，需將發(fā)展視角轉(zhuǎn)向船舶主尺度突破標(biāo)準(zhǔn)的常態(tài)化與新興運輸?shù)捏w量化。據(jù)此，基于主要等級航道通航技術(shù)現(xiàn)狀，依據(jù)相關(guān)通航管理標(biāo)準(zhǔn)，從理論層面延拓修訂內(nèi)容，分析船舶總長、總寬、吃水及凈高等尺度限值，從實踐層面討論尺度放寬的制約要素與合理區(qū)間，同時兼顧江海直達新興業(yè)態(tài)的發(fā)展，最終明確通航尺度條款的修訂內(nèi)涵，為本《辦法》修訂背景作詮釋，亦為船型標(biāo)準(zhǔn)研究、市場運力管控及行業(yè)政策制定作保障。