京杭运河(浙江段)航道工程1000t设计船型的确定

第１６卷　第３期　２０１６伍　中　国水运　Ｖｏｌ　１６　Ｍａｒｃｈ　Ｎｏ．３　２Ｏ１６　３月　Ｃｈ　ｉ　ｎａ　Ｗａｔｅｒ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　陈晓峰，吴加红　（浙江省交通规划设计研究院，浙江杭州３１０００６）　摘要：文中从京杭运河（浙江段）航道工程的实际运行情况出发，根据航道运量预测、主要货种、运输距离及航　线走向，从船舶运输经济合理性、工程技术可行性、船舶航行安全性三个方面，对京杭运河采用何种１，Ｏ００ｔ船舶　运输方式进行了综合论述，确定了京杭运河（浙江段）航道工程运输船舶的设计船型。　关键词：京杭运河（浙江段）；设计船型；经济合理性　中图分类号：Ｕ６９２　研究背景　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６—７９７３（２０１６）０３—０００５—０３　根据货物流量流向，分不同货类、不同运距，设定京杭　一、京杭运河是我国纵贯南北的内河水运大通道，是全国内　河航道布局规划中“两横一纵两网”的一纵，是国家干线航　道。千年来，京杭运河不仅孕育了历史悠久的运河文化，而　且还促进了沿河城镇和产业带的发展，创造了发达的运河经　济，并兼有防洪、灌溉、调水等综合利用功能。　京杭运河（浙江段）担负着浙江省经济发展所需的大量　运河（浙江段）水路货运代表航线。航线基础数据详见表１。　表１　京杭运河（浙江段）货运航线基础数据表　名称　航线１　货种　煤炭　航线起止点　徐州万寨港地区一杭州　运距（ｋｍ）　航线２矿建材料、件杂货杭嘉湖地区一苏南地区、上海　航线３矿建材料、件杂货　杭州一嘉兴　煤炭、矿建材料、石油、钢材等货物的运输任务。京杭运河　（浙江段）长约ｌＯＯｋｍ，地处太湖流域东南部，穿越太湖和　航线１：京杭运河（浙江段）“四改三”工程完成后，装　载煤炭的１，Ｏ００ｔ船舶可以从山东，经过江苏直接进入浙江。　北煤货源以京杭运河沿线的山东济宁、徐州孟家沟港、万寨　港和邳州港为集中地，其中以徐州万寨港货源最为丰富。　航线２：反映杭嘉湖地区向苏南、上海输送矿建材料，　以及苏南、上海向杭嘉湖地区输送钢材、木材等件杂货的水　路运输特征，运输距离以２６０￣３００ｋｍ为主。　钱塘江之间的杭嘉湖平原水网地区，自嘉兴市鸭子坝经杭州　北星桥至三堡船闸汇入钱塘江。　近年来浙江省将投入百亿改造京杭运河（浙江段）航道　工程，通过拓宽、挖深、改道和新开挖航道等工程，使航道　通航标准从现在的四级提高到三级（即从５００ｔ的通航能力　提高到１，Ｏ００ｔ）。本文对进入京杭运河（浙江段）的三类　航线３：反映浙江北部地区（杭嘉湖地区）水网运输特　点，运输距离较短，一般在１００ｋｍ左右，多为杭嘉湖地区　之间的物资交流。　三、船舶运输经济合理性分析　碍　∞　１．主要营运参数　ｌ，Ｏ００ｔ典型船型中（机动船、顶推船队、拖带船队），选择　具有代表性的航线和货种进行设计船型的确定。　根据　京杭运河（浙江段）三级航道整治工程可行性研　究报告　，预测２０２５年京杭运河（浙江段）货运量为１５，７００　万ｔ，其中煤炭３，３５０万ｔ，矿建材料８，５００万ｔ，其它类货　船舶主要营运参数如下：　物３，９３０万ｔ。散货占比例最大，占７５％左右。　二、船舶运营方式及代表航线设定　Ｉ．船舶运营方式　（１）船员工资、附加及社保等（实地调查）：２４，０００　元／人·年。　（２）配员：依据（＜中华人民共和国船舶最低安全配员规　则　配备船员，根据实际情况，某些船舶略有增加：拖（顶）　根据京杭运河（浙江段）目前的船舶运营实际情况及发　展趋势，１，Ｏ００ｔ船舶运营方式分以下三类：　轮５人、机动船５人、驳船２人。　（３）船舶折旧率取５％（使用年限２０年，残值取０）。　（４）船舶修理费按船舶造价的５％计算。　（５）船舶物料费为工资、修理费之和的１０％。　（６）船舶年运营时间以３　ｌＯｄ计。　①机动船（１，Ｏ００ｔ），其船型尺度为：长Ｘ宽Ｘ设计吃　水＝８０．Ｏｍｘ　１０．８ｍＸ２．Ｏｒｅ；　②顶推船队（３２８ｋＷ＋２　ｘ　１，Ｏ００ｔ），其船队尺度为：　长ｘ宽ｘ设计吃水＝１６０ｍＸ　１０．８ｍＸ２．Ｏｍ；　③一列式拖带船队（３６８ｋＷ＋４　ｘ　１，Ｏ００ｔ），其船队尺　度为：长ｘ宽Ｘ设计吃水＝２４３．Ｏｍｘ　１０．８ｍｘ２．３ｍ。　２．代表航线的设定　收稿日期：２０１６—０２一ｌ　１　（７）船舶燃油单价按５，９９０元／ｔ；船舶油耗为９８ｋｇ／ｈ。　（８）装卸效率：散货装船效率：３００ｔ／ｈ，卸船效率：　１５０ｔ／ｈ；件杂货装船效率：３０ｔ／ｈ，卸船效率：３０ｔ／ｈ；装　作者简介：陈晓峰（１９７７一），男，硕士研究生，浙江省交通规划设计研究院高级工程师，从事港Ｅｌ航道工程设计研究工　作。　６　中国水运　第１　６卷　卸机械实际运行效率系数：０．７０，码头装卸作业均按两班制；　１，０００ｔ机动船＞一列式拖带船队，但三者相差已不大。　根据计算，在散货运输中，一列式拖带船队的必要运费　率最低，在中长距离航线上具有明显的优势，具备了散货的　水路运输特点：运量大，运距长。这与目前京杭运河北煤南　运的主要运输方式相一致，也与目前杭州至苏南地区、上海　两港端技术作业时间各ｌｈ，非生产性停泊时间为３ｈ。　（９）折现率为８％，投资回收年限为２０年。　（１０）船舶平均过闸费用：０．５０元／ｔ；通过每道船闸的　平均时间为０．５ｈ。　（１１）船舶造价：采用浙江省海通船舶设计有限公司　船　舶造价与部分营运成本　数据计算。　（１２）保险费：取船舶造价的ｌ％。　的矿建材料主要运输方式相吻合。　（２）件杂货船舶　根据件杂货不同航线各船型年营运费用表及件杂货航线　各船型年货物周转量表，按照必要运费率ＲＦＲ计算公式，计　以必要运费率（ＲＦＲ）为主要指标比较各船型及营运组　织的优劣，其单位为：元／ｋｔ·ｋｍ。必要运费率ＲＦＲ计算　公式如下：　Ｆ　＝（Ｐ　ＣＲ＋Ｙ）／　其中：Ｐ＿一船舶投资；　Ｙ＿一年营运费；　Ｗ一年货物周转量；　ＣＩ　一年金。　年金计算公式为：　ＣＲ：　±　：　（１＋ｆ）　一１　航　抗　线　线　其中：ｉ一折现率，按８％计算；ｎ一计算年限，按２０年　计算。　２．船舶运输经济合理性分析　＋　＋～　＋　根据上述参数，以必要运费率（ＲＦＲ）为效益指标，评　栅　船　至判标准是：必要运费率越低，运输效益越好。　（１）散货船舶　根据散货不同航线各船型年营运费用及散货不同航线各　ｍ　卯　ｍ　¨　船型年货物周转量，按照必要运费率ＲＦＲ计算公式，计算散　货不同航线必要运费率（ＲＦＲ），计算结果详见表２。　表２散货不同航线必要运费率（ＲＦＲ）计算结果表　…　乃　年营运费用　年货物周转量ｗ必要运费率Ｒ　运距　（　元／年）　（ｋｔ·ｋｍ）　（ＪＬ／ｋｔ．ＫＩｋ１１）　Ｉ，（）ｆ）０ｔ机动船　３９３　０９　６　５０　６３　６５　航线１顶推＋２　ｘ　１　０００ｔ　７０ｌＩ￣８００　４２６　９８　１１　２７　以　蛇４２　　３５　拖轮十４　ｘ１　Ｏ００ｔ　４６０　９１　１５　７３　３４　３９　１（ｔ００ｔ机动船　２７１　３０　４　９３　５９　２２　航线２顶推＋２×１　Ｏ００ｔ　２６０￣３００　２５９１６　７　４４　．４１　５７　拖轮＋４×１　Ｏ００ｔ　２６（１　２６　９　２４　３６　８０　１．Ｏ００ｔ机动船　１６４　６９　２　６９　６８　９６　航线３顶推＋２×１．０００ｔ　１００　１６７　０２　３　６１　６０　２２　拖轮＋４ｘ１　ＯＯ１）ｔ　１８５　４　４１３　６０　２２　从表２可以看出：在长距离航线（７００￣８００ｋｍ）的散　货运输中，一列式拖带船队的必要运费率最低（３４．３９元　／ｋｔ．ｋｍ），效益最好。效益从高到低分别为：一列式拖带船　队＞顶推船队＞１，Ｏ００ｔ机动船。在中等距离（２６０￣３００ｋｍ）　的航线上，也是一列式拖带船队的必要运费率最低（３６．８０　元／ｋｔ·ｋｍ），效益较好。效益从高到低分别为：一列式拖带　船队＞顶推船队＞１，０００ｔ机动船。在短距离（１００ｋｍ）的　航线上，顶推船队具有一定的优势，必要运费率最低（６０．２２　元／ｋｔ·ｋｍ），效益较好。效益从高到低分别为：顶推船队＞　算件杂货航线必要运费率（ＲＦＲ），计算结果详见表３。　表３件杂货不同航线必要运费率（ＲＦＲ）计算结果表　年营运费用Ｙ　年货物周转量Ｗ　一　要运费率ＲＦＩ　航线　船型　运距　（万元／年）　（ｋｃｌｋｎ１）　（元／ｈ．Ｋ『１１）　从表３可以看出：在件杂货运输中，无论是中等距离　（２６０￣３００ｋｍ）的航线上，还是短距离（１ＯＯｋｍ）的航线　上，１，０００ｔ机动船的必要运费率最低，效益较好。效益从高　　到低分别为：１，０００ｔ机动船＞顶推船队＞一列式拖带船队。　　根据上述计算，在件杂货运输中，机动船必要运费率最　低，在中短距离航线上具有明显的优势。由于机动船相对拖　带（或顶推）船队具有快速、灵便的特点，若货主对时间性　要求不高，则１，０００ｔ机动船水运方式将可以满足需求。杭嘉　湖地区之间货主众多，起运地和到达地分布广泛，１，０００ｔ机　动船较好地适应了中短距离的运输需求，这是目前苏南地区、　上海地区至杭嘉湖地区的钢材、木材等件杂货的主要运输方　式。　四、工程技术可行性分析　１．航道弯道内侧加宽分析　　根据（＜内河通航标准　（ＧＢ　５０ｉ３９—２０１４）１２１要求，三　级航道尺度：水深≥３．２ｍ、底宽≥４５ｍ、弯曲半径≥４８０ｍ。　在京杭运河（浙江段）四级航道改造工程实施时，弯道半径　基本达到四级航道要求（弯曲半径≥３２０ｍ）。京杭运河（浙　江段）穿越城镇较多，航道弯曲半径要全部达到三级航道顶　推船队要求（弯曲半径≥４８０ｍ）非常困难。根据　内河通　航标准　（ＧＢ　５０１３９—２０１４）ｌ２Ｉ３．０．５第４条规定，在条件　受限河段，航道最小弯曲半径不能达到上述要求时，航道宽　度应加大。加宽值计算公式如下：　ＡＢ：Ｌ　／（２Ｒ＋Ｂ）　式中：△Ｂ一航道宽度内侧加宽值（１ＴＩ）；　Ｌ＿一最大船舶（队）长度（１ＴＩ）；　Ｒ一最小弯曲半径（ｍ）；　Ｂ一直线段航道宽度（１ＴＩ）。　选择船型为一顶２×１，０００ｔ顶推船队，取Ｌ＝１６０ｍ，　Ｒ＝３２０ｍ，直线段航道宽度Ｂ＝４５ｍ，算得内侧加宽值为：　　＋一＝～∞　；毛第３期　△Ｂ　３７．４ｍ：　陈晓峰等：京杭运河（浙江段）航道工程１０００ｔ设计船型的确定　７　情况分析，大部分航段很难满足一顶２　Ｘ　１，０００ｔ顶推船队反　向弯道间的直线段长度需要。　根据以上两个方面的分析，为了满足２×ｌ，０００ｔ顶推船　选择船型为１，０００ｔ机动船，取Ｌ＝８０．０ｍ，Ｒ＝３２０ｍ，　直线段航道宽度１３＝４５ｍ，算得内侧加宽值为：ＡＢ＝９．４ｍ。　选择船型为一列式拖带１，０００ｔ机动船，由于其拖带货船　队需要，弯道内侧加宽且投资加大，并存在全线大部分反向　弯道间的直线段长度太小的问题。　五、船舶航行安全性分析　长度仅为５０ｍ，其计算值不起控制作用，略去计算。　从以上计算可以看出，一顶２　Ｘ　１，０００ｔ顶推船队需要的　航道内侧加宽值远大于１，０００ｔ机动船，本工程全线特殊困难　地段采用Ｒ３２０ｍ的航道最小弯曲半径，相应内侧加宽３７．４　米比加宽９．４ｍ增加征地和投资额见表４。从表４可以看出，　为了满足２Ｘ　１，０００ｔ顶推船队需要，对５个航道极限最小弯　由于钱塘江通航条件复杂，对八堡船闸进出钱塘江的通　航条件，本工程委托上海交通大学作了京杭运河二通道八堡　出Ｅｌ船模航行试验分析报告忙Ｉ。因一顶２×１，０００ｔ顶推船队　的静水回转性能差，航行试验中多次出现与桥墩、导堤的刮　曲半径的弯道内侧加宽需增加投资３．５７亿元，费用较大。　表４京杭运河（浙江段）内侧加宽后增加主要工程量及投　资一览表　碰现象，而出闸时因转弯容易偏向南岸造成搁浅，该报告认　为一顶２　ｘ　１，０００ｔ顶推船队不适合进出钱塘江。１，０００ｔ机　动船及一拖４×１，０００ｔ拖带船队没有上述安全隐患。　六、结论　（１）京杭运河（浙江段）中长距离（２６０￣８００ｋｍ）散　货运输以一列式拖带船队（３６８ｋＷ＋４　ｘ　１，０００ｔ）效益最优。　京杭运河中煤炭运输建议采用一列式拖带船队营运组织方　案。　（２）京杭运河（浙江段）１，０００ｔ机动船具有灵活、机　动的优势，对件杂货的适应性强。特别是在中等距离　（２６０￣３００ｋｍ）和短距离（１００ｋｍ）的航线上，１，０００ｔ　２．航道反向弯道间的直线段长度分析　机动船比一列式拖带船队的效益要显著。件杂货运输建议采　用１，０００ｔ机动船营运组织方案。　为了航行安全，根据规范要求，对航道的反向弯道间的　直线段长度有一定要求，其计算公式如下：　（３）从船舶运输经济合理性、工程技术可行性、船舶航　ｓ≥１２Ｌ　／　ｐ　式中：ｓ一反向弯道间的直线段长度（ｍ）；　Ｌ广一最大船舶（队）长度（ｍ）；　行安全性三个方面综合考虑，京杭运河（浙江段）航道工程　的设计船型为１，０００ｔ机动船及一拖４　ｘ　１，０００ｔ拖带船队。　参考文献　【１】张一鸣，金国强，程巍华等．京杭运河浙江段三级航道整　治工程可行性研究报告【Ｒ１．杭州：浙江省交通规划设计　研究院．２Ｏｌ１．　Ｒ　Ｄ＿＿一两反向弯道半径的平均值（ｒｒ１）。　选择船型为一顶２　ｘ　１，０００ｔ顶推船队，取Ｌ＝１６０ｍ，　Ｒ　。＝４８０ｍ，算得反向弯道问的直线段长度≥６４０ｍ。　选择船型为１，０００ｔ机动船，取Ｌ＝８０．０ｍ，Ｒｃｐ＝４８０ｍ，　算得反向弯道间的直线段长度≥１６０．０ｍ。　从以上计算可以看出，一顶２　ｘ　１，０００ｔ顶推船队需要的　反向弯道间的直线段长度远大于１，０００ｔ机动船，因京杭运河　［２】ＧＢ　５０１３９—２０１４内河通航标准［ｓ】．　ｆ３１朱志夏，蒋志鹏、许劲松等．京杭运河二通道八堡出口船　模航行试验分析报告［Ｒ１．上海：上海交通大学船模实验　室．２００９．　为千年历史航道，线形比较弯曲，从京杭运河浙江段的实际　本刊启事　来稿凡经本刊使用，如无特殊声明，即视作投稿者同意授权本刊及本刊合作媒体进行信息网络传播及发行。同　时，本刊支付的稿费也包括上述所有使用方式的稿费。特此告知。　本刊编辑部