長江干線南通天生港區(qū)至太倉瀏河口河段12.5m深水航道維護(hù)對策

史卿+謝偉麗+劉芳

【摘 要】 為保障長江南京以下12.5 m深水航道暢通安全，介紹長江干線南通天生港區(qū)至太倉瀏河口河段長約79 km的12.5 m深水航道河道概況、近期水道演變發(fā)展、航道現(xiàn)狀，從航標(biāo)維護(hù)、航道測繪、航道維護(hù)疏浚、航道信息發(fā)布等方面提出航道維護(hù)對策及建議，從建立長期跟蹤觀測分析機(jī)制和推動航道維護(hù)手段多元化兩個(gè)方面創(chuàng)新航道維護(hù)措施，以提高深水航道維護(hù)質(zhì)量，并為后續(xù)長江干線南通天生港區(qū)至南京新生圩港區(qū)約227 km河段的二期工程初通至南京期間航道維護(hù)提供參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】 12.5 m深水航道；維護(hù)；航標(biāo)；測繪；疏浚；信息發(fā)布

0 引 言

長江南京以下12.5 m深水航道一期工程是“十二五”期全國內(nèi)河水運(yùn)投資規(guī)模最大、技術(shù)最復(fù)雜的重大工程。工程于2012年8月開工，完成了對通州沙、白茆沙等洲灘關(guān)鍵部位的整治及疏浚，實(shí)現(xiàn)了長江干線南通天生港區(qū)至太倉蕩茜閘56 km河段的12.5 m深水航道的建設(shè)目標(biāo)。2015年12月，工程通過了竣工驗(yàn)收并正式通航。目前，覆蓋南通天生港區(qū)至南京新生圩港區(qū)約227km河段的二期工程已于2015年6月開工建設(shè)，于2016年7月實(shí)現(xiàn)了12.5 m深水航道初通至南京。

一期工程正式通航后，南通天生港區(qū)至太倉蕩茜閘河段與2013年7月起正式通航的長江口12.5 m深水航道向上延伸河段無縫對接，組成了長江干線南通天生港區(qū)至太倉瀏河口河段長79 km的12.5 m深水航道（以下簡稱12.5 m深水航道），5萬噸級海船可由長江口全潮直達(dá)南通，10萬噸級以上海船也可乘潮減載抵達(dá)。

12.5 m深水航道是大型海船由海進(jìn)江的關(guān)鍵航段，沿江分布有太倉港、南通港兩個(gè)億噸大港，是對外開放的重要門戶。一期工程正式通航后，航道通過能力進(jìn)一步提高，為沿江經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，提升沿江地區(qū)城鎮(zhèn)化水平，降低沿江地區(qū)企業(yè)的物流成本，促進(jìn)長江中上游地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。[1] 據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年上半年，太倉港、南通港貨物吞吐量分別為1.09億t、1.12億t，同比增長分別為18.16%、3.70%。做好深水航道維護(hù)，對保證船舶安全航行、沿江經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展具有十分重要的意義。

1 水道概況

南通天生港區(qū)（下游航道里程104.4 km）至太倉瀏河口（下游航道里程25.4 km）河段全長約，沿江有南通、常熟、太倉等縣市，是大型海船進(jìn)入長江的必經(jīng)航段。該河段自上而下分為南通（下段）、通州沙、白茆沙、瀏河等4個(gè)水道。

南通水道（下段）上起天生港區(qū)，下迄龍爪巖，全長12.4 km。自十一圩以下主流漸偏左岸，右岸側(cè)為通州沙暗灘，趨向下游并向江心擴(kuò)展。江中偏左有橫港沙下延至南通港碼頭對開，橫港沙左側(cè)辟有天生港區(qū)專用航道。

通州沙水道上起龍爪巖，下迄徐六涇，全長22 km。通州沙水道進(jìn)、出口河寬相對較窄，出口段最窄約4.5 km，中間較寬，最大河寬在10 km以上。江中沙洲、淺灘較多，水道中上段被通州沙分為東、西水道，目前東水道為主汊。

白茆沙水道上起徐六涇，下迄七丫口，全長33 km。自徐六涇以下主流貼南岸，在白茆沙頭分為兩股水流分別進(jìn)入白茆沙南、北水道，目前南水道為主汊。白茆沙沙體受漲落潮期間越灘水流沖刷、北支水沙倒灌等影響，呈現(xiàn)形成、發(fā)展、沖蝕、再形成的周期變化。

瀏河水道上起七丫口，下迄瀏河口，全長11.6 km。瀏河水道呈東南走向，順直微彎，漲落潮流路基本一致，主槽左、右分別為東風(fēng)沙和太倉邊灘，水道較為穩(wěn)定。

2 近期水道的演變發(fā)展

2.1 南通水道（下段）

通州沙左緣和南通港至龍爪巖一帶近岸側(cè)呈沖刷態(tài)；天生港區(qū)至龍爪巖一帶形成一連續(xù)淤積體，由橫港沙橫跨航槽至通州沙左緣。

深泓線較為穩(wěn)定，自十一圩逐漸脫離南岸向北岸過渡，并貼北岸而下。

2016年5月南通水道航道最新演變情況（見圖1）顯示，12.5 m等深線貫通，最小寬度約620 m。30號～32號紅浮標(biāo)約3.9 km航道范圍內(nèi)分布有少量水深不足12.5 m的淺包。

2.2 通州沙水道

通州沙沙體相對穩(wěn)定，下段左緣受水流沖刷影響。隨著通州沙尾至狼山沙尾左緣守護(hù)工程的實(shí)施，灘面得到了有效保護(hù)。主流總體穩(wěn)定，中下段逐漸西偏。新開沙夾槽呈沖刷態(tài)勢，新開港至蘇通大橋新開沙下段形成條帶狀淤積帶，褲子港沙呈現(xiàn)左緣沖刷、右緣淤積態(tài)勢。

深泓線中下段略有擺動，主要發(fā)生在通州沙尾至狼山沙過渡段。

2016年5月最新通州沙東水道航道演變情況（見圖2）顯示，12.5 m等深線貫通，最小寬度約1.07 km。新開沙尾部水深不足12.5 m邊灘緊貼蘇橋5號～蘇橋6號黑浮標(biāo)連線。

2.3 白茆沙水道

自整治工程實(shí)施以來，白茆沙南水道工程區(qū)域外潛堤南側(cè)丁壩壩頭、南堤下段外側(cè)受水流沖刷影響，白茆沙右緣外側(cè)淤積體面積減小，北支進(jìn)口持續(xù)淤積態(tài)勢。

深泓線總體較為穩(wěn)定，南水道進(jìn)口主流略有右擺，南水道下段變化不大；北水道分流點(diǎn)附近略有左擺。

2016年5月最新白茆沙水道航道演變情況（見圖3）顯示，12.5 m等深線貫通，最小寬度約1.12 km，航道條件優(yōu)良。

2.4 瀏河水道

白茆沙南、北水道落潮主流在七丫口以下匯合南壓，沖刷太倉邊灘。

深泓線穩(wěn)定，傍右岸側(cè)，平順而下。

2016年4月最新瀏河水道航道演變情況（見圖4）顯示，12.5 m等深線貫通，最小寬度約1.22 km，2號黑浮標(biāo)附近航道內(nèi)有一處長390 m、寬280 m、水深不足12.5 m的淺包，淺包最小水深為12.3 m。

3 航道維護(hù)概況

3.1 航道布設(shè)

南通水道（下段）航道傍左岸布設(shè)，雙向通航；通州沙水道航道沿通州沙東水道至狼山沙東水道布設(shè)，雙向通航；白茆沙水道航道沿白茆沙南水道布設(shè)，雙向通航；瀏河水道航道傍右岸布設(shè)，雙向通航。[2]endprint

3.2 航道維護(hù)尺度

航道維護(hù)水深為12.5 m（理論最低潮面下），維護(hù)寬度為500 m，彎曲半徑為1 500 m。

3.3 航道維護(hù)類別

12.5 m深水航道屬于國家Ⅰ級航道，實(shí)施一類維護(hù)，即全年晝夜通航。

3.4 航道出淺情況

自2015年12月以來，南通、通州沙、瀏河等水道局部河段呈淤積發(fā)展趨勢，航道內(nèi)出現(xiàn)水深不足12.5 m的淺情，同時(shí)通州沙、白茆沙水道局部河段也有出淺的趨勢。12.5 m深水航道淺區(qū)分布見表1。

4 航道維護(hù)對策

4.1 航標(biāo)維護(hù)

航標(biāo)維護(hù)指通過設(shè)置各類航標(biāo)，標(biāo)示航道方向、界限和礙航物，通過各種措施保證航標(biāo)處于良好技術(shù)狀態(tài)，并發(fā)揮應(yīng)有的助航效能。

4.1.1 航標(biāo)配布

深水航道實(shí)施一類航標(biāo)配布，即配布的航標(biāo)夜間全部發(fā)光，白天能從一座標(biāo)志看到次一座標(biāo)志，夜間能從一盞標(biāo)燈看到次一盞標(biāo)燈。

航標(biāo)配布原則為雙側(cè)連續(xù)設(shè)標(biāo)，主要采用左、右側(cè)側(cè)面浮標(biāo)，標(biāo)示航道兩側(cè)界限；在航道分汊處設(shè)置左右通航浮標(biāo)；在礁石區(qū)、進(jìn)港航道設(shè)置塔形示位岸標(biāo)。設(shè)標(biāo)間距不大于2.6 km，重點(diǎn)航段加密設(shè)標(biāo)。根據(jù)河勢演變情況，結(jié)合船舶航行習(xí)慣，及時(shí)調(diào)整和優(yōu)化航標(biāo)配布。

目前，自下而上配布有長江1號～32號浮標(biāo)，共有航行標(biāo)志79座，包括71座側(cè)面浮標(biāo)、6座左右通航浮標(biāo)和2座塔形示位岸標(biāo)。在蘇通長江公路大橋橋區(qū)航道上、下游兩岸另設(shè)置了4座界限標(biāo)（AIS虛擬航標(biāo)）（見表2）。

4.1.2 航標(biāo)選型

為提高航標(biāo)視覺效果，增強(qiáng)助航效能，航道部門在12.5 m深水航道全面推行航標(biāo)大型化，供航行船舶引用。除岸標(biāo)外，航標(biāo)（浮標(biāo)）均采用標(biāo)型規(guī)格為直徑 mm以上的大型浮鼓，其中，對于深水航道進(jìn)口、橋區(qū)航道等重點(diǎn)航段或位置，將1號紅浮標(biāo)、1號黑浮標(biāo)、蘇橋1號紅浮標(biāo)和蘇橋6號左右通航浮標(biāo)共4座航標(biāo)升級為長江全線最大的標(biāo)型規(guī)格直徑 mm的浮鼓。

4.1.3 日常養(yǎng)護(hù)

（1）航標(biāo)檢查。每月2次航標(biāo)檢查，標(biāo)標(biāo)見面，時(shí)間合理間隔。檢查內(nèi)容包括標(biāo)位、透鏡、燈質(zhì)和周期、太陽能板、接線盒和充電器、電瓶開路電壓、遙測遙控終端狀態(tài)等。

（2）航標(biāo)恢復(fù)。獲悉標(biāo)志失常后，對于除橋區(qū)航道以外的航標(biāo)，維護(hù)船艇須在40 min內(nèi)開航予以恢復(fù)；對于橋區(qū)航道航標(biāo)，維護(hù)船艇須在20 min內(nèi)開航予以恢復(fù)。

（3）航標(biāo)保養(yǎng)。保養(yǎng)內(nèi)容包括清洗、油漆、除銹。根據(jù)直徑 mm、直徑 mm浮鼓與岸標(biāo)標(biāo)型的不同，保養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)有所不同，主要體現(xiàn)在保養(yǎng)頻次上。

4.1.4 數(shù)字航道平臺監(jiān)控

12.5 m深水航道位于長江南京至瀏河口段數(shù)字航道范圍內(nèi)。該段數(shù)字航道自2010年1月起正式運(yùn)行，經(jīng)過不斷更新、完善，數(shù)字航道維護(hù)管理技術(shù)日趨成熟。

目前，12.5 m深水航道所有航標(biāo)均安裝了遙測遙控智能終端，通過數(shù)字航道航標(biāo)監(jiān)控平臺，可實(shí)時(shí)監(jiān)控航標(biāo)位置及航標(biāo)燈、電源系統(tǒng)等技術(shù)狀態(tài)，一旦出現(xiàn)異常狀況，立即啟動報(bào)警機(jī)制，并通過發(fā)送相關(guān)指令，實(shí)現(xiàn)對航標(biāo)的遠(yuǎn)程設(shè)置和控制。[3]

4.2 航道測繪

航道測繪是對航道的水深、地形、地物、流態(tài)等進(jìn)行測量及繪圖作業(yè)的措施，是航道維護(hù)工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為深水航道維護(hù)工作提供重要依據(jù)和支撐。

4.2.1 全河段測量

全河段測量是對水道所在河段水下地形進(jìn)行全面觀測，掌握河勢變化的措施。針對12.5 m深水航道，根據(jù)不同水道河勢變化情況，測量頻次為每年2～4次。沙灘河段測量范圍為距水沫線圖上1 cm或?qū)崪y至2 m等深線；陡岸河段測量范圍為距岸邊圖上1 cm或?qū)崪y至10 m等深線。2015年12月―2016年6月使用單波束測量方式進(jìn)行全河段測量的數(shù)據(jù)見表3。

4.2.2 全航道考核測量

全航道考核測量是對航道及附近水域水下地形進(jìn)行測量，考核航道水深的措施。針對12.5 m深水航道，測量頻次為每月1次。測量范圍為9號～32號浮標(biāo)段航道及兩側(cè)邊線外各200 m。2015年12月―2016年6月使用單波束測量方式進(jìn)行全航道考核測量的數(shù)據(jù)見表3。

4.2.3 淺區(qū)檢測

淺區(qū)檢測是當(dāng)航道出淺、實(shí)際尺度接近計(jì)劃維護(hù)尺度時(shí)，所采取的測量淺區(qū)水下地形的措施。針對12.5 m深水航道，測量頻次為每7～15天進(jìn)行1次檢測。測量范圍根據(jù)全河段測量、全航道考核測量成果確定。2015年12月―2016年6月淺區(qū)檢測數(shù)據(jù)見表4。

4.3 航道維護(hù)疏浚

航道維護(hù)疏浚是指通過挖泥船清除水下泥沙，保障航道維護(hù)尺度的作業(yè)方式。

目前，航道部門在12.5 m深水航道河段安排了多艘挖泥船長期駐守。當(dāng)通過測繪發(fā)現(xiàn)航道出淺，且采取調(diào)標(biāo)、改槽等常規(guī)手段難以滿足計(jì)劃尺度要求時(shí)，立即安排挖泥船開展疏浚作業(yè)。

4.3.1 疏浚船型

12.5 m深水航道船舶流量大，在疏浚施工期間應(yīng)避免禁航作業(yè)，并盡量減少對航行船舶的影響。同時(shí)，河床底質(zhì)多為淤泥土、黏性土、砂土。綜合考慮土質(zhì)和對通航的影響，疏浚船舶一般采用自航耙吸式挖泥船。

4.3.2 疏浚量測算

根據(jù)最新測圖，劃定水深不足12.5 m的疏浚區(qū)域，采用斷面法、數(shù)字地面模型（DTM）法或方格網(wǎng)法，測算恢復(fù)計(jì)劃維護(hù)水深所需的水下自然方量、回淤量等，得出疏浚量。

根據(jù)疏浚量大小，結(jié)合疏浚工期需要，選定相應(yīng)生產(chǎn)能力的挖泥船。2015年12月―2016年6月12.5 m深水航道維護(hù)疏浚情況見表5。

4.3.3 疏浚效果檢測

在疏浚作業(yè)過程中，定期對施工區(qū)域進(jìn)行不小于1∶的檢測。經(jīng)檢測，當(dāng)疏浚區(qū)域水深均達(dá)到12.5 m時(shí)，結(jié)束施工；檢測發(fā)現(xiàn)仍存在淺點(diǎn)時(shí)，根據(jù)檢測成果優(yōu)化方案繼續(xù)施工。endprint

4.4 航道信息發(fā)布

航道信息發(fā)布是指通過多種途徑公布維護(hù)尺度、航標(biāo)異動、維護(hù)疏浚、航行圖等深水航道信息，供沿江港航企業(yè)和航行船舶使用的措施。

4.4.1 航道維護(hù)尺度預(yù)報(bào)

每月下旬，根據(jù)國家批復(fù)的計(jì)劃維護(hù)尺度，定期公布次月深水航道維護(hù)尺度。

每周五，根據(jù)航道自然條件最新變化及維護(hù)實(shí)際，動態(tài)公布航道維護(hù)尺度周預(yù)報(bào)。周預(yù)報(bào)中的航道維護(hù)尺度一般不低于月度預(yù)報(bào)。

4.4.2 航道通告（電）

當(dāng)發(fā)生航標(biāo)異動（設(shè)置、調(diào)整、撤銷），航道改槽、開放、封閉及維護(hù)性疏浚和水上交通事故，以及航道突發(fā)事件時(shí)，及時(shí)發(fā)布航道通告（電），公布相關(guān)信息。

4.4.3 航標(biāo)專輯

每年6月（洪水期）和12月（枯水期），對深水航道所有航標(biāo)的標(biāo)位、燈光、標(biāo)型進(jìn)行全面測定，集中匯總后發(fā)布航標(biāo)專輯。

4.4.4 長江下游航行圖（瀏河口―天生港區(qū)）

自2015年起，航道部門充分響應(yīng)12.5 m深水航道海進(jìn)江大型船舶航行需求，按季度編繪發(fā)行《長江下游航行圖（瀏河口―天生港區(qū)）》。

該航行圖范圍為深水航道及北支水道，全長159 km，采用高斯投影和CGCS 2000國家大地坐標(biāo)系，礙航物、臨（跨）河建筑物、航道整治建筑物均標(biāo)注上圖，并用中英雙語注明航行注意事項(xiàng)，為國內(nèi)外航行船舶提供完善的航行參考資料。

4.4.5 長江電子航道圖

自2015年1月起，航道部門正式對社會推廣應(yīng)用覆蓋長江全線 km干線航道的長江電子航道圖系統(tǒng)。

該系統(tǒng)以空間地理信息數(shù)據(jù)庫為核心，采用Web Service等開放式標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，按照面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）的理念，與全球定位系統(tǒng)（GPS）、船舶自動識別系統(tǒng)（AIS）、雷達(dá)等多系統(tǒng)相融合，可實(shí)時(shí)顯示航標(biāo)、水深、水下礙航物、臨（跨）河建筑物等航道要素，提供各段航道每日實(shí)測水位和未來7天預(yù)測水位及航道預(yù)測水深。通過直觀、準(zhǔn)確地公布電子化航道信息，為船舶用戶設(shè)計(jì)航線、配載提供智能服務(wù)。

5 航道維護(hù)創(chuàng)新措施建議

5.1 建立長期跟蹤觀測分析機(jī)制

目前，深水航道河勢變化和航道演變發(fā)展還缺乏長期、系統(tǒng)的研究機(jī)制，需要建立長期跟蹤觀測分析機(jī)制，制定細(xì)致、全面的觀測計(jì)劃，定期對深水航道的水文、動力、河床邊界條件及河勢進(jìn)行跟蹤觀測，采集全面、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，并建立物理、數(shù)學(xué)模型，預(yù)測航道演變發(fā)展趨勢，為航道維護(hù)工作提供有效支撐。

5.2 推動航道維護(hù)手段多元化

（1）引入無人機(jī)，在低空狀態(tài)下進(jìn)行自主航道巡航和整治建筑物攝影測量，采集各類航道信息，提高維護(hù)工作的準(zhǔn)確性和效率。

（2）運(yùn)用無驗(yàn)潮水深測量技術(shù)，減少內(nèi)業(yè)處理工作量，提高維護(hù)測量精度。

（3）結(jié)合長江南京以下12.5 m深水航道二期工程初通至南京情況，適時(shí)推出瀏河口至新生圩港區(qū)段長江下游航行圖。

6 結(jié) 語

（1）通過研究制定并實(shí)施一系列科學(xué)合理、準(zhǔn)確高效的深水航道維護(hù)對策，加強(qiáng)航標(biāo)維護(hù)、航道測繪、維護(hù)疏浚、信息發(fā)布工作，保證了整段深水航道暢通安全，為船舶提供了優(yōu)良的航道條件。

（2）通過對南通、通州沙、瀏河等水道淺區(qū)實(shí)施高頻次和大范圍的航道測繪，及時(shí)掌握水下地形最新變化，提前預(yù)判航道演變發(fā)展趨勢，進(jìn)而開展航標(biāo)維護(hù)、疏浚、信息發(fā)布等工作，提高了深水航道維護(hù)工作的前瞻性和預(yù)見性，有效保證了航道維護(hù)尺度。

（3）南通天生港區(qū)至太倉瀏河口河段12.5 m深水航道的維護(hù)，能夠?yàn)殚L江南京以下12.5 m深水航道二期工程初通期間航道維護(hù)和國家重點(diǎn)工程建設(shè)提供參考和借鑒。

（4）需要進(jìn)一步探索完善深水航道維護(hù)創(chuàng)新措施，結(jié)合航道維護(hù)實(shí)際需求，通過建立跟蹤觀測分析機(jī)制和引入高新科技，提高航道維護(hù)質(zhì)量和效率。

參考文獻(xiàn)：

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