關于提升內河航道掃床水平的探討

郭明明

（徐州市航道管理處，江蘇徐州221000）

關于提升內河航道掃床水平的探討

郭明明

（徐州市航道管理處，江蘇徐州221000）

發展航道掃床是用專用工具或儀器檢測航槽內有無障礙物并測定其位置的作業，是維護日常航道順利通航的最重要手段之一。為了適應航道養護現代化發展需要，提高航道掃床工作標準化水平，研究與探討提升航道掃床方式是很有必要的。通過對幾種常用的航道掃床方式進行探討，主要有硬式掃床、軟式掃床、混合式掃床、數字化掃床，通過分析各種掃床方式的優缺點，建議采用多波束測深儀系統結合軟式掃床對航道進行掃測，以實現高效、精準的航道掃床。

航道養護；軟式掃床；有硬式掃床；數字化掃床

目前，內河航道掃床較多采用傳統方式，即硬式掃床、軟式掃床、混合式掃床。這些傳統的掃床方式存在著方法落后、效率低、能耗高、無法準確了解航道存在的問題等缺點，更無法做到對影響通航的因素精準掌握，做到有針對性地進行航道養護。因此，積極探討提升航道掃床的現代化水平十分必要。

1 航道掃床工作的意義和作用

航道是水運事業發展的基礎，航道的通暢是保證船舶安全航行的最基礎要求。內河航道的日常維護是保深度、保標準、保暢通，維持并可能改善通航條件和提高通過能力的工作，為保障航行安全創造了條件。航道維護主要手段有航道疏浚、航道整治、清障、掃床、護坡等，其中，航道掃床工作是航道日常維護工作中最重要的手段之一，航道掃床的主要任務是通過技術工具手段對航道進行掃床及時發現水下障礙物并清除，保證航道的深度、寬度、彎曲半徑滿足標準要求，以保障航道暢通無阻。航道掃床主要應用在航道日常維護、疏浚工程竣前掃床、航道爆破清障、清障工程竣工驗收等方面。

2 內河航道普遍使用的航道掃床方式

目前，內河航道普遍使用的主要掃床方式有硬式掃床、軟式掃床、混合式掃床。

2.1 硬式掃床

硬式掃床也稱定深掃床，是在吃水淺的船舶下面懸掛活動板或硬質活動桿（鋼管等），板（桿）的下端水平地伸到航道水深處，船舶沿著順水流方向行駛。在板（桿）觸碰到高出航道水深的障礙物時，板（桿）就會出現擺動的現象，這就說明此處有障礙物存在。此方法主要是對河床不平整、土質較硬或存在光滑的障礙物的情況適用，但是對于軟質河床或棱體、暗樁、塊石類、雜草等障礙物較多的河床，不適宜采用硬式掃床，易將滑板（桿）折斷。

2.2 軟式掃床

軟式掃床也稱拖地掃床，其掃具是一條鏈索或繩索系重物，兩端分別固定在兩只船艇拖帶沿河底同步前進，兩艘船艇保持一定的橫向距離，鏈索碰障礙物時，兩艘船艇就自動靠近，從而可查明障礙物的位置。軟式掃床應用較多，具體采取的方法也不局限于定義，實際操作方法有2種：①利用航政艇單船拖帶鏈索，船后綁8 m長的鋼管或角鐵，兩端系30 m長的鏈索或繩索加掛沉重物，對航道進行來回掃床。此法不受航道繁忙限制，但是掃床寬幅較窄，需要來回掃床多次，油耗大、成本高，但無法探測水下河床淺灘以及對硬質塊類物反應不靈敏。②利用2只小船各拖一端纜索（20 m長鐵鏈索外加30 m繩索，配多塊重物），沉入河底進行掃床。此方法只需要1次掃床就可以達到掃床寬度，不需要來回掃床，成本低。此外，還對硬質塊類物有一定的靈敏度。缺點是對航道內淺灘無法探測，在繁忙航段不適宜采用。

2.3 混合式掃床

混合式掃床方式，利用掃桿纜索浮體等組成的混合掃具對航道一定深度范圍內進行掃測，從而查明障礙物的位置。在實際操作中，混合掃床方式是采用長6 m或8 m，直徑大于110 mm鋼管，在鋼管離兩端各0.5 m處焊接1個鐵環系纜索，纜索分別系在單船兩側，兩側纜索的長度L=5h（h為航道水深）。在鋼管中部焊接1個安拆方便的套管，套管高0.4 m，直徑φ1≥14 mm，在套管的中間留有螺絲孔，用來緊固水尺標桿，在水尺標桿離上端0.5 m處焊接1個鐵環便于系繩索，繩索的另一端系在船上，通過繩索調整水尺標桿的垂直。在實際應用中，首先了解航道水位情況，將連接好的鋼管沉入河底，校正水尺標桿讀數標記，根據水尺標桿讀數的變化，便可發現水下障礙物的位置。

此方式優點是可直觀地考察航道河床現狀，準確地發現水下障礙物及其位置，通過鋼管碰撞傳播聲音能分辨出硬質障礙物，還可以測出航道當時的水深以及航道河床底高程沿途變化情況；此方式的缺點是掃床工具比較笨重，操作煩瑣。

3 數字化航道掃床技術應用的探討

數字化航道掃床技術是指采用多波束測深儀對水下地形進行掃測，并通過集成定位系統、慣性導航系統協同工作，利用專用軟件對數據進行實時高速處理，實現對航道河床的精確掃測。數字化航道掃床能夠實時發現水下障礙物、淺點，直觀地辨別障礙物大小、類型，及時清除水下障礙，為船舶航行提供保障。該項工作實施后，可對航道水下斷面情況及存在的障礙物精準定位，精確測出航道斷面圖，并形成航道斷面的電子數據及電子圖，為航道疏浚提供依據；還可形成航道基礎數據，為實現航道養護數字化和標準化提供依據。

3.1 多波束測深系統的掃床效果

多波束測深系統的掃床是以帶狀的方式工作，波束不間斷地連續發射和接收，對水下地形可做到全面覆蓋。與單波束相比而言，波束角窄，對微小的地形變化也能夠很清楚地反映出來。多波束測深系統的測量結果更加真實、可靠，多波束測量有大量的水深點數據，由水深點生成水深線，這樣使生成的等深線更加真實、可靠。多波束測深系統同步記錄下了船舶姿態信息，船舶的起伏、縱搖、橫搖、船向等，經過專業的后處理軟件對測量結果進行修正，將不利因素減至最少，保證測量更加真實、可靠。多波束測深系統可以對測量結果進行多種成圖處理，可生成等深線圖、三維立體圖、彩色圖像、剖面圖等，同時，還可以對同一測區不同測次進行對比和土方測算等。多波束測深系統可以對同一測區生成多種比例尺的水下地形圖，以滿足各種需要。多波束具有高分辨率、高精度的特點，特別適用于水下地形、障礙物等微地貌掃床測量，測量結果更加準確。多波束結合導航采集軟件可以實時3D顯示水下地形，比較直觀方便，非常適合隨機障礙物掃測，如果需要對障礙物進行清理，則對現場決策有很好的指導作用。

3.2 采用多波束測深儀存在的問題

根據多波束測深系統的測深原理，雖然其測深精度高，但對于以下問題是無法克服的，需要結合軟式掃床方式發現確認：①對于細微的水下障礙物的測量難以達到100%準確。比如水下豎向的鋼筋，在測量時如果鋼筋垂直于測深聲吶，則有可能避開聲波的覆蓋范圍。②對于浮在水里的雜草或雜物，會造成多波束反應靈敏，無法判斷是雜草、雜物，還是淤積淺灘。③采用多波束測深儀系統不能及時清除雜草、雜物、水下蝦籠網、暗樁等，還需結合軟式掃床進行現場清理。④采用多波束測深儀掃床工作時間受限，不能長時間連續工作，成本較高。

4 結束語

通過多年航道掃床經驗來看，無論是硬式掃床、軟式掃床，還是混合式掃床，均對水下障礙物反應靈敏度較低，特別是對河床淤積情況更是無法判別。此外，對一些留存在航道內的石塊等礙航物無法定位，掃床質量差，對保障航道安全暢通存在一定的缺陷。為了提高航道養護工作的精細化程度，推進航道養護的標準化，建議采用多波束測深儀系統結合軟式掃床對航道進行掃測，實現精準的航道掃床。同時，建議由省級航道主管部門開展掃床設備和方法的專題研究，針對不同等級航道、不同的航道現狀有針對性地進行設備配置，通過試點積累經驗，逐步提升航道掃床的現代化水平。

〔編輯：張思楠〕

U617

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.15.083

2095-6835（2017）15-0083-02