長江口深水航道利用邊坡自然水深布標方案設計

李 鋒 黃 純

一、長江口深水航道利用邊坡自然水深工程概況

近年來，隨著上海國際航運中心建設的推進，長江口航道船舶通過量逐年增長，船舶大型化趨勢明顯，寬度超過40米的大型集裝箱船數量增長迅速，加上上海吳淞國際郵輪港開港后大型郵輪每年20%～50%的進出港增長率，大型郵輪與大型重載集裝箱船交會矛盾日趨突出，長江口深水航道寬度的不足嚴重制約著航道通航能力的提升。為解決這一矛盾，交通運輸部提出了利用深水航道邊坡解決船舶交會矛盾的方案，將深水航道與邊坡航道融合在一起，建設長江口復式航道。

目前，長江口12.5米深水航道全長92.2千米，寬350～400米，沿程共有4個轉折5個分段，按船舶進港方向分別為外航道、下航道、上航道、圓圓沙航道和內航道［1]，如圖1所示。深水航道12.5米航槽底寬為350米，設標寬度500米，邊坡坡度為1：25～1：40?，F航道外側有100米寬度的邊坡水深條件較好，資料較全。其中，外航道和內航道部分的邊坡水深都在11米以上，其他大部分水深在10米以上，只有小部分水域水深在9～10米之間。雖然邊坡水深并不維護，但近幾年來，這100米的邊坡水深基本上也都保持在9～12.5米，較為穩定，因此，可以利用航道邊坡建設復式航道，如圖2所示。復式航道建成后，12.5米水深、350米寬的深水航道滿足較大吃水（10米以上）的船舶航行，其南北兩側100米寬的邊坡航道可供較小吃水（10米以下）的船舶航行，同時緩解交會寬度的壓力，尤其是對解決郵輪與集裝箱船的交會矛盾特別有效。

二、長江口復式航道航標配布存在的困難

長江口復式航道開通后，形成了深吃水船舶航道居中、淺吃水船舶航道分布在兩側的復雜通航局面。按照傳統的助航浮標布設方式，為保障船舶正確識別各自的通航航道，至少需要在中間深水航道兩側及左右兩邊外航道的外側布設4列浮標，由此帶來的問題有：

（1）中間深水航道兩側布設實體浮標成為新的礙航物。建設復式航道的目的是提高航道的利用效率，解決船舶交會的矛盾，但如果在中間深水航道兩側布設實體浮標，必將占用航道水域，不僅使得航道可用通航水域變窄，而且這些實體浮標位于長江口深水航道正中央，嚴重影響到船舶的航行安全。

圖1 長江口深水航道示意圖

圖2 長江口復式航道通航示意圖

（2）維護困難。在滿足效能的前提下，航標應盡可能設置在便于進行日常維護管理的水域，尤其是固定標志，在其配布位置選擇時應考慮便于維護所需的靠泊點。如果復式航道的中間深水航道兩側布設實體航標，一旦浮標出現移位、漂移等故障需要修復，航標船勢必會在施工作業時占用航道部分水域，嚴重影響到其他船舶的通航安全。

（3）側面標難以確定。長江口復式航道三個“通航分道”并列，按照《中國海區水上助航標志》《海區浮動助航標志配布規范》等規定，需要配布航標以標示航道邊線、轉向點、淺礁、淺灘及其他礙航物等的位置，但是，由于這三個“通航分道”之間沒有分隔帶，這就使得中間航道兩側側面標志無法確定。如果在中間深水航道兩側分別布設左側標和右側標（如圖3所示），雖然從中間深水航道通航船舶可以通過浮標辨識航道邊線，但從兩側淺水航道兩側的航道側面標就違反了《海區浮動助航標志配布規范》的相關規定。

圖3 布設實體航標帶來的側面標志難以識別示意圖

三、長江口復式航道航標配布方案設計

從以上分析可以看出，如果在長江口復式航道按照傳統的方式配布航標，就會出現布標密度過大、維護困難、混淆駕引人員視覺的不良后果。因此，可以借助虛擬AIS航標這一新型助航標志來實現復式航道航標的布設。虛擬AIS航標是基于AIS網絡產生和發展的新型航標應用技術，它是AIS與電子海圖顯示和信息系統（ECDIS）有機結合的產物，原理就是AIS將管理區域內的航標信息實時動態地傳送給用戶（主要指船舶），并在ECDIS上顯示出來［2]。

1.虛擬AIS航標使用的基礎條件

按照SOLAS公約2002年修正案要求，所有在2002年7月1日或以后建造的大于300總噸從事國際航運的船舶、大于500總噸不從事國際航運的貨船和所有客船均須裝配AIS設備；所有于2002年7月1日前建造的從事國際航運的各類船舶必須在2003年7月1日到2008年7月1日前裝配AIS設備［3]。目前，長江口的AIS岸基能夠形成對該水域的連續覆蓋，這為拓展AIS功能、為船舶提供AIS高效的助航服務奠定了基礎，為虛擬AIS航標的應用提供了技術支持。

2.虛擬AIS航標在我國的應用

目前，虛擬航標在我國已廣泛應用于應急沉船標識，并且已經開始應用于航路的劃分、警戒區的設置等方面，如寧波-舟山港深水航路采用虛擬AIS航標來有效分割相反交通流，既有效地界定了通航分道、警戒區、環行道，又克服了實體航標礙航的缺點；古雷30萬噸級航道在航道起點及中部設置2座虛擬AIS航標（安全水域標），標示灣外航路軸線，指引船舶進入古雷航道；青島港利用虛擬AIS航標指示警戒區域；長江南京航道局在長江設置4座虛擬界限標。這些虛擬AIS航標的使用都有效地擴充了傳統航標的范疇，取得了非常好的效果，因此，合理使用和管理虛擬AIS航標，可以提供更加完善的助航服務。

3.“虛實結合”的長江口復式航道航標配布策略

結合長江口復式航道航標配布存在的問題及虛擬航標的優點和在我國的實際應用情況，對長江口復式航道采取“虛實結合”的航標配布方案，航標配布斷面示意圖見圖4。

圖4 長江口復式航道航標配布方案

采用“虛實結合”的長江口航標配布策略有以下優點：

①航標布設容易，布設速度快：采用虛擬AIS航標，不需要拋設實體航標標，只需要系統管理員利用AIS基站，根據事先設計好的位置、航標類型等信息，在系統上直接設置即可。

②克服了采用傳統實體航標容易混淆的不足：目前，船舶雷達或ECDIS設備等助航設施一般是可以顯示虛擬航標的，因此，船舶在長江口航行時，從視覺上看，只有航道左側標和航道右側標兩列浮標，不會產生混淆，而在雷達或ECDIS上，除航道兩側的實體航標外，還可以顯示標識深水航道的虛擬AIS航標，因此，從雷達或者ECDIS上，又可以明顯地分辨出長江口復式航道的各個“通航分道”，不會給駕引人員造成混淆。

③虛擬AIS航標不會產生移位的問題：虛擬AIS航標是不存在物理航標的一種新型航標，是由AIS基站發送的數字信息，因此不受風流影響，不會產生移位現象，定位精度較高。

4.長江口復式航道航標配布方案

① 航標燈質：對于實體航標，沿進港方向，航道側面標志燈光顏色為左紅右綠。燈質分別按單閃、雙閃、三閃依次交替排列。航道轉彎處用快閃。

②航標平面布置：在航道底邊線外100米處設置航道側面燈浮標，并用虛擬AIS航標標示深水航道底邊線。在350米/400米（外段為400米，其余航段為350米）航道底寬邊界上設置虛擬AIS航標，發射性質為航道側面標，設標寬度350米/400米。詳細的航標配布見圖5。

圖5 長江口復式航道航標配布示意圖

四、結語

傳統的視覺航標，如燈塔、浮標和立標等是使用最普遍、數量最多的助航設施，也是基本的助航手段，并且這種狀況將持續很長時間。但是，隨著現代信息技術的發展，航標服務與電子信息技術的結合越來越緊密，助航服務的范圍得到擴展，通過利用先進的通信技術和計算機技術，為船舶提供便捷、高精度的助航服務，是航標現代化的發展方向。本文結合長江口復式航道建設，分析了助航浮標配布的難點，提出了“虛實集合”的航標配布策略和詳細的航標布設方案，以供同行在以后的類似工程建設中參考。

參考文獻：

［1]吳明華.長江口深水航道治理:目標12.5米［J].中國遠洋航務,2006(11):10-11.

［2]馮嶸,葛智杰,孫一.基于AIS系統虛擬航標的海圖表示及航海應用［J].天津航海,2014(4):11-11.

［3]譚智禮.AIS在VTS中的應用［J].廣西大學學報:哲學社會科學版,2008,30(s2):163-164.