嘉陵江集裝箱運輸船型分析評價

龍炳至

一、嘉陵江航運現狀

1.嘉陵江流域概況。嘉陵江是長江上游左岸最大的支流，總流域面積約16萬km2，干流流域面積約4萬km2，全長約1120km。上游在廣元以上，長約380km，中游在廣元-合川，長約645km，下游在合川-河口，長約95km。上游整個流域環境較差，不便航行；中游河道較為開闊，寬度在70m-400m間，地形較平緩，與渠江和涪江的中下游形成川中盆地，為航運形成有利條件；下游河道經盆東平行嶺谷區，形成峽谷河段，河道較為開闊，水面寬在150m-400m間。

2.航道及船舶現狀。①航道現狀。目前，嘉陵江航道根據航道等級分為五段，分別是：廣元到昭化、昭化到澗溪口、澗溪口到桐子壕、桐子壕到合川和合川到重慶。其中合川到重慶段目前航道維護等級為IV級，隨著草街樞紐的建成以及航道整治的實施，該段航道基本達到III級航道標準，其中兩段的航道維護尺度中航深有所不同，合川至草街航深為3.0米，草街至河口航深為2.0米。②船型現狀。嘉陵江的貨物運輸主要是靠拖駁船隊，長途的運輸方式是吊拖、綁拖及綁吊相結合，短途則是以小噸位機動駁為主。嘉陵江上游以普通的吊拖船隊運輸方式為主，拖輪船型為尖首常規尾型，功率以147kW為主，駁船一般是半倉平頭駁，噸位為90-150噸；下游則是主要以機動駁單船運輸為主，機動駁功率為29-220kW，噸位在50-200t間，大多是縱流型，吃水在0.8m以下。目前，嘉陵江上還沒有集裝箱船在運營。

3.港口發展情況。嘉陵江干流從上游到下游的主要港口有廣元港、南充港和合川港。廣元港位于嘉陵江上游，是嘉陵江第一大港口。根據廣元港規劃，在2030年，港口通過能力將達1471萬噸，集裝箱通過能力達65萬TEU。南充港的貨運區有四個，分別是：嘉順港區、儀隴港區、閬中港區和南部港區。嘉順港區是南充港的中心港區，包括都京、河西、李渡三作業區，主要承擔業務是集裝箱運輸服務，化學工業園區原材料、產成品運輸和散雜貨的中轉運輸。儀隴港區是嘉陵江上的重要化工產品集散港區，有湯家壩和鐘家壩兩個作業區。根據港口建設規劃，2020年港口吞吐量達1574萬噸，2030年達1795萬噸。合川港的主要經營業務是干散貨，本文主要分析集裝箱船型，并且合川港距離嘉陵江下游盡頭較近，此處不討論合川港。

4.貨運情況。根據相關統計，嘉陵江貨運量2016年約1700萬噸，主要貨種是化肥農藥、礦建材料和煤炭等，礦建材料占總運量的32%以上，運輸較繁忙的是廣元附近、南充附近和合川至河口河段。目前，南充及周邊地區集裝箱生成量超過2萬TEU，廣元港腹地的集裝箱生成量約3萬TEU。根據嘉陵江貨運歷史資料統計，礦建材料和煤炭是嘉陵江貨運的主要物資。隨著嘉陵江航道等級的提高和流域附近的經濟加快發展，嘉陵江航道貨運將日益提升。在未來嘉陵江船舶運輸貨物中，糧食、化肥及農藥等仍占大份額，但化工制品、金屬礦石及其他件雜貨等新的水運貨物也將成為嘉陵江未來航運發展的重要支撐。

5.航道規劃。嘉陵江是內河“兩橫一縱十八線高等級航道網”的重要組成之一，是長江上游航運中心“一干兩支”航道支撐體系重要一支。根據2017年重慶“十三五”規劃，加速嘉陵江航道治理。總的來說，嘉陵江全江渠化和整治后，主要通航河段廣元至重慶航道條件會大大改善，航道通過能力也會大大提升，廣元-昭化航道41km達IV級標準，昭化-重慶航道647km達III級標準。

二、嘉陵江集裝箱船型影響因素分析

1.航道。根據嘉陵江流域的規劃，嘉陵江主要通航河段為廣元至重慶。全江渠化以及航道整治后，根據航道等級分為兩段，一是廣元-利澤段545km，航道等級為IV級，二是利澤-河口段138km，航道等級為III級。

2.船閘。嘉陵江渠化工程在廣元至重慶段一共修建16座航電樞紐，每座杭電樞紐都建有過船建筑物。亭子口樞紐的過船建筑物是升船機，亭子口以下15座樞紐的過船建筑物都是船閘。

3.船型方案初始尺度的確定。本文主要對嘉陵江干線的集裝箱運輸船型進行分析，依據嘉陵江航道的規劃，貨源和貨流的分析，以及港口碼頭的情況，本文論證時選取兩條主要航線：廣元-重慶（688km）、南充-重慶（471km），船舶噸級也分為三個，分別為：500噸級（相當于50TEU級）、800噸級和1000噸級（相當于60TEU級）。

①主尺度選取。選擇船舶的垂線間長Lpp、型寬B、吃水T以及主機功率BHP作為設計變量。垂線間長的選取是參考現有集裝箱船型數據，還要綜合考慮航道彎曲半徑以及相關規范等約束條件。嘉陵江航道分為兩個航段，彎曲半徑分別為330m和480m，對本文論證的船型沒有約束。確定垂線間長值時先確定其取值范圍，然后每間隔3m取值，即標準集裝箱長度的一半。型寬的選取也是參考現有數據，還要考慮船閘的寬度和其利用率。嘉陵江廣元-河口航段主要有兩種類型的船閘，寬度分別為16m和23m，航行時又不得不考慮上游亭子口樞紐的升船機，寬度為11.7m。在符合內河通航標準（B≤10m時，富裕寬度應不小于1.0m；B>10m時，富裕寬度應不小于（0.5+0.05B）m）的前提下，針對500噸級船舶，限制最大型寬為10.2m，為船舶和升船機空出1.5m的間隙，此時升船機利用率較高；800噸級船舶相比500噸級較大，相比1000噸級較小，那么800噸級限制最大型寬為10.6m，升船機留出1.1m的富裕寬度；1000噸級船則考慮通過23m寬的船閘，限制最大型寬為12.0m，考慮其與9.6m的船舶并排通過，此時船閘還有1.4m的富裕寬度。每噸級船舶的型寬每間隔1.2m取值，即標準集裝箱寬度的一半。選取吃水主要依據航道限制，參考船型標準。500噸級吃水較小，則考慮廣元-重慶航線；800噸級和1000噸級吃水適中，則考慮南充-重慶航線。

②主機功率選取。為了提高船舶的快速性，每艘船舶采用兩臺主機，主機功率的選取參考現有集裝箱船資料，見表1。

根據以上主尺度以及主機功率的選取，便可初步確定72種可行的船型方案為后面的技術經濟分析提供依據。

三、嘉陵江集裝箱運輸船型分析評價

1.技術指標計算。①型深D。根據以往經驗：B/T的值在3.0左右，但是集裝箱船需要較大的甲板面積，所以該值會更大些，L/B的值在6左右，可以此來初步檢驗船型方案的可行性。本文船型型深則根據小型船舶對干舷的要求來確定，并滿足L/D≤25，B/D≤5的要求，則有干舷比型寬為0.1，當垂線間長介于35米-65米時，干舷比型深為0.21；當垂線間長大于65米時，干舷比型深為0.12。②空船重量LW。空船重量按立方數估算的公式為空船重量系數、垂線間長、型寬、型深的積。根據相關統計資料，500噸級船K為0.16；800噸級船K為0.156。③載箱量Nc。載箱量指實際裝載的集裝箱數量（TEU），載箱量的估算可以通過集裝箱船主尺度的一系列計算公式推導。④排水量 。排水量為空船重量和載重量之和。⑤方形系數CB。依據已有經驗，中小型集裝箱船的方形系數在0.68-0.77之間。⑥航速V。航速的估算采用海軍系數法。

2.經濟指標計算。本節經濟指標計算中采用的數據根據嘉陵江近年規劃資料得來。①船舶造價P。②年往返航次數RIY。RIY計算方式為營運率乘以營運天數比上航次往返時間（天）。③年載箱量ATC。ATC為上水載箱量（TEU）與下水載箱量（TEU）之和乘以年往返航次數。④年往返油耗量OIL。年往返油耗量OIL=年往返航次數RIY×主機臺數×（上水航行時間×燃油消耗率×主機功率+下水航行時間×燃油消耗率×主機功率）。⑤年運輸成本COST。年運輸成本是各項費用之和，其主要包括：燃油費、潤料費、船員工資、折舊費等。

3.推薦適用船型。通過以上計算分析可知，推薦使用船型如下，500噸級船舶選擇廣安-重慶航線，所有500噸級船型方案中，垂線間長為52m、型寬為7.8m、吃水為2.0m的船型方案為最優。800噸級和1000噸級船舶需要的吃水較深，所以選擇南充-重慶航線，其中垂線間長為55m、型寬為8.2m、吃水為2.4m的800噸級船型方案和垂線間長為69m、型寬為9.6m、吃水為2.6m的1000噸級船型方案最優。

4.相關建議。①建議相關部門根據嘉陵江航道特點，加快制定和頒布相應的集裝箱標準船型主尺度系；②出臺相關政策鼓勵和引導嘉陵江航運企業采用標準集裝箱船型船舶從事運輸；③對于新建集裝箱標準船型的船舶，政府為企業提供信用擔保，加快企業貸款造船資金到位，加速航運企業進行船舶更新；④政府可進行主導嘉陵江航運產業基金的建立，加快嘉陵江標準集裝箱船舶的改造，促進嘉陵江航運業的快速發展。

（作者單位：上海海事大學）