京杭運河船舶通航尺度的條款修訂分析

高 嵩， 駱 義

(交通運輸部水運科學研究院，北京 100088)

2017年5月，《交通運輸部關于修訂〈京杭運河通航管理辦法(試行)〉的通知》[1]發布實施，旨在改善京杭運河各航段的航道及船閘條件，提升管理能力，契合船舶大型化發展趨勢，優化水運供需關系，修訂了《京杭運河通航管理辦法(試行)》(以下簡稱《辦法》)中的船舶通航尺度。鑒于此，研究結合京杭大運河通航實際情況[2]，針對尺度條款的修訂內容，分析政策背景及修訂必要性、理論層的尺度限值、實踐層的尺度修訂等方面內容，進一步詮釋《辦法》修訂的內涵。

1 政策背景及修訂必要性

京杭運河是我國內河航道等級最高、渠化程度最好和水上設施最為完善的人工航道，也是北煤南運和南水北調的重要水上通道。多年來，為充分發揮其“占地少、運能大、能耗低、污染小”的比較優勢,于2003年交通運輸部啟動“京杭運河船型標準化示范工程”，通過法律、經濟和行政手段，推動掛槳機船、水泥船退出市場，并向社會公布標準船型送審圖紙，推進船舶技術的更新與提高。[3]2005年,交通運輸部發布《京杭運河運輸船舶標準船型主尺度系列》，將船型標準化工作調整為采取主尺度系列形式，以強制性指標推進船舶運力結構調整。[4]然而，水上運輸的快速增長與航道通過能力的嚴重不足，船舶無序的大型化發展與航道尺度不相適應性等問題日益顯現[5]，加之季節性水位的變化影響與通航設施的瓶頸制約，京杭運河出現堵航頻次加大、堵航時間延長和受堵船舶增多等問題，直接危及長三角地區的電煤運輸及能源供應，給經濟社會發展帶來負面效應。為此，2005年國務院做出關于及早解決京杭運河堵航問題的重要批示，2006年8月,交通運輸部出臺了《辦法》，以便規范運河船舶航行秩序，提高航道和船閘通航效率，保障水域航行安全。

然而，伴隨多年來大運河通航條件日趨優化，船舶標準化工作理念日益深化，水運市場訴求日漸細化，已然催動流域內經濟發展狀況、產業布局導向及運輸需求格局的深層次變化，《辦法》的時代內涵亦將更替。

1.1 通航環境逐步優化，疏堵已非主要矛盾

2006年前，京杭運河船舶流量過大，堵航頻發，僅2003年和2004年兩年就發生8 h以上堵航92次，為此出臺《辦法》限制船舶尺度來降低轄區船舶流量。此后，京杭運河航道不斷升級改造、挖潛疏浚，復線和三線船閘大規模投入使用，碼頭裝卸條件大為改善，航道通過能力大幅提升。同時，隨著船型標準化工作有序推進，大量小噸位過閘船、老舊運輸船等非適航船舶退出市場，船舶航行密度得以明顯下降。目前，沿線各省因船舶流量過大而導致的長時間、大范圍堵航問題已得到基本解決，《辦法》有關限制船舶通航尺度的疏堵初衷已基本實現。[2]

1.2 執行標準有?，F狀，尺度突破已成常態

1) 2012年交通運輸部發布實施了《京杭運河、淮河水系過閘運輸船舶標準船型主尺度系列》[6]，其中尺度標準已遠超《辦法》所限；此外，按照《內河通航標準》[7]計算的京杭運河各等級航道允許通航的最大船舶尺度，也有悖于《辦法》規定，原《辦法》已成為制約船型發展的關鍵因素。

2) 對標《辦法》中船長尺度情況，統計至2016年底，在京杭運河航行且船長>45 m的江蘇、浙江、山東籍船舶共計18 130艘(見圖1，根據各省交通部門提供數據整理)，可知各地已全面突破《辦法》中三級航段單船總長≤45 m的要求。此外，船舶大型化態勢明顯，三省船長>65 m的船舶保有量共計2 184艘，也已然難以滿足《辦法》中二級航段單船總長≤67.6 m的要求。[2]

1.3 航運市場轉型升級，新興運輸需求驅動

京杭運河主要以運輸礦建材料、煤炭等低附加值的大宗散貨為主。隨著經濟增速放緩和嚴苛環保政策出臺，運輸結構發生轉變，地方政府也積極倡導向內河集裝箱、滾裝運輸業態轉型。[8]日前，江海直達已成為運輸組織方式創新驅動發展的主要抓手，國家相關部門已強化總體工作部署，內河集裝箱已涉獵無錫—洋山、嘉興—洋山等特定航線[9]，商品車滾裝船至舟山航線也有望開辟。考慮集裝箱船和滾裝船都屬于布置型船舶，其尺度取決于集裝箱或車輛在艙室內的排列方式，尤其是船高受跨河橋梁凈空的限制；船寬受碼頭裝卸橋吊外伸距和船閘的限制；吃水受航道條件和季節性水位變化的限制；通過適當增加船長，能夠提供更多優質的布置方案。因此,突破《辦法》的通航尺度，將有助于水運市場轉型需求，更好地服務地方經濟發展。

綜上可見，《辦法》已不局限于排堵保暢，還應關注船舶通航和水運市場的需求與導向，特別是船舶尺度尚未放寬的限制問題。對此，交通運輸部海事局根據京杭運河現有標準船型主尺度系列的實際情況，結合航道、港口(碼頭)、橋梁、船閘、裝卸工具等設施現狀，對原《辦法》第五條作出修訂，見表1。

表1 修訂尺度 m

2 理論層的尺度限值分析

京杭運河北起北京，南迄杭州，全長1 747 km。其中通航河段，山東濟寧至浙江杭州887 km，山東、江蘇、浙江境內里程分別為172 km、617 km、98 km，二級、三級、四級、五級航道里程分別為404 km、302.9 km、165.8 km、14.7 km。研究針對上述通航河段，主要依據《內河通航標準》的船舶限制尺度及計算方法，經復核各段航道通航尺度現狀后，確定了船長、船寬、吃水等基本計算尺度見表2。

表2 京杭運河現有通航限制條件計算尺度

2.1 船舶總長的限制

船舶總長主要取決于航道曲率半徑的限制，目前尚無理論計算公式，通常依據經驗或實船試驗來確定。根據《內河通航標準》的規定，航道曲率半徑R≥4L(L為船舶總長)[7]，計算得到京杭運河船舶的最大船長允許值見表3。

值得關注的是國外典型的內河航道R≥3L，且平均比值約為2[5]，船舶仍能保證航行安全，加之船舶技術性能的不斷提高，反襯出我國船長限制標準尚有放寬的裕度空間。

表3 京杭運河船舶理論最大船長允許值 m

2.2 船舶總寬的限制

《內河通航標準》給出了天然和渠化河流航道寬度計算方法，其中雙線航道寬度計算[7]為

B2=BFd+BFu+d1+d2+C

(1)

式(1)中:BFd和BFu分別為下行船和上行船的航跡帶寬度；d1+d2+C為安全距離之和，通常取0.67～0.80倍上行/下行船舶航跡帶寬度。

假定工況：兩艘相同尺度的船舶相向而行，則公式可簡化為

B2=(2+D)BFj

(2)

式(2)中:D為安全間距倍數，取值0.67～0.80，下標j取d或u。依據《內河通航標準》中航跡帶寬度為

BFj=Bj+Ljsinβ

(3)

得到航道寬度與船寬Bj、船長Lj、航行漂角β(通常取3°)的關系式為

B2=(2+D)·(Bj+Ljsinβ)

(4)

轉化船寬為

Bj=B2/(2+D)-Ljsinβ

(5)

同時，計算船長綜合了理論允許最大值與原《辦法》限定的最大船長，在其區間內差額選值計算，得到對應的允許最大船寬，結果見表4。

表4 京杭運河船舶在不同船長的允許最大船寬

根據計算結果，得到各航段最大船寬允許值的限值區間，其中：二級航道以蘇北段為代表；三級航道通航條件中山東段優于蘇南段，以蘇南段為代表；四級航道以浙江嘉湖段為代表。

由于浙江杭州段通航條件較差，目前僅為五級航道，不作研究對象：

1) 浙江段“十三五”期計劃建設三級航道整治工程，其中杭州段“四改三”34 km和二通道新開挖段26.4 km，航道整治后全線達到三級航道標準。

2) 浙北湖州地區是浙江內河集裝箱運輸的重要集散地，若以杭州城區五級航道航寬限制全線通航船舶，將不利于地區經濟發展和浙北高等級航道水運優勢發揮。

3) 原《辦法》僅對四級及以上航道的通航船舶做出規定。因此，根據浙江實際情況，研究界定在四級航道以上。

此外，船寬還受制于閘寬約束，目前京杭運河全線共有19座主要通航船閘(見表5)，主要集中在長江以北的山東段和蘇北段，浙江段僅1座三堡船閘，位于最南端連通錢塘江，不是影響運河全線通航能力的關鍵要素。同時分析尺度，山東和江蘇船閘最大閘寬為23 m，明顯大于船寬值，船舶過閘可通過合理的排閘調度方案提高閘室利用率，因此閘寬不作為最大船寬取值的限制條件。

表5 京杭運河主要通航船閘基本情況

2.3 最大吃水的限制

《內河通航標準》規定了各等級航道的富余水深，也明確了“船閘門檻最小水深不應小于設計船舶或船隊滿載時最大吃水的1.6倍”。[7]據此得到京杭運河船舶最大吃水允許值見表6。

1) 從通航設施看，船舶吃水主要受航道水深和船閘門檻水深兩方面制約，但結合航運實際經驗，考慮到進船閘時船舶航速較低，最大船舶限制吃水通常指向航道限制吃水。因此，船閘門檻水深一般不作為船舶通航的限制因素。

表6 京杭運河船舶最大吃水允許值 m

2) 從水位變化看，最大吃水還需考慮航道枯水期限制當前京杭運河枯水期低水位通常處于蘇北段6—9月，是農田灌溉所致。按照蘇北運河維護標準，當最低通航水位6 m時，即至少4 m水深是航道的實際深度，其余2 m為河底高程，可計算出淮安船閘以下近年來最低水位5.2 m時的水深是3.2 m，此為水深的限值條件。對適航蘇北段總長90 m的集裝箱船而言，滿載最大吃水為3.6 m，為防止在枯水期發生擱淺事故，建議減載通航。

2.4 凈空高度的限制

船舶水面以上富余凈空高度需結合通航實際計算，即富余凈空高度=通航凈高尺度+船舶吃水-船底骨架高度-集裝箱高度。

1) 從通航凈高尺度看，與橋梁凈高相關。根據《運河通航標準》[10]規定，長三角地區二～四航道等級的水上過河建筑物通航凈高尺度為7 m，對標大運河全線7 m以上凈高橋梁，目前共計342座，占比85.3%(見表7)，相比2006年發布《辦法》前增長13個百分點，但仍有50座非標橋梁存在，主要分布在浙江內河四級航道，但按照浙江段三級航道整治工程計劃，橋梁改建后凈高均為7 m。對于其余河段非標橋梁，或因沉降略微下降高度或可通過其他航道繞行，因此運河全線通航凈高以7 m為限。

表7 京杭運河各段橋梁凈高情況

2) 從船底骨架看，根據《鋼質內河船舶建造規范(2016年)》規定，可以設計成雙層底或單底：若是雙層底，最小高度為0.7 m；若是單底，最小高度為0.4 m。從集裝箱規格看，目前市場上一般有兩種尺度，分為標箱(高2.591 m)和高箱(高2.896 m)。據此，討論業界關注焦點——內河船舶裝載3層集裝箱通航的可行性，首先討論凈空富余高度與吃水關系，見圖2?？梢?，雙層底船裝載3層標箱工況、吃水>1.5 m時可通行，裝載3層高箱工況、吃水>2.4 m時可通行。然而，吃水1.1 m相當于裝載空箱工況，說明船舶壓載亦可裝載3層箱通行跨河橋梁。但是結合航運實際需考慮:一方面集裝箱載貨多樣性，重量經常性達不到設計最大標準，導致吃水小于滿載設計吃水，水面以上高度會大于設計值。另一方面船舶上層建筑高度較低，箱頂離上層建筑頂面落差較大而影響穩性，特別是因綁扎而帶來人員不安全因素。因此，出于安全考慮，集裝箱不宜裝載3層。

3) 從水位變化看，凈空高度還需考慮航道汛期的影響，目前京杭運河汛期高水位一般在蘇南運河4—6月，大部分是暴雨所致，其他河段很難達到最高通航水位。按照運河警戒水位4.3 m對應的7 m凈空高度分析，可知蘇南段常州段鐘樓閘下游水位曾經達到5.2 m時的凈空高度應為6.1 m，此為凈高的限值條件。

據此，分析雙層底船裝載2層標箱工況下的船舶富余凈空高度見表8。需要說明，橋梁凈空高度一般指高水位狀態，汛期作為高水位的極端狀態，雖然發生概率較小，但仍能夠保證2層集裝箱裝載工況下的1.3 m富余尺度，同理空載2層高箱的最小富余尺度0.7 m。因此，2層箱能夠滿足各種裝載工況下的通航條件。

3 實踐層的尺度修訂分析

運河通航現實條件允許的最大理論尺度(總長、總寬)遠高于《辦法》修訂尺度，說明理論尺度僅能作為上限原則，主尺度全面放寬尚不具備現實土壤。

表8 蘇南段船舶凈空高度分析 m

3.1 尺度放寬的制約要素

內河船舶大型化是發展趨勢，但需科學認識實際操作層面的制約因素，從而倒逼尺度放寬。

3.1.1水上交通安全

例2015年發布實施了《江蘇省內河干線航道通航管理規定》將船舶尺度進行放寬，并采用重點跟蹤服務，由電子全程維護、導航+海巡艇定點維護方式，基本保障安全暢通，然而在進港靠泊過程中，險情仍時有發生，表現為放寬尺度過大，對交通安全的影響壓力陡增，難以保證安全,特別是與?；愤\輸船舶交匯，產生碰撞愈加危險。

3.1.2船閘效率

目前，京杭運河全線船閘通航建設標準為長230 m、寬23 m，按原《辦法》45 m長與10.8 m寬的船型，一閘可排放10艘。若推行過大尺度船型，閘室面積將無法得到有效利用，對過閘效率產生一定影響。

3.1.3應急救援

就目前江蘇鎮江段救援反映情況，船舶最大總長放寬到58 m，在該尺度下的船舶如遇擱淺、沉船，打撈船的調集將十分困難，救援效率也會遇到瓶頸，導致大起吊能力船舶，受橋梁高度限制無法進入運河，小打撈能力船舶救援時效低下，可見船舶總長過于放寬，應急救撈難以保證快速搶通。

3.1.4航道暢通

全面放開船長尺度，船舶調頭勢必十分困難，必然影響其他船舶正常航行，引起航道堵塞。航道標準尚未完全到位，并由于拆遷、資金等原因，沿線仍有少數橋梁未達標，局部水域水下存在一些淺點。諸多航道碼頭按照45 m設計，岸線資源有限，靠泊困難，影響通航效率，甚至堵航。

綜上所述，在堅持以市場經濟高效發展為需求導向的同時，要密切考量通航主客體在運營管控層面的現實壓力，表明船舶主尺度尚且不能按照理論分析值全面放寬。

3.2 尺度修訂的合理區間

研究以船舶最大理論尺度為上限值，預留10%～20%的富余長度后確定船舶總長允許區間，同時結合2017年交通運輸部推薦的江海直達集裝箱船(見表9)[9]，充分考慮尺度適應性問題，確定允許最大船長，進而計算0.67～0.80倍航跡帶安全間距為理論允許船寬區間，見表10。

表9 京杭運河通航的江海直達推薦船型

表10 京杭運河船舶通航尺度修訂分析 m

綜上分析，船型尺度在考慮交通安全、過閘效率、應急救援、航道暢通等方面的現實條件影響下，無法針對所有船舶類型進行尺度放寬；同時，隨著水運業供給側結構性改革，對專業化、集約化船舶有更大體量的運輸需要，服務于新興業態發展有更深層次的訴求，因此尺度放寬界定為集裝箱船、滾裝船和江海直達船，意在先行先導，優勢驅動。

4 結束語

針對2017年發布《京杭運河通航管理辦法(試行)》(重新發布)有關船舶通航尺度條款的修訂內容，分析了大運河水運的宏觀形勢變化和市場需求導向，討論了政策初衷有關疏堵問題已經基本解決，需將發展視角轉向船舶主尺度突破標準的常態化與新興運輸的體量化。據此，基于主要等級航道通航技術現狀，依據相關通航管理標準，從理論層面延拓修訂內容，分析船舶總長、總寬、吃水及凈高等尺度限值，從實踐層面討論尺度放寬的制約要素與合理區間，同時兼顧江海直達新興業態的發展，最終明確通航尺度條款的修訂內涵，為本《辦法》修訂背景作詮釋，亦為船型標準研究、市場運力管控及行業政策制定作保障。