整治工程施工期航標配布方案研究

蔣承超 馬騰飛 楊明杰 吳家淳 魯子愛

摘 要：針對通航河流中整治工程施工期的航標配布問題，以長江干流某水道二相鄰新建護岸工程為例，通過分析工程施工對所在河段航道通航條件的影響，結(jié)合當前航標配布經(jīng)驗，以視覺航標為載體，提出了兩種配布方案：整體式配布和分離式配布。比較了兩種方案的優(yōu)缺點和可操作性，得出分離式配布方案相對更優(yōu)，并在該方案的基礎(chǔ)上，分析了虛擬航標在整治工程施工期航標配布中的設(shè)置特點和設(shè)計思路。應用虛擬航標可使標示施工水域的專用航標配布范圍縮小，降低對船舶通航的影響，改善工程河段通航環(huán)境，對在特殊河段中修建整治工程尤其具有積極意義。

關(guān)鍵詞 ：整治工程;施工期;航標配布;虛擬航標

在水流條件復雜或航行困難的河段，為穩(wěn)定、控制和調(diào)整水流結(jié)構(gòu)，使船舶順利安全通行，常采用整治工程改善航道條件。隨著《長江流域綜合規(guī)劃（2012～2030年）》、《長江干線“十三五”航道治理建設(shè)規(guī)劃》等文件中規(guī)劃的整治項目相繼實施，我國以長、珠二江為首的水運通道的維護尺度正逐步提高，船舶流量與噸位亦不斷增大。而在通航河流中修建整治工程，為保障航道通航安全，工程開工前須對工程施工期航標配布方案進行研究。

目前關(guān)于涉水工程航標配布的研究成果集中于橋區(qū)河段，且偏重橋梁營運期，整治工程施工期的成果相對較少[1-4]。而實際項目中雖已有較多臨河工程施工期專用航標設(shè)置方案的設(shè)計成果，但往往制約于當前行船習慣，對助航系統(tǒng)智能化新技術(shù)[5-6]的探討略顯不足。本文以長江干流某水道二臨近新建護岸工程為例，通過分析工程施工對所在河段航道布置、航標配布、船舶通航、相鄰水工設(shè)施等的影響，結(jié)合已建工程施工期航標配布經(jīng)驗，提出了兩種航標配布方案，并分析了虛擬航標在整治工程施工期航標配布中的應用思路，具有一定的實用價值，供國內(nèi)同仁參考。

1 工程概況

工程位于長江干流某水道左岸，由兩處相距約600m的新建護岸工程DH1和DH2組成（見圖1）。工程采用平順護岸型式，包括水上護坡工程和水下護腳工程，施工期（枯水期）施工區(qū)域占用通航水域的工程為水下護腳工程（見表1）。

工程水下拋石采用拋石定位船和運石船組合的方式進行施工，作業(yè)順序為：拋石定位船定位→運石船滿載靠檔→塊石拋投→運石船空載駛離。拋石定位船（長40～48m、寬8～10m）船身垂直水流方向駐位，在船體迎水側(cè)及背水側(cè)分別用兩根錨呈八字形斜拉固定，根據(jù)工程河段的水流條件、通航環(huán)境及同類工程施工經(jīng)驗，其艏、艉錨拋錨點與船舶艏艉間的橫縱向距離均控制在50m以內(nèi)。因此，當拋石定位船的船身和船艉均位于拋石區(qū)最外緣時，其錨纜占用的水域范圍在順水流方向上的最大有效長度為50m+10m=60m、在垂直水流方向上的最大有效寬度為50m。

2 工程施工對航道通航條件影響分析

2.1? 對航道布置的影響

整治工程的施工水域范圍包括：工程平面布置占用水域+施工船舶定位作業(yè)占用水域。由圖1可知，DH1和DH2兩處工程均未伸入現(xiàn)行航道水域，其距航道左側(cè)界限的最小距離分別約86m、147m。施工船舶定位作業(yè)占用水域范圍前文已說明，故兩處工程的施工水域距航道左側(cè)界限的最小距離分別36m、97m，其對現(xiàn)行航道布置基本無不利影響，工程施工時無需調(diào)整航道。

2.2? 對航標配布的影響

由圖1可知，工程河段現(xiàn)行航道所設(shè)航標均位于兩處工程的施工水域外，相對較近的航標為2#黑浮，其距施工水域邊界的最小距離約65m，因此工程施工對該河段航標的設(shè)置、維護及功能發(fā)揮基本無不利影響，設(shè)計施工期航標配布方案時可不考慮對已設(shè)航標進行調(diào)整。

2.3? 對船舶通航的影響

DH1和DH2兩處工程的施工水域雖均與現(xiàn)行航道相距一定距離，但實際中社會船舶常常從自身經(jīng)濟角度出發(fā)，在滿足吃水要求的前提下多行駛于航道外側(cè)。由工程河段枯水期某高峰時段的船舶航跡線圖可知（見圖2），現(xiàn)場船舶密度較大，施工水域占用了部分上行船舶的習慣航路。因此，兩處工程施工對該河段船舶通航會產(chǎn)生一定的不利影響，施工期配布航標時應適當加大設(shè)標密度（尤其是工程下游迎船側(cè)），合理地標示出施工水域范圍，以提醒行駛于習慣航路的上行船舶提前調(diào)整航向，勿入施工水域。

2.4? 對相鄰水工設(shè)施的影響

整治工程施工期配布航標時，還需考慮與已設(shè)專用航標的統(tǒng)一、協(xié)調(diào)。DH1和DH2兩處工程上下游2km范圍內(nèi)均無已建、在建的橋梁、碼頭、取水口等水工設(shè)施，因此該二工程施工期配布航標時，可不考慮對其他已設(shè)專用航標的影響。

3 工程施工期航標配布方案

根據(jù)兩處工程施工對航道通航條件影響的分析成果，可采用設(shè)置專用航標標示施工水域，對過往船舶進行提醒，防止除施工船舶外的其他船舶進入施工水域，以達到保護工程施工及過往船舶安全的目的。依據(jù)相關(guān)法律、規(guī)范、標準，結(jié)合已建工程施工期航標配布經(jīng)驗，并借鑒相關(guān)研究成果，下面列舉兩種整治工程施工期航標配布方案：整體式配布、分離式配布。

3.1 整體式配布

DH1和DH2兩處工程均為新建護岸工程，施工工藝相同且距離相對較近，工程施工水域除局部區(qū)域略彎曲外整體順直，故可視為一個整體進行航標配布設(shè)計。根據(jù)工程河段特點，設(shè)置的專用航標采用長江干線通用的10m鋼質(zhì)標志船（以下簡稱為“施工專用浮”），標體顏色為檸檬黃，燈光信號顏色為黃色，燈質(zhì)采用單號單閃，雙號雙閃。

專用航標與施工水域邊界的橫向距離，目前多根據(jù)工程河段的具體情況確定，以長江下游干線為例，若施工水域與航道邊線相距較遠，專用航標與施工水域邊界的橫向距離多設(shè)置為50m;若相距較近，則需根據(jù)施工水域與航道邊線的位置關(guān)系確定合適距離，且需滿足相鄰航標連線能夠正確標示出施工水域范圍的要求。因此，整體式配布的具體設(shè)置方案為：DH1工程施工水域上游端近航道側(cè)上游100m、下游端近航道側(cè)下游240m（即兩護岸工程中間位置）各設(shè)置1座施工專用浮，中部合適位置另設(shè)置2座施工專用浮;DH2工程施工水域下游端近航道側(cè)下游200m、100m各設(shè)置1座施工專用浮（二者的橫向間距為130m）。6座專用航標自下而上依次命名為DH施1#至6#專用浮（見圖3），專用航標與航道、施工水域的位置關(guān)系見表2（航標位置坐標略，下同）。

3.2? 分離式配布

分離式配布即將DH1和DH2視為兩個獨立的工程進行航標配布設(shè)計，具體的設(shè)置方案為（采用的航標器材、燈質(zhì)等與整體式配布相同）：DH2工程施工水域上游端近航道側(cè)上游50m設(shè)置1座施工專用浮、下游端近航道側(cè)下游200m、100m各設(shè)置1座施工專用浮（二者的橫向間距為130m）;DH1工程施工水域上游端近航道側(cè)上游100m、下游端近航道側(cè)下游200m各設(shè)置1座施工專用浮，中部合適位置另設(shè)置2座施工專用浮。7座專用航標自下而上依次命名為DH2施1#至3#專用浮、DH1施1#至4#專用浮（見圖4），專用航標與航道、施工水域的位置關(guān)系見表3。

3.3 方案對比

兩種方案的優(yōu)缺點和可操作性的對比情況見表4。經(jīng)分析可知，分離式配布方案雖比整體式多設(shè)置一個專用航標，但能夠更清晰地標示出兩處工程的施工水域范圍，社會船舶誤入的風險更低，因此相對更優(yōu)（該方案已在實際工程中采用）。

3.4? 虛擬航標在整治工程施工期航標配布中的應用思路

虛擬航標指由主管部門發(fā)布的不存在實體但可被助導航系統(tǒng)顯示的數(shù)字化助航標識，具有設(shè)置成本低且速度快、導航精確度高、不占用航道資源等優(yōu)點，是未來我國內(nèi)河航道信息化發(fā)展過程中應用的關(guān)鍵技術(shù)[7-8]。

虛擬航標由AIS基站發(fā)出信號并在船載設(shè)備上顯示，無論白天或黑夜，船舶駕駛員均可在駛?cè)牍こ毯佣吻鞍l(fā)現(xiàn)專用航標位置并提前調(diào)整航行路線，故應用虛擬航標技術(shù)可縮小標示施工水域的專用航標的配布范圍，降低對船舶通航的影響，改善工程河段通航環(huán)境，這對在彎曲、狹窄等特殊河段中建設(shè)或加固整治工程尤其具有積極意義。以本文分離式配布方案為例，使用虛擬航標技術(shù)后，相應的視覺專用航標均可撤去并設(shè)置為虛擬專用航標，DH2工程施工期的專用航標位置可作如下調(diào)整：DH2施1#專用浮和DH2施2#專用浮分別向上游移動100m設(shè)置，DH2施3#專用浮向下游移動50m設(shè)置;DH1工程的4座施工專用航標與施工水域邊界的距離也可分別根據(jù)實際情況適當減小。而對于內(nèi)河航道虛擬航標的符號顯示問題，我國目前尚未形成統(tǒng)一的規(guī)范。宋成果等[9]借鑒當前相關(guān)國際組織和國內(nèi)外機構(gòu)對海區(qū)虛擬航標顯示符號標準化的研究思路，通過分析我國內(nèi)河不同航標虛擬化的適應性，劃分了我國內(nèi)河虛擬航標種類，提出了各虛擬航標顯示符號標準，并對應提出各虛擬航標的顯示方法，且推薦使用“圓形標識”顯示符號，其中虛擬專用航標的顯示符號圖例如圖5所示。本文認同并建議相關(guān)主管部門采納該符號圖例，以供整治工程施工期配布虛擬航標時使用。

虛擬航標目前在我國內(nèi)河還未普及，未形成廣泛的行船習慣，在內(nèi)河航道中大范圍應用虛擬航標需要一個過渡期。針對通航河流中整治工程施工期的航標配布問題，過渡期內(nèi)可在關(guān)鍵位置（如工程上下游迎船側(cè)）設(shè)置視覺專用航標，在其他合適位置設(shè)置虛擬專用航標。此外，主管部門應加強虛擬航標位置坐標的通告和相關(guān)技術(shù)的宣傳，施工單位應進一步完善施工水域的警戒工作，以避免社會船只誤入施工水域，保障通航水域安全。

4結(jié)論

（1）為合理標示出整治工程施工水域范圍，保障工程河段通航安全，需設(shè)計工程施工期航標配布方案。本文以實際工程為例，提出了兩種工程施工期航標配布方案，并作對比分析;分離式配布方案能夠更清晰地標示出施工水域范圍，社會船舶誤入風險更低，相對更優(yōu)。

（2）應用虛擬航標可縮小標示整治工程施工水域的專用航標配布范圍，降低對船舶通航的影響，改善工程河段通航環(huán)境，對在彎曲、狹窄等特殊河段中修建整治工程尤其具有積極意義，但在內(nèi)河航道中大范圍應用虛擬航標需要一個過渡期，過渡期內(nèi)可在關(guān)鍵位置設(shè)置視覺專用航標，在其他合適位置設(shè)置虛擬專用航標，并加強相關(guān)的通告、宣傳、警戒等工作。

（3）針對虛擬專用航標與施工水域的橫縱向距離問題，本文僅作了初步探討，下一步應根據(jù)不同河段的具體特點對該問題進行深入研究。

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基金項目： 安徽省高校自然科學研究重點項目（KJ2019A1279）;皖江工學院校級科研項目（WG19028ZD、WG19029）