綠色低碳理念下船閘運營管理措施研究

張 坤，朱增偉，杜曉嘯

(江蘇省泰州引江河管理處，江蘇 泰州 225300)

0 引言

在經濟迅速發展的時代背景下，我國資源消耗程度逐漸增加。由于資源利用率較低，對環境造成的影響較大，自然災害問題發生頻率連年增加[1]。為了改善資源消耗問題，提出了綠色低碳理念，嘗試創造環境友好型社會。內河運輸作為一種不占用土地資源的運輸方式，產生的污染較少，是低碳運輸的首要選擇對象。然而，隨著內河水運行業的迅速發展，船舶過閘擁擠問題越來越嚴重，導致水運的優勢逐漸下降[2]。目前，關于船閘運營管理方法的研究不多，缺少效能和養護等方面的深入研究，提出的管理策略可靠性薄弱[3]。本文嘗試識別船閘運營綠色低碳因子，構建船閘運營期能效模型，分析船閘運營能耗情況，根據分析結果，提出更為可靠的船閘運營管理策略。

1 綠色低碳理念下船閘運營管理必要性分析

1.1 綠色低碳理念下船閘運營管理對水運的積極影響

雖然內河水運對環境造成的污染較小，但是隨著船只數量的增加，運輸空間越來越小，少量的排放物積累起來，對環境造成的污染不容小覷[4]。如果內河遭受污染，大量水資源陷入危機，不僅是灌溉用水，人們的飲用水也會受到一定影響，嚴重打破了人與自然和諧相處的局面。綠色低碳理念的提出，有助于船閘運營管理策略的改善。該項理念是從生態保護角度出發，通過分析節能減排情況，結合水運資源，擬定合理的船閘運營管理方案。與傳統船閘運營方案相比，該管理方案應用下出現內河環境嚴重污染的情況較少，充分利用船閘空間和內河資源，以更低的能耗，完成貨物的運輸，并且河運交通工具作業產生沖突的頻率會有所下降。綜合多個方面的對比分析可知，綠色低碳理念下船閘運營管理對水運發展有著積極影響。所以，在接下來的船閘運營管理研究中，需要將綠色低碳理念作為前提條件。

1.2 船閘運營管理必要性分析

目前，因船只數量較多，大大提高了船閘通過量，導致閘區位置運行能耗大幅度增加。該問題的產生，與綠色低碳發展理念不符[5]。為了解決此類問題，必須更好地規劃船閘運行經濟效益，提出較為可靠的船閘運營管理策略。所謂船閘運營管理，指的是以遠調站為起點，以船舶出閘作為終點，采取的科學有效指揮管理策略。一般情況下，船舶過閘需要7個管理部門共同完成，如果工作銜接出現問題，或者操作產生沖突，可能加大船舶能耗，同時埋藏著安全威脅。由于當前對于船舶過閘協調管理工作尚不成熟。所以，采取船閘運營管理具有一定必要性。

2 船閘運營綠色低碳因子識別與分析

2.1 船閘運營管理內容

船閘運營管理的目的在于減少船舶過閘時間，為船舶前行和船閘作業創造安全環境，盡可能提高船閘作業有序性，從而達到改善船閘過閘服務現狀的目的。關于管理內容的設置，主要分為6個模塊。①在遠調站對船舶采取管制。②安排船舶登記，按照管理規定有序交費。③分隊排序，按照先后順序安排船舶排隊進入過閘區域，有序排列等待出閘。④根據現場實際情況，組合過閘船舶，使其得以最大限度通過船閘。⑤根據船舶通過船閘的時間，控制現場前進次序，從而避免現場進閘秩序混亂。⑥考慮到出閘口寬度有限，所以仍需控制秩序，使得船舶按照一定次序從出口有序航行。

2.2 船閘運營過程中產生的能耗

1)船閘運行期間產生的能耗。此部分能耗受附屬設施和船閘過閘設施影響，消耗的主要能源類型有汽油、柴油、電力。這些能源消耗容易受多種因素影響，除了操作技術以外，還受結構性因素和管理因素影響。其中，結構性影響因素以能源消耗結構、作業設備類型為主，合理選取節能設備顯得尤為重要，并且需要根據附屬設施的需求來配置。然而，當前附屬設施較為齊全，包括洗浴、給排水、餐飲、建筑物、空調等，這些設施作業會消耗較多能源，并且缺少低碳節能的思考，所以能源消耗問題較為突出。從技術層面來看，船閘能源消耗引發環境問題主要體現在信息化技術及節能減排技術的應用情況，雖然當前采取了一些節能技術，引入現代化信息分析及操作方法，但是優化技術方案后，船閘電網處產生的諧波電流明顯變大，導致電網污染問題的產生，并且對設備使用壽命造成了較大威脅。為了解決此類問題，需要運用諧波濾波器來控制諧波電流，目前已經將該方案投入使用。從管理層面來看，綠色低碳發展離不開節能政策，同時還需要幫助船閘管理人員加深對綠色低碳的理解，形成節能管理思想。實際工作開展期間，各個部門相互配合，提升船閘運營能效，盡可能減少船閘故障的產生。

2)船閘維修養護產生的能耗。該類型能耗分為兩部分，分別是定期檢修能耗、日常養護能耗。相比之下，定期檢修消耗的能源更多一些。如閘閥門檢修、船閘水工修補等。目前，為了減少維修養護能耗，以日常養護作為重點開展工作，使得船閘問題產生頻率得以下降，在此情況下延長檢修周期，有助于能耗控制。

2.3 相關影響因素

2.3.1 水環境污染源

1)定期檢修船閘工作開展中生成的污水，污水排放到水環境中，對其造成影響。

2)生活污水排放。

3)船舶過閘期間產生的含油廢水，船舶人員排放的生活污水。

2.3.2 噪聲污染源

引航道船舶航行期間產生的噪音，同時位于閘區的船舶也會發出一些噪聲，對周圍居民生活造成了影響。

2.3.3 大氣污染源

該影響因素的產生來自兩個方面，其中一個方面是船閘運營期間，船舶在引航道和閘區活動時產生的尾氣，例如CO、煙塵顆粒等，這些尾氣均會對大氣環境造成污染。另外一個方面是船閘檢修期間產生的揚塵，例如，沙石堆砌、檢修物料運輸等多個環節，都會伴隨著一定揚塵，容易對大氣環境造成較大影響。

2.3.4 固體廢棄物污染源

船閘檢修施工期間產生的固體廢棄物，在安置不合理的情況下，對周圍環境影響較大，部分區域出現二次污染情況。其中，固體廢棄物類型主要包括施工生活垃圾、拆除固體垃圾等。除此之外，船閘管理及其基層工作人員在開展工作中也會產生一些生活垃圾。

3 船閘運營期能效模型的構建

3.1 船閘運行能效指數及模型

船閘運行能耗計算公式如下：

Ey=Eg+Ef+Ez

(1)

式(1)中，Eg代表過閘船舶控制系統中各類設備消耗的能量；Ef代表過閘期間附屬設施消耗的能量；Ez代表照明消耗的能量。

1)Eg設備消耗能量計算。該部分能耗分為兩部分，其中一部分為船閘作業自動控制系統和設備作業監控系統消耗的能量(以年均能量作為參數)，以電能消耗為主，采用系數折算方法，可以得到設備作業的碳排放量。另外一部分能源的消耗為船閘啟閉機械控制消耗的能量。

2)Ef附屬設施消耗能量計算。綜合考慮3個區域能耗，根據設備種類、作業功率、作業時間等參數，計算得到年均消耗能量。其中，涉及到的區域包括生活區、辦公區、服務配套區。計算每一臺設備年均消耗能量，累加到一起，形成總能耗計算結果。

3)Ez船閘區照明能耗計算。以不同種類光源作為統計對象，通過計算每一種光源類型照明燈消耗能源結果，將其累加到一起，形成總照明能耗。

關于船閘運行能效指數模型的構建，以1萬t船舶通過量為標準，統計船閘運營達到標準時產生的能耗，該結果就是運行能效指數，模型如下：

(2)

式(2)中，Ey代表船閘運營期間消耗能源，單位t；ey代表船閘運行能效指數，指的是萬噸船舶通過量條件下的標準煤；P代表船舶通過量，單位萬t。

3.2 船閘維修養護能效指數及模型

船閘維修養護工作開展期間，涉及到的能量消耗種類包括施工能量、運輸能量、船閘配件能量，需要合理控制這些能量的輸出，才能夠控制維修養護能耗。以下為能耗模型：

Ew=Em+Et+Ep

(3)

式(3)中，Em代表船閘配件能耗，包括底樞、頂樞、閘門等；Et代表運輸能耗，具體指的是材料運輸過程中消耗的能量；Ep代表施工能耗，包括施工運輸機械作業能耗、施工材料能耗等。

關于養護能效指數模型的構建，以大修周期作為時間段，統計該時間段內船閘通過1萬t后消耗的維修養護能量。計算公式如下：

(4)

式(4)中，ew代表能效指數；Ew代表時間段內維修養護消耗的能量；P代表時間段內船閘通過量，單位萬t。

4 基于能效分析的船閘運營低碳管理措施

4.1 船閘運行低碳管理

嚴格按照空氣質量標準，控制船舶碳排放量，可以要求船舶安裝碳排放檢測裝置，在通過船閘時，讀取該數據信息，如果未能達到標準，采取罰款等處罰措施。另外，加強垃圾回收處理管理，按照垃圾類別不同，采取不同的處理方式，部分垃圾通過處理裝置直接分解，形成對環境影響較小的物質，排放到水中[6]。綜合其他相關指標管理數據，計算船閘運行能效指數，如果在允許范圍之內，則認為當前管理策略符合低碳管理要求，否則需要不斷加強優化[7]。

4.2 船閘維修養護低碳管理

根據維修養護能效指數模型可知，想要加強此方面低碳管理，必須從降低維修養護能耗角度出發，設定管理評價標準，對每一項與能耗相關的工作加強管理。船閘維修養護低碳管理體系如表1所示。

表1 船閘維修養護低碳管理體系

如果單項得分未能達到3分，且總分不足10分的管理評價結果視為不合格，需要重新擬定低碳管理實施策略。

4.3 過閘船舶節能低碳管理

為了實現過閘船舶節能低碳管理，可以借助現代化遠程控制技術，通過采集閘門處船舶過閘實際信息，按照管理標準，發送指揮提示信息，同時船閘機械控制開啟節能模式，根據實際情況自動控制啟閉狀態[8]。其中，指揮提示采用語音播報的方式，借助現場擴音裝置完成現場播放，從而使得船舶有序進入過閘區域。這種方式減少了人力資源的投入，相應的配套設施也可以減少，符合節能低碳管理要求。

5 結語

本文圍繞船閘運營管理問題展開探究，從保護環境角度出發，提出綠色低碳理念的應用研究。通過分析船閘運營資源消耗與利用情況，結合相關影響因素，以提高能源利用率，減少環境污染為目的，提出一些船閘低碳管理措施，可以為船閘低碳管理工作的開展提供可靠依據。