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，結合當前航標配布經驗，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缺點和可操作性，得出分離式配布方案相對更優，并在該方案的基礎上，分析了虛擬航標在整治工程施工期航標配布中的設置特點和設計思路。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境，對在特殊河段中修建整治工程尤其具有積極意義。

關鍵詞 ：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，為穩定、控制和調整水流結構，使船舶順利安全通行，常采用整治工程改善航道條件。隨著《長江流域綜合規劃（2012～2030年）》、《長江干線“十三五”航道治理建設規劃》等文件中規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。

目前關于涉水工程航標配布的研究成果集中于橋區河段，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置方案的設計成果，但往往制約于當前行船習慣，對助航系統智能化新技術[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、相鄰水工設施等的影響，結合已建工程施工期航標配布經驗，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，在船體迎水側及背水側分別用兩根錨呈八字形斜拉固定，根據工程河段的水流條件、通航環境及同類工程施工經驗，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。因此，當拋石定位船的船身和船艉均位于拋石區最外緣時，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+施工船舶定位作業占用水域。由圖1可知，DH1和DH2兩處工程均未伸入現行航道水域，其距航道左側界限的最小距離分別約86m、147m。施工船舶定位作業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界限的最小距離分別36m、97m，其對現行航道布置基本無不利影響，工程施工時無需調整航道。

2.2? 對航標配布的影響

由圖1可知，工程河段現行航道所設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置、維護及功能發揮基本無不利影響，設計施工期航標配布方案時可不考慮對已設航標進行調整。

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行航道相距一定距離，但實際中社會船舶常常從自身經濟角度出發，在滿足吃水要求的前提下多行駛于航道外側。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生一定的不利影響，施工期配布航標時應適當加大設標密度（尤其是工程下游迎船側），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整航向，勿入施工水域。

2.4? 對相鄰水工設施的影響

整治工程施工期配布航標時，還需考慮與已設專用航標的統一、協調。DH1和DH2兩處工程上下游2km范圍內均無已建、在建的橋梁、碼頭、取水口等水工設施，因此該二工程施工期配布航標時，可不考慮對其他已設專用航標的影響。

3 工程施工期航標配布方案

根據兩處工程施工對航道通航條件影響的分析成果，可采用設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。依據相關法律、規范、標準，結合已建工程施工期航標配布經驗，并借鑒相關研究成果，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域略彎曲外整體順直，故可視為一個整體進行航標配布設計。根據工程河段特點，設置的專用航標采用長江干線通用的10m鋼質標志船（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置為50m;若相距較近，則需根據施工水域與航道邊線的位置關系確定合適距離，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置方案為：DH1工程施工水域上游端近航道側上游100m、下游端近航道側下游240m（即兩護岸工程中間位置）各設置1座施工專用浮，中部合適位置另設置2座施工專用浮;DH2工程施工水域下游端近航道側下游200m、100m各設置1座施工專用?。ǘ叩臋M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?。ㄒ妶D3），專用航標與航道、施工水域的位置關系見表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計，具體的設置方案為（采用的航標器材、燈質等與整體式配布相同）：DH2工程施工水域上游端近航道側上游50m設置1座施工專用浮、下游端近航道側下游200m、100m各設置1座施工專用?。ǘ叩臋M向間距為130m）;DH1工程施工水域上游端近航道側上游100m、下游端近航道側下游200m各設置1座施工專用浮，中部合適位置另設置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?。ㄒ妶D4），專用航標與航道、施工水域的位置關系見表3。

3.3 方案對比

兩種方案的優缺點和可操作性的對比情況見表4。經分析可知，分離式配布方案雖比整體式多設置一個專用航標，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（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布的不存在實體但可被助導航系統顯示的數字化助航標識，具有設置成本低且速度快、導航精確度高、不占用航道資源等優點，是未來我國內河航道信息化發展過程中應用的關鍵技術[7-8]。

虛擬航標由AIS基站發出信號并在船載設備上顯示，無論白天或黑夜，船舶駕駛員均可在駛入工程河段前發現專用航標位置并提前調整航行路線，故應用虛擬航標技術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境，這對在彎曲、狹窄等特殊河段中建設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，使用虛擬航標技術后，相應的視覺專用航標均可撤去并設置為虛擬專用航標，DH2工程施工期的專用航標位置可作如下調整：DH2施1#專用浮和DH2施2#專用浮分別向上游移動100m設置，DH2施3#專用浮向下游移動50m設置;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實際情況適當減小。而對于內河航道虛擬航標的符號顯示問題，我國目前尚未形成統一的規范。宋成果等[9]借鑒當前相關國際組織和國內外機構對海區虛擬航標顯示符號標準化的研究思路，通過分析我國內河不同航標虛擬化的適應性，劃分了我國內河虛擬航標種類，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河還未普及，未形成廣泛的行船習慣，在內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，過渡期內可在關鍵位置（如工程上下游迎船側）設置視覺專用航標，在其他合適位置設置虛擬專用航標。此外，主管部門應加強虛擬航標位置坐標的通告和相關技術的宣傳，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。

（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，但在內河航道中大范圍應用虛擬航標需要一個過渡期，過渡期內可在關鍵位置設置視覺專用航標，在其他合適位置設置虛擬專用航標，并加強相關的通告、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，下一步應根據不同河段的具體特點對該問題進行深入研究。

參考文獻：

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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）