（交通信息工程及控制专业论文）长江镇江段尹公洲航段单船通过能力研究.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 尹公洲航段具有弯曲、狭窄、船舶流量大、多分汊河口、水流流态紊乱等 特点，决定了整个长江下游船舶的通过能力和航行效率，制约了大型船舶安全 通过尹公洲航段，成为限制长江航运发展的“瓶颈航段 。一旦发生重大水上交 通事故，可能造成航道阻塞，使长江和京杭运河的航运在镇江段被迫中断，造 成十分严重的经济损失和社会影响。 为适应当前航运发展的需要，科学地利用尹公洲航段的通航条件，有必要 对长江尹公洲航段的通航环境与单船通航能力通过进行科学论证，为海事管理 部门对大型单船通过尹公洲航段提供科学监管依据。 本课题主要是通过对尹公洲航段气象条件、水文条件和航道条件的分析， 结合航道的实际特点，建立船舶航行漂移量的数学模型，从理论上计算出尹公 洲航段可通过单船的最大尺度，并应用船舶模拟仿真的方法，与理论计算结果 相对比，从而验证改研究成果具有实践性和普遍性。 本课题共分为五个部分： 一、概述：主要介绍课题的来源与背景、国内外研究现状、研究的目标、 内容和拟解决的关键问题，明确课题研究的方向和总体思路。 二、影响航道通过能力的要素分析：对尹公洲航段的气象条件、水文条件、 航道条件和主要通过船舶的类型和尺度进行分析，为建立船舶航行漂移量数学 模型和船舶航迹带宽度计算提供数据依据。 三、航道通过能力数学模型的建立：根据尹公洲航段的实际特点，建立顺 直航道和弯曲航道船舶漂移量的数学模型，分别计算出不同水位期航道有效宽 度和航道水深对船舶通过能力的限制。、 四、船舶仿真模拟研究：通过不同典型船舶通过尹公洲航段的仿真模拟研 究，在不同的外界条件下试验得到尹公洲航段限制通航的船舶尺度，与理论计 武汉理工大学硕士学位论文 算结果进行对比分析研究，验证该研究成果具有实践应用价值。 五、研究结论：通过理论计算与仿真模拟研究的成果，综合分析船舶在各 种因素的作用下，尹公洲航段可通过的典型海船的最大长度、宽度、吃水及相 应的安全措施。 关键词：尹公洲航段；超大型船舶；单船通过能力；安全措施 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t y i n g o n g z h o uc h a n n e li sc h a r a c t e r i z e db yi t sc u r v i n g , n a r r o w , l a r g et r a f f i cf l o w , m u l t i - b r a n c h i n ge s t u a r i e sa n dd i s o r d e r e ds t a t e ，w h i c hn o to n l yd e c i d e sy a n g t z e r i v e r st r a f f i cc a p a c i t ya n dn a v i g a t i o n a le f f i c i e n c y ，b u ta l s or e s t r i c t st h es a f e t y p a s s i n g o fl a r g e - v e s s e l s ，a n db e c o m e s b o t t l e n e c kc h a n n e l o f r e s t r i c t i n g t h e d e v e l o p m e n to fy a n g t z er i v e rs h i p p i n gi n d u s t r y o n c es e r i o u st r a f f i ca c c i d e n t h a p p e n s ，i tm a yr e s u l ti no b s t r u c t i o na n di n t e r r u p tt h es h i p p i n go fy a n g t z er i v e ra n d b e i j i n g h a n g z h o uc a n a li nz h e n j i a n g , c a u s i n gs e r i o u se c o n o m i cl o s s e sa n ds o c i a l i m p a c t s i no r d e rt om e e tt h en e e do ft h ed e v e l o p m e n to f p r e s e n ts h i p p i n gi n d u s t r ya n d m a k eu s eo fy i n g o n g z h o uc h a n n e l sn a v i g a t i o nc o n d i t i o n s c i e n t i f i c a l l y , i ti s n e c e s s a r yt oc a r r yo ns c i e n t i f i cr e s e a r c ha b o u tn a v i g a t i o nc o n d i t i o na n ds i n g l es h i p t r a f f i cc a p a c i t yt op r o v i d es c i e n t i f i cs u p e r v i s i o nb a s i sf o rm a r i t i m ea d m i n i s t r a t i o n d e p a r t m e n t sa b o u tl a r g es i n g l es h i p sc r o s s i n gt h ec h a n n e l t h i sp a p e ra i m st oe s t a b l i s ham a t h e m a t i c a lm o d e lo fs h i pn a v i g a t i o nd r i f tb y a n a l y s i so fm e t e o r o l o g i c a lc o n d i t i o n , h y d r o l o g y c o n d i t i o na n dt h ec h a n n e l c o n d i t i o n , t o g e t h e r 、柝n lt h ec h a n n e l sa c t u a lc h a r a c t e r i c s f i n a l l yw ec a l c u l a t et h el a r g e s ts i n g l e s h i p c r o s s i n gt h ec h a n n e la n dc o n f i r mt h ep r a c t i c a l i t ya n du n i v e r s a l i t yo ft h er e s e a r c h r e s u l tb yt h es h i ps i m u l a t i o nm e t h o da n dc o m p a s s i o nw i mt h e o r e t i c a lc a l c u l a t i o n r e s u l t s t h i st h e s i si sc o m p o s e so ff i v ep a r t s ： 1 s u m m a r y ：i n t r o d u c et h es o u r c ea n db a c k g r o u n do ft h i sp a p e r , t h ep r e s e n t r e s e a r c hc o n d i t i o na th o m ea n da b r o a d ，t h er e s e a r c hc o n t e n ta n dt h ep e n d i n g p r o b l e m ，a n de s t a b l i s ht h er e s e a r c hd i r e c t i o na n dt h ew h o l ei d e a 2 a n a l y s i so ft h ef a c t o r sa f f e c t i n gt h ec h a n n e lt r a f f i cc a p a c i t y ：b ya n a l y z i n g t h e m e t e o r o l o g i c a lc o n d i t i o n , t h eh y d r o l o g yc o n d i t i o n ，t h ec h a n n e l c o n d i t i o na n d t h et y p ea n ds c a l eo ft h ec r o s s i n gs h i p s ，p r o v i d i n gd a t a sf o rt h ee s t a b l i s h m e n to ft h e m a t h e m a t i c a lm o d e lo fs h i pn a v i g a t i o nd r i f ta n dt h ec a l c u l a t i o no ft h es h i pt r a c k w i d t h 。 3 e s t a b h s h m e n go f t h em a t h e m a t i c a lm o d e lo ft h ec h a n n e l st r a f f i cc a p a c i t y ： i 武汉理工大学硕士学位论文 a c c o r d i n gt o t h ec h a n n e l sa c t u a lc h a r a c t c f i c s ，e s t a b l i s h i n gt h em a t h e m a t i c a l m o d e lo fs h i pn a v i g a t i o nd r i r i nc u r v i n ga n ds t r a i g h tc h a n n e l s ，a n dc a l c u l a t i n g e f f e c t i v ew i d t hi nd i f f e r r e n td e p t ha n dt h er e s t r i c t i o n so ft h ed e p t ho ft h ec h a n n e lt o t h et r a f f i cc a p a c i t y 4 s t u d i e so fs h i p ss i m u l a t i o n ：a c c o r d i n gt ot h es i m u l a t i o ns t u d i e so fv a r i o u s t y p i c a ls h i p sp a s s i n gt h ec h a n n e l ，o b t a i n i n gt h es h i p s s t a n d a r d so fr e s t r i c t e d n a v i g a n i o ni nd i f f e r e n te x t e r n a lc o n d i t i o n st r i a l s ，c o n f i r m i n gt h a tt h er e s e a r c h r e s u l t s h a v ep r a c f i v ea p p l i c a t i o nv a l u eb yc o n d u c t i n ge o n t r a s t i v ea n a l y s i sr e s e a r c hw i t ht h e t h et h e o r e t i c a lc a l c u l a t i o nr e s u l t s 5 c o n c l u s i o n ：w bc o n c l u d et h eg r e a t e s tl e n g t h ，t h eg r e a tw i d t h , t h ed r a f ta n d t h ec o r r e s p o n d i n gs a f e t ym e a s u r e so ft h et y p i c a ls e ab o a t sc r o s s i n gt h ec h a n n e lb y t h e o r e t i c a lc a l c u l a t i o n sa n dt h er e s u l t so fs i m u l a t i o nr e s e a r c ha n dc o m p r e h e n s i v e a n a l y s i s o fs h i p su n d e rt h ef u n c t i o l lo fv a r i o u sf a c t o r s k e yw o r d s ：y i n g o n g z h o uc h a n n d ；u l t r al a r g e - s c a l es h i p s ；s i n g l es h i pt r a f f i c c a p a c i t y ；s a f e t ym e a s u r e s i v 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写 过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交 论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部内容，可以采用影印、 缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后遵守此规定) 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 课题来源和背景 第1 章概述 长江尹公洲航段位于江苏省镇江市境内，地处长江与京航大运河的交汇处， 是全国最大的内河交汇水域。该航段上接长江焦山水道人民沙，下接长江丹徒 直水道东还原，主航道全长约1 0 公里。尹公洲航段的航道呈现弯曲、狭窄、流 态紊乱、多分汊河口、船舶流量大等特点。尹公洲航道弯曲，整个航道呈“z 字形，在长江1 0 3 # 浮和长江1 0 5 # 浮之间的水域有两个连续急弯，弯曲角度均 接近9 0 。，尤其是在尹公洲洲头和洲尾处需大角度转向；尹公洲航段狭窄，2 0 0 6 年枯水期，在尹公洲洲头和l o o l # 浮水域的两个单向航行控制航段最窄处的 航道宽度均不到2 3 0 m ；尹公洲航段船舶流量大，小型船舶流居全国之最，船舶 日流量高峰期约5 0 0 0 艘，日平均流量超过3 0 0 0 艘；尹公洲航段流态紊乱，水 流流向多变，流速较大，特别是在尹公洲洲头和洲尾水域、谏壁河口、裕龙洲 口水域存在较强的横流、扫弯水和花水。由于上述因素的综合作用，船舶航经 此航段时航行困难，操纵难度较大，容易导致水上交通事故的发生，该航段历 年来事故频发，素有“老虎口 ，“长江百慕大一之称。 随着长江口深水航道治理二期工程和深水航道上延至南京整治工程的顺利 完工，航道水深达到1 0 o m 。2 0 0 7 年底，三期工程将完工，长江口深水航道水 深将达到1 2 5 m ，届时5 万吨级海轮可全天候进出，l o 万吨级海轮可乘潮进出。 长江口航道水深的提高对通过的船只来说意义重大，所有国内、国际的航运单 位可以根据1 0 o i n 航道水深配载，大大增加了船舶的装载量。而且可以进一步 增大进出长江口船舶的尺度，减少船舶进出长江口的候潮时间，节约船舶候潮 费用；减少货物中转环节，缩短货物在途时间，节约货值利息，减少货损和货 差，节约中转费用、在港费用和船舶运输费用，从而产生显著的经济效益和社 会效益。 资料显示，长江口深水航道自8 5 m 水深开通以来，北槽深水航道进出口船 舶总计6 8 5 5 5 艘，平均日通过量增加了4 3 7 艘次，通航能力提高了3 倍，社会、 经济效益显著增加，特别是增加了大型船舶的流量，提高了大型船舶的营运水 平。目前，大型干散杂货船和油轮装载量可增加约2 0 ，第三、第四代集装箱等 武汉理下大学硕士学位论文 航次可多装约8 0 0 标准箱。 国家投资超百亿元进行的长江口航道整治项目，不仅为上海港，而且也为 江苏沿江港口带来实质性的益处。因此，应充分利用长江口航道治理二期工程 完成后，长江口通航能力提高带来的益处，充分利用和挖掘航道和港口的潜力， 相应增加通航船舶的尺度，提高船舶的通航能力和运行效率，从而为地方经济 和区域经济的发展作出更大贡献。 然而，由于尹公洲航段具有弯曲、狭窄、船舶流量大、多分汉河口、水流 流态紊乱等特点，又因其处在长江和京杭大运河交汇处，成为限制长江航运发 展的“瓶颈航段 。尹公洲这种特殊地段的交通状况和特殊的地理位置，决定了 整个长江下游船舶的通过能力和航行效率，制约了大型船舶安全通过尹公洲航 段，一旦发生重大水上交通事故，可能造成航道阻塞，使长江和京杭运河的航 运在镇江段被迫中断，造成十分严重的经济损失和社会影响。 为适应当前航运发展的需要，科学地利用尹公洲航段的通航条件，有必要 对长江尹公洲航段的通航环境与单船通航能力通过进行科学论证，为海事管理 部门对大型单船通过尹公洲航段提供科学监管依据。 1 2 国内外研究现状 航道是水运交通基础设施的组成部分，是内河航运最基本的必备条件，是 实现内河航运现代化的关键。航道的通过能力是反映航道适航程度的一项重要 性能指标，是进行航道设计与规划，确定航道建设规模与布局以及编制航运计 划等的重要依据，是决定整个水运交通系统发展的基础。航道通过能力的研究 是内河航运规划中重要的基础性工作，直接关系到航道网络对运量需求的满足 程度。因此，为了适应内河航运不断发展的需要，合理确定航道建设规模与布 局，对规划中的各等级航道所能达到的通过能力有比较准确的预测是相当必要 的。 内河航道的通过能力通常是航道的等级和标准、所通航船舶的规模和尺度、 通过的船舶载重吨或货运量、通过船舶数量等各因素在一定时空条件下的综合 反映。至今为止，船舶通航能力在国内外仍无统一的定义。一部分学者认为， 船舶通航能力是指某一特定水域或通航建筑物、水工建筑物所能通过的船舶最 大尺度，其实质是某特定水域通航尺度所决定的船舶尺度的最小值。 另一部分学者认为，船舶通航能力即船舶容量，它是借鉴道路交通工程学 中的一个概念。交通容量( t r a f f i cc a p a c i t y ) ，又称通过能力，在道路交通工程学 2 武汉理工大学硕士学位论文 中，所谓交通容量或通航能力，是指可以疏通道路上某一些点交通的能力，以 单位时间通过的最大车辆数表示。考虑到海峡、江河等狭水道及航道中船舶交 通的繁忙程度，同时考虑到规划设计分道通航制的通航分道的标准，海上交通 工程学者对水道或通航分道的交通容量也进行了一些研究，藤井提出船舶领域 的概念就是出于研究水道中交通容量的需要。在海上交通工程学中，通过能力 是指某一水域或水道在单位时间内所能通过的最大船舶艘数。交通容量针对一 个水道中方向相同的船舶交通而言，对于一般狭水道或海上航道来说，如果实 际存在双程交通，则可按靠右行驶的规定将水道分成两个分水道考虑其交通容 量。根据理论研究和实际运用的不同，又将船舶容量分为基本船舶容量( b a s i cs h i p c a p a c i t y ) 、可能船舶容量( p o s s i b l ec a p a c i t y ) 和实用船舶容量( p r a c t i c a lc a p a c i t y ) 。 还有部分学者认为船舶通航能力是一个宏观交通领域的概念，通常定义为 一年中按枯水期航道条件在某一航道控制段( 一般为浅滩狭窄航段、桥梁段或 闸坝段) 上双向所能通过的货物的最大数量，以年通过的货运量( 万吨年) 为计算 单位，它反映了航道上货运量的大小。航道通过能力是指在一定的船舶技术性 能和一定的运行组织方法条件下，一定航道区段在单位时间( 昼夜、月、年或航 期) 内可能通过的货吨或船吨数，它取决于各困难航道的通过能力及其相互影响， 各困难航道主要指浅滩狭窄航段、桥梁段或闸坝段。影响航道通过能力的因素 有很多，它包括航道和船舶的技术性能、经济因素、自然因素以及运行组织方 法等。 通过查阅大量的国内外有关的文献，国内外对船舶通过能力的研究大部分 限于从船舶领域的角度出发，以船舶群为研究对象，定性的或定量的研究在一 定航道区段内在一定的时间( 昼夜、月、年或航期) 内可能容纳的船舶数或可通 航的货吨或船吨数。还有一部分学者对航道通过能力的研究局限于航道的某一 尺度条件如航道宽度、航道深度或航道的弯曲半径对航道通过能力的影响，未 能综合考虑航道的各种尺度条件和港航综合系统等各种组成要素对航道通过能 力的影响，系统地研究、利用和挖掘航道和港口的潜力，相应增加通航船舶的 尺度，提高船舶的通过能力和运行效率。 1 3 课题研究的目的和意义 1 3 1 课题研究的目的 ( 1 ) 充分利用和挖掘尹公洲航段的通航潜力，相应增加通航船舶的尺度， 3 武汉理工大学硕士学位论文 提高航道的通过能力和运行效率。 ( 2 ) 通过对影响尹公洲航段通过能力各种综合因素的分析，提出提高尹公 洲航段通过能力的有效途径和超大型船舶通过该航段时的操纵方法。 ( 3 ) 为海事主管机关对该水域的通航最大船舶的审批与安全管理提供科学 依据。 1 3 2 课题研究的意义 ( 1 ) 从内河航运的实际生产需要出发，结合以往研究成果，对尹公洲航段 的通过能力进行深入的研究，提出一种适合于内河航道通过能力的综合概念。 ( 2 ) 结合以往研究方法，建立以不同水位期的航道通航水深、航道有效宽 度、航道弯曲半径、引航服务以及其它港航综合系统等为考察对象的尹公洲航 段超大型船舶通过能力的综合评价模型，该模型应广泛适用于内河其它航道。 ( 3 ) 研究成果将对充分利用尹公洲航道、合理规划港口的发展战略、发展 地方经济、探索超大型船舶安全管理新途径、保障船舶通航安全具有重要意义。 1 4 课题研究的目标、内容和拟解决的关键问题 1 4 1 课题研究的目标 本课题的目标是寻求并建立一个科学的、合理的和系统的研究长江镇江段 尹公洲航段通过能力的数学模型和计算公式，运用模拟仿真技术、系统分析和 动态静态分析方法，通过进行科学论证，形成一个具有理论性和实用性的研究 成果。 1 4 2 课题研究的内容 ( 1 ) 尹公洲航段气象、水文状况分析； ( 2 ) 尹公洲航段不同水位期航道的深度、宽度、弯曲半径分析； ( 3 ) 尹公洲航段主要大船船舶种类和船舶尺度分析； ( 4 ) 尹公洲航段水上交通安全管理现状的调查研究； ( 5 ) 典型船型船舶通过尹公洲航段的操纵方法及模拟研究； ( 6 ) 综合分析船舶在各种因素的作用下，尹公洲航段可通过的典型海船的 最大长度、宽度、吃水及相应的安全保障措施。 4 武汉理工大学硕士学位论文 1 4 3 解决的关键问题 ( 1 ) 根据尹公洲航段的实际通航环境和船舶航行性能等特点，探讨出一个 适合于尹公洲航段单船通过能力的数学模型。 ( 2 ) 在综合考虑尹公洲航道的尺度条件的基础上，从理论上找到一个计算 弯曲航段船舶航迹带宽度的数学公式。 ( 3 ) 在理论分析和计算的基础上，结合船舶操纵的特点，提出超大型船舶 通过尹公洲航段时的操纵方法和安全保障措施。 5 采取的研究方法和技术路线 1 5 1 研究方法 ( 1 ) 调查研究：通过实地调查、查阅文献与网上查询等多种方式收集资料： 一对镇江港务集团、镇江海事局、长江航道局、镇江引航站及大型航运企 业进行调查走访； 一收集有关通航能力研究的资料； ( 2 ) 专家咨询：以会议、座谈、个别交流或问卷调查等形式，征询专家的 意见。 ( 3 ) 充分借鉴和利用已有研究成果，并根据尹公洲航段的特点进行融合和 深化。 ( 4 ) 系统分析的方法。通航能力研究是一个系统工程，本研究运用系统分 析的方法去分析研究镇江尹公洲航段船舶通过能力、泊位靠泊能力，分析影响 通航能力的各个要素，包括经济、社会因素，水文气象、航道、交通流、船舶 构成、引航操纵、码头、锚地等。得出可通航大型船舶的能力，并提出充分利 用及提高航道通航能力的措施。 ( 5 ) 定性与定量分析相结合的方法影响通航能力的因素众多，有些可量 化，而有些却不可量化。因此本项目研究拟采用定性定量相结合的分析方法。 ( 6 ) 静态分析与动态分析相结合的方法。通航能力随航道通航条件、码头 泊位条件的改善而提高。航道的演变是一个长期的过程，长江航道已进行了二 期整治，目前正在进行三期整治。本项目将具体研究航道具体条件下的单船通 航能力。 5 武汉理工大学硕士学位论文 ( 7 ) 船舶航行模拟仿真研究分析方法。模拟研究在优化船舶操纵技术、增 强船舶航行和营运安全、提高港区和航道的经济效率、改进交通管理等方面将 发挥重要的作用。用模拟器对尹公洲航段进行船舶航行模拟研究具有相当大的 优越性。 模拟方法和步骤如下： 建立模拟区域的平面数字地图； 选定原型船，建立原型船模拟数学模型： 设计模拟控制和过程纪录分析的软件； 模拟船操控接口以及相关支持软件； 研究确定模拟的方案； 选定实施模拟方案的合适实施人选实施预定模拟方案； 统计模拟结果，分析模拟结果并给出模拟结论； 模拟结果数据的应用。 1 5 2 技术路线 6 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章航道通过能力影晌要素分析 2 1 气象条件 2 1 1 气温 尹公洲航段所在区域位处中纬度地带、海陆地带和气候过渡带，属于北亚 热带，湿润的季风气候。四季分明，春秋较长，夏季炎热，冬季寒冷。 历年最高气温：4 0 9 0 c ； 历年最低气温：一1 2 0 0 c ； 年平均最高气温：2 0 1 0c 年平均最低气温：1 2 2 0c 年平均气温：1 5 4 0 c 2 1 2 风况 尹公洲航段所在区域的强风向为w s w 向，最大风速为1 7 o 米秒，常风向 则为e 向，所占频率为1 3 6 ，次常风向n e 向，所占频率为1 1 7 。全年平均风 速为2 5 米秒，其中春季为2 2 - - 4 0 米秒，夏季为2 1 - - 3 2 米秒，秋季 为2 o 3 6 米秒，冬季为2 1 3 8 米秒。风力大于6 级( 1 2 米秒) 的年平 均天数为8 8 天，风力大于7 级( 1 6 米秒) 的年平均天数为4 3 天，、风力大于 8 级( 1 9 米秒) 的年平均天数为3 6 天，主要发生在夏秋两季。( 各向风速、 频率特征值如表，风玫瑰图如图2 1 - 1 所示) 暴风主要由江淮温带气旋、台风边缘影响以及强雷雨天气过程所造成。1 9 8 5 年7 月1 4 日的一次暴风强雷雨天气过程是局部地区强对流引起，开始于1 6 点 1 0 分出现雷电，从1 7 ：1 0 - - 1 8 ：1 0 这一小时内最大降雨量2 3 3 毫米、1 7 ：1 0 - 1 7 ：4 2 这一时段大风平均风速为1 7 o 米秒。其中1 7 ：1 0 的瞬时风速为2 0 0 米秒，对应风向n w 向，1 7 ：2 0 上瞬时风速为2 9 0 米秒，对应风向同为n w 。 这次恶劣天气过程对长江尹公洲航段造成数十艘船沉没，多人伤亡。 7 武汉理工大学硕士学位论文 表2 1 - 1各向风速、风频率特征值表 nn n en ee n eee s es es s e 最大风速( m s ) 1 2 1 0 91 01 2 1 091 0 平均风速( m s ) 2 22 42 82 82 82 7 2 62 7 频率( ) 2 83 71 1 77 31 3 6 7 38 44 8 ss s w s ww s www n wn wn n w 最大风速( m s ) 891 21 71 4 1 21 2 1 2 平均风速( m s ) 2 4 2 3 2 3 2 42 62 52 22 2 频率( ) 4 94 03 83 93 73 54 04 4 2 1 3 降水量 长江尹公洲航段所在地区雨量充沛，多集中在春夏二季： 年平均降水量1 0 8 1 9 毫米； 年最大降水量1 9 1 9 9 毫米( 1 9 9 1 年) ； 日最大降水量2 6 2 5 毫米 历年日降雨量 t 2 5 0 毫米最多日数为2 2 天( 1 9 9 1 、1 9 8 8 年) 、历年日降雨 量 5 0 0 毫米最多日数为7 天( 1 9 9 1 年) ，历年日降雨量1 0 0 0 毫米最多日数 为3 天( 1 9 9 1 年) ，主要集中在每年的4 - 9 月份。 2 1 4 雾及能见度 长江尹公洲航段冬春两季( 每年的1 1 月到翌年4 月) 雾障最多 年平均雾同数2 5 6 天； 年最多雾日数3 7 0 天。 此外，根据1 9 5 1 - - , , 1 9 8 4 年共3 4 年的观测记录资料，一次雾日发生的最长 持续时间为1 8 小时零2 分，最短持续时间为3 分钟。 另外，由于尹公洲航段处在能源和化工工业区附近，水域能见度通常较差。 8 武汉理工大学硕士学位论文 2 2 水文条件 2 2 1 潮汐 尹公洲航段属于长江感潮河段，位于潮区界与潮流界之间。潮汐为不正规的 半日混合潮型，即在一个太阴日内有两次高潮和两次低潮，但相邻两次高潮或 低潮的潮高和潮时不相等。半潮周期为1 2 小时2 5 分，平均涨潮历时为3 小时 1 5 分，平均落潮历时为9 小时1 0 分。 根据长江南岸镇江水文站的统计资料，该航段潮位特征值如下： 高潮历史最高水位：6 4 4 5 m ( 1 9 5 4 年8 月1 7 日) 高潮历史最低水位：0 0 1 5 m ( 1 9 1 8 年3 月1 0 日) 高潮多年平均水位：2 9 2 5 m 高潮多年平均高水位：5 1 6 5 m 高潮多年平均低水位：0 5 7 5 m 低潮历史最高水位：5 9 1 5 m 低潮历史最低水位：0 0 5 5 m 低潮多年平均水位：1 9 9 5 m 低潮多年平均高水位：4 1 8 5 m 低潮多年平均低水位：0 6 5 5 m 2 2 2 水流 受航道走势的影响，该航道内流向多变，流速较快，尤其在尹公洲上、下咀 头水域和谏壁水域存在较强的横流、扫弯水和花水。主流沿左岸下泻过都天庙 和新民洲后分流，进入干流的水流冲击和畅洲洲头，继而向长江# 1 0 3 红浮冲压， 受丹徒岸壁阻挡，折向河心，由谏壁压向和畅洲洲尾，与北汉口的出水会合， 在长江1 0 0 # 红浮附近出现极旺的花水( 7 、8 、9 三个月大潮落潮时花水最为凶 猛) 。 谏壁水文站分别于2 0 0 7 年2 月6 日和2 0 0 7 年l o 月1 9 日在尹公洲航段最 弯处，即长江1 0 3 # 红浮 - 1 0 3 # 黑浮之间的水域和长江1 0 5 # 红浮1 0 5 # 黑浮 之间水域做了流速流向观测，其观测结果如表2 2 1 - - 2 2 - 4 所示。 9 武汉理工大学硕士学位论文 表2 2 - 12 0 0 7 年2 月6 日1 0 3 # 红浮 - 1 0 3 # 黑浮流速流向成果表 年月日时间起点距相对水深流速( m s )流向( 度)备注 8 - 4 0 2 0 5o 2 0 0 9 81 7 6 5 o 60 1 7 31 5 9 5 o 80 1 1 3 1 7 6 9 4 1 0o 2o 1 1 71 1 3 2 o 6o 1 3 4 1 1 4 5 o 80 1 4 01 3 5 7 涨潮 6 1 5o 20 2 5 61 1 1 4 阶段 o 6 0 2 5 61 3 7 8 o 8 0 1 8 71 2 6 5 8 2 00 20 2 3 71 1 4 0 o 60 2 4 71 2 3 4 2 0 0 7 年 o 8 0 2 7 31 2 4 3 2 月6 日 l l ：0 02 0 5o 2 0 1 2 01 6 3 6 o 60 1 4 0 1 5 0 9 0 80 1 3 0 1 4 6 6 4 1 0o 20 1 2 5 1 4 1 5 o 6 0 1 7 31 4 4 9 o 80 1 3 21 4 4 9 落潮 6 1 5o 20 1 3 6 1 1 4 9 阶段 o 60 1 3 4 1 1 9 3 o 8o 1 1 6 1 2 3 3 8 2 00 20 1 6 2 1 2 1 8 o 60 1 7 61 1 2 5 0 80 1 5 31 2 5 6 注：( 1 ) 起点距以1 0 3 黑浮为0 ： ( 2 ) 流向为磁方位角： ( 3 ) 采用a d c p 进行流速流向的测定 1 0 武汉理工大学硕士学位论文 表2 2 22 0 0 7 年2 月6 日1 0 5 # 红浮 - 1 0 5 # 黑浮流速流向成果表 年月日时间起点距相对水深流速( m s )流向( 度) 备注 8 ：1 08 50 20 0 1 72 4 7 6q 0 60 0 2 12 5 2 3 o 80 0 2 82 6 3 4 1 7 0o 20 1 1 42 0 2 4 0 60 1 2 62 0 6 4 0 8o 1 1 32 0 6 7 涨潮 2 5 50 20 0 8 73 4 3 2 阶段 0 60 0 7 83 4 1 5 0 80 0 9 23 3 6 7 3 4 0o 20 1 1 23 4 8 3 o 60 1 1 33 4 5 2 2 0 0 7 年 o 80 1 2 33 5 1 2 2 月6 日 l o ：4 08 50 20 0 2 42 5 3 1 0 60 0 2 19 5 1 o 80 0 3 39 2 5 1 7 0o 20 1 7 32 4 2 4 0 6o 1 7 92 5 3 4 0 80 0 9 42 5 9 4 落潮 2 5 5o 20 1 1 22 4 2 3 阶段 0 60 0 8 92 7 4 1 o 8o 1 0 92 4 2 0 3 4 00 2o 1 4 93 5 2 5 o 60 1 6 33 5 3 9 0 80 1 7 53 5 6 8 注：( 1 ) 起点距以1 0 5 黑浮为o ： ( 2 ) 流向为磁方位角： ( 3 ) 采用a i ) c p 进行流速流向的测定 武汉理工大学硕士学位论文 表2 2 - 32 0 0 7 年1 0 月1 9 日1 0 3 # 红浮 - - 1 0 3 # 黑浮流速流向成果表 年月日时间起点距相对水深流速( m s )流向( 度)备注 9 ：4 52 0 0o 20 6 7 8 n 2 o 6 0 4 6 11 2 1 0 80 3 7 71 2 7 4 0 0 o 20 9 2 81 3 6 涨潮 o 60 8 3 91 4 7 阶段 o 8 0 5 7 31 4 8 6 i ) 00 2o 6 6 l1 5 9 0 60 5 6 3 1 4 7 2 0 0 7 年 0 80 5 4 71 3 3 1 0 月1 9 日 1 3 ：3 02 0 0o 2 0 7 5 81 3 0 0 6 0 9 4 l1 2 7 o 80 5 6 81 3 8 4 0 0o 20 8 5 81 3 8 落潮 0 60 8 8 71 3 9 阶段 0 80 8 5 81 3 5 6 0 0o 20 9 5 91 3 6 o 60 9 2 81 3 8 o 80 9 0 31 3 8 注：( 1 ) 起点距以1 0 3 黑浮为0 ： ( 2 ) 流向为磁方位角： ( 3 ) 采用a d c p 进行流速流向的测定 1 2 武汉理工大学硕士学位论文 表2 2 42 0 0 7 年1 0 月1 9 日1 0 5 # 红浮 - - 1 0 5 # 黑浮流速流向成果表 年月日时间起点距相对水深 流向 备注 流速( m s ) ，盎、 9 ：4 51 5 0o 21 0 6 81 8 0 0 61 0 4 92 0 6 0 80 9 2 12 0 1 3 0 00 20 6 1 91 9 2 涨潮 o 60 8 0 51 8 4 阶段 0 80 7 8 11 9 4 3 6 00 20 6 5 51 7 3 o 60 3 9 31 7 0 2 0 0 7 年 0 80 3 5 81 9 2 l o 月1 9 日 1 3 ：3 01 5 00 2 1 0 4 52 0 3 o 60 9 5 62 0 5 o 80 9 6 82 1 9 3 0 00 20 7 0 31 9 5 落潮 0 60 7 4 92 l l 阶段 o 80 6 8 32 1 3 3 6 00 20 6 7 11 9 7 o 6o 5 8 l2 1 7 0 80 5 5 82 0 4 注：( 1 ) 起点距以1 0 5 黑浮为o ： ( 2 ) 流向为磁方位角： ( 3 ) 采用a d c p 进行流速流向的测定 1 3 武汉理工大学硕士学位论文 2 2 3 水位 尹公洲航段6 至9 月为洪水期，此时水位高，流速大；1 2 月至翌年3 月为 枯水期，此时水位低，流速小，航行条件差；4 、5 、1 0 、l l 四个月为中水期， 此时水位适中，为全年航行条件较好的时期。其中洪水期的水位在1 0 - 1 3 米， 中水期为4 _ 1 0 米，枯水期为4 米。 2 3 航道条件 2 3 1 航道基本概况 尹公洲航段由焦山水道和丹徒直水道两部分组成，该航段上接长江焦山水 道人民沙，下接长江丹徒直水道东还原，主航道全长约l o 公里，整个航道走向 呈z 字形( 尹公洲航道如图2 3 - 1 所示) 。其中从人民沙到丹徒河口属尹公 洲航段上半段，全长约4 5 公里。该航段主航道在左岸，左岸为深水陡岸，主流 扫弯，崩塌严重，已经抛石护岸，有石坝伸入江中，右岸定易洲边滩是缓流航 道，为小船上行的特定航路。在尹公洲航段的上半段1 0 5 # 浮附近有一个急转弯， 弯曲角度接近9 0 。，尹公洲头为上转向点，水流冲到尹公洲头改变了流向，下 行船舶由1 2 6 。左右转向到1 7 6 。左右；上行船舶由3 5 6 。转向到3 0 6 。左右； 从丹徒河口到东还原属于尹公洲航段的下半段，全长约5 5 公里。该航段主航道 在右岸，左岸边滩伸出较开。在尹公洲航段的下半段1 0 3 # 浮附近有一个急转弯， 弯曲角度较大，下行船舶由1 7 6 。左右转向到1 1 3 。：上行船舶由2 9 3 。转向到 3 5 6 。左右。 长江水流在尹公洲( 和畅洲) 的作用下，分成两股水流，形成左右两汊河 道，水流大约以7 l ：2 9 的比例分别流进北、南分汊，两股水流的流向角接近9 0 度。左汊河道尚没有通航，只是自然河道，只有小型船舶和渔船在该水域航行 和作业，同时也是长江尹公洲航段遇特大水上交通事故断航时的应急通道，其 上口为镇江港无人驳基地。右汊河道是历史形成的主航道，即尹公洲航段。 1 4 武汉理1 ：大学硕。l 学位沦文 匝槽品趔越嚣采。1rtn丑 武汉理工大学硕士学位论文 2 3 2 航道尺度条件 1 ) 尹公洲航道尺度现状 航道尺度是航道深度、航道宽度和航道弯曲半径的总称。根据本研究对象 的实际情况，侧重研究# 9 9 黑浮 - # 1 0 5 - 1 黑浮之间的航道尺度条件。 ( 1 ) 航道深度( 深度基准面为当地航行基准面) 研究河段内航道最大深度约为4 7 2 m ，最小深度约为1 0 5 m 。 ( 2 ) 航道宽度 研究河段内航道宽度最宽处在# 1 0 5 - 1 黑浮附近，航道有效宽度约为8 2 1 m ； 航道最窄处在# 1 0 0 黑浮附近，航道宽度约为2 1 0 m 。 在研究河段内有两处单向控制河段，一处为长江# 1 0 5 - 1 红浮与长江# 1 0 5 - 1 黑浮联线至尹公洲下塔形岸标与长江# 1 0 4 红浮联线之间水域；另一处为 长江# 1 0 0 黑浮与长江荐1 0 0 红浮联线至长江# 1 0 1 黑浮与# 1 0 1 红浮联线之间 水域。受控对象为3 0 0 0 总吨及以上船舶或3 0 0 0 载重吨及以上的船队。 ( 3 ) 航道弯曲半径 尹公洲航段整个航道走向呈“z 形，该航段上半段在# 1 0 5 1 黑浮附近航道 较为弯曲，弯曲半径约为l l o o m ；该航段下半段在# 1 0 2 1 红浮附近航道较为弯 曲，弯曲半径约为1 3 0 0 m ；其它部分航道基本顺直。 研究河段内典型浮标连线之间的航道深度、航道宽度、航道弯曲半径和距 离如表2 3 1 所示。其中航道深度基准面为当地航行基准面，当地航行基准面、 8 5 国家高程和吴淞零点之间的关系如图2 3 2 所示。 表2 3 1各浮筒范围内的航道尺度( 单位：米) 范围航道深度航道宽度航道弯曲半径距离 # 9 9 黑浮- , - # 1 0 2 1 黑浮 1 0 9 2 5 82 1 0 , - - 3 6 3基本顺直7 3 0 2 # 1 0 2 1 黑浮一棵洲1 2 8 l8 ，7