挖泥船與疏浚業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及研究

環(huán)境修復網訊:摘要：疏浚業(yè)發(fā)展已久，船舶在碼頭?？孔鳂I(yè)，以及在航道中行駛都需要相當深度的水深。世界上許多港口都需要進行疏浚，以加深和維護航道和海港入口。而在某些地方，建筑和土地復墾所需的沙子和礫石也從疏浚工程中獲取。隨著我國改革的步伐不斷加大，尤其是沿海地區(qū)經濟的高速發(fā)展，伴隨而來的是對深水港口和圍海造地的需求，這些都需要疏浚。在實際疏浚的過程中，出于對經濟效益、施工條件以及船舶資源等的限制，往往需要因地制宜地利用現(xiàn)有的條件去解決實際問題。其中，在施工條件、船舶資源投入受限的工程，自航耙吸式挖泥船與皮帶船組合施工是十分具有優(yōu)勢的。本文對挖泥船與疏浚業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及研究進行了研究分析。

關鍵詞：自航耙吸式挖泥船；皮帶船；組合施工；安全防范

前言

耙吸挖泥船作為疏浚行業(yè)主力船舶，在各類航道疏浚、港口建設、吹填造地工程項目中發(fā)揮著重要作用。長江黃金水道深水航道整治維護、洋山深水港建設和航道疏浚、港珠澳大橋島隧工程等國家重點工程建設過程中耙吸挖泥船都發(fā)揮了重要作用。時至21世紀，隨著世界各國對節(jié)能減排和環(huán)境保護的要求日漸提升，業(yè)主對疏浚工程的施工要求也隨之提高，要求施工船舶在確保施工質量、進度和安全的同時，對水文環(huán)境不能造成新的污染。因此，各施工企業(yè)和設計單位在研發(fā)設計施工船舶過程中，把節(jié)能和環(huán)保的性能作為關鍵指標納入設計理念中。

1 疏浚行業(yè)可持續(xù)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

1.1 全球可持續(xù)發(fā)展背景下疏浚行業(yè)的新機遇與新挑戰(zhàn)

推動全球可持續(xù)發(fā)展，其根本動力在于新一輪科技革命，新科技的變革為疏浚行業(yè)轉型與創(chuàng)新提出新挑戰(zhàn)，也提供了長期發(fā)展的環(huán)境條件。近年來，荷蘭IHC公司在疏浚技術的多個領域保持領先，通過數(shù)字化和信息化的技術積累，正向智能化方向邁進。德國在大功率推進技術、電力驅動技術方面保持領先，疏浚機具設計制造具有優(yōu)勢。荷蘭、比利時四大國際疏浚公司數(shù)字化、信息化技術普遍應用，長期占領國際高端市場的主要份額。我國疏浚行業(yè)在經歷了近20年的黃金增長期后，面臨著市場需求應變滯后、環(huán)保標準亟待提高、質量效率不很穩(wěn)定、產業(yè)基礎尚存短板、國際化能力需要補強等方面的發(fā)展瓶頸，要適應海內外高端市場業(yè)務需求，必將面對挑戰(zhàn)與轉型，通過新科技革命突破關鍵技術。2.2智能科技將成為世界新技術革命的新引擎近年來，機器學習技術的進步帶來人工智能領域的革命，深度學習技術是人工智能領域顛覆性創(chuàng)新，大數(shù)據(jù)成為人工智能持續(xù)快速發(fā)展的基石，基于網絡的群體智能技術和自主智能系統(tǒng)成為新興發(fā)展方向，人機協(xié)同正在催生新型混合智能形態(tài)。新一代人工智能已被美國、英國、德國、日本等多國政府提升至“新一輪科技革命的核心技術”。主要表現(xiàn)為：1）智能船體。對船體相關數(shù)據(jù)進行自動采集與監(jiān)測，提供船舶操縱輔助決策。2）智能航行。通過大數(shù)據(jù)分析對作業(yè)航路和航速進行設計和優(yōu)化。3）智能機艙?？蓪χ鳈C、輔機、推進系統(tǒng)等設備的運行狀態(tài)和健康狀況進行分析和評估，制定相應的維護策略。4）智能能效。對船舶航行及作業(yè)狀態(tài)、耗能狀況等進行在線監(jiān)測，通過大數(shù)據(jù)分析進行船舶能效的評估及優(yōu)化。5）智能作業(yè)。通過疏浚土質智能感知，建立疏浚區(qū)域土質模型，尋求疏浚最佳作業(yè)參數(shù)的自適應，實現(xiàn)疏浚過程的自主分析與決策。6）智能平臺。它是數(shù)據(jù)的統(tǒng)一集成平臺，能支持智能航行、智能機艙、智能能效管理等智能系統(tǒng)數(shù)據(jù)的需求，具備開放性和船岸實時數(shù)據(jù)交互，以實現(xiàn)對船舶的監(jiān)控與智能化管理。

2 自航耙吸式挖泥船和皮帶船組合施工過程中的安全防范措施

2.1 不同裝載下的高差匹配的可行性分析

由于自航耙吸式挖泥船和皮帶船匹配時，裝載情況的不同，會導致吃水深度變化，進而導致船舶之間高度差的變化，在高差不合適的情況下作業(yè)會存在安全問題，因此需要對滿載和空載時高差的匹配可行性進行分析。首先，自航耙吸式挖泥船和皮帶船滿載時，皮帶船橋梁高度匹配可行。其次，自航耙吸式挖泥船在艏吹過程中吃水變化較大，因此需要皮帶船在卸沙過程中不斷調節(jié)橋梁角度以升高橋梁頭的高度，避免橋梁壓碰到自航耙吸式挖泥船的泥門柱塞缸。最后，皮帶船受橫流壓力較大，其所配置的錨具抓力不足以系留船舶，因此需要對自航耙吸式挖泥船和皮帶船之間進行穩(wěn)固的連接，保持皮帶船在橫流狀態(tài)下的穩(wěn)駐。自航耙吸式挖泥船空載，皮帶船滿載時，皮帶船橋梁高度一般很難匹配，因皮帶船滿載時其橋梁的最大仰角高度與自航耙吸式挖泥船泥門柱塞缸安全距離不夠。因此，在這種狀態(tài)下的高差不理想，可行性較差，特別是一些皮帶橋梁較短的皮帶船。自航耙吸式挖泥船和皮帶船空載時，皮帶船橋梁高度匹配可行。綜合以上的情況，在組合施工時，首先讓自航耙吸式挖泥船在船艙里預先壓載一定量的水，降低其干舷高度。其次，選擇皮帶橋梁較長、可調角度大的皮帶船作為輸沙皮帶船，保證皮帶橋梁與自航耙吸式挖泥船泥門柱塞缸距離滿足安全要求。同時，在整個輸沙艏吹作業(yè)中，保持一定的平衡，即自航耙吸式挖泥船船艙內保持一定的儲沙量，穩(wěn)定自航耙吸式挖泥船的吃水量；輸沙皮帶船船艙內儲沙量不能過多，預防吃水過大，影響橋與缸的安全距離；控制供沙皮帶船的數(shù)量，一般情況下，不超過2艘供沙皮帶船同時給輸沙皮帶船供沙。

2.2 組合供吹沙作業(yè)方式安全要點分析

本次實操供吹作業(yè)中實際遇到的問題以及應該注意的安全防范要點歸結如下。（1）自航耙吸式挖泥船拋下艉錨約為6節(jié)錨鏈（流急的施工區(qū)域，可考慮在艉錨上加一子錨），右艏錨約為5節(jié)錨鏈，接好艏吹管后，視水流和船位情況拋下左前錨2節(jié)錨鏈。拋錨及停泊方向應當與水流方向保持一致，以保證船舶可以在水流中穩(wěn)駐。（2）船舶選型：自航耙吸式挖泥船的選型，需要考慮作業(yè)水域的限制條件、吹距的長短等，應選用吹距合適、有DGPS定位系統(tǒng)的耙吸式挖泥船，建議最好選用有動力定位系統(tǒng)的耙吸式挖泥船。輸沙皮帶船的選型，應選用船型尺寸合適且一致的皮帶船作為過駁轉送設備；皮帶船的機械設備相對簡陋，但操作靈活，提高相關操作人員的熟練度，不僅可以有效地提升整個環(huán)節(jié)的效率，還可保證作業(yè)過程的安全。（3）皮帶船盡量與自航耙吸式挖泥船成垂直角度，在皮帶船的左右側（即漲、退水流方向）拋錨并系掛合適長度（約80m）和強度的錨纜，加強自航耙吸式挖泥船和皮帶船之間的連接強度，確保皮帶船在橫水流作用下相對船位的穩(wěn)定。輸沙皮帶船需時刻提醒供沙皮帶船注意，避免鉤掛其錨或錨纜。自航耙吸式挖泥船每次起吹時，要注意自浮管線的張力變化對船位可能存在的影響，及時通知輸沙皮帶船做出相應的調整動作。（4）輸沙皮帶船橋梁與耙吸船泥門柱塞缸頂部最近點應保持至少1.5m的安全距離。輸沙皮帶船出沙口運沙至自航耙吸式挖泥船泥艙時，兩者之間存在較大的高差，因此在組合施工前，應對自航耙吸式挖泥船的泥艙灌注壓載水，并且對自航耙吸式挖泥船進沙口附近區(qū)域做好遮蔽防護工作，減輕因高差較大造成的沙料對進沙口附近設備的沖擊和磨損。

3 結束語

綠色智能挖泥船和疏浚裝備是未來發(fā)展趨勢，將成為國內外交通基礎設施領域新的研究熱點，多學科新技術的交叉集成應用發(fā)展迅速，人工智能將有力推進疏浚行業(yè)進入新時代。組織有效的集成創(chuàng)新體系和產業(yè)鏈深度合作將是智能疏浚技術發(fā)展的要因。生態(tài)智能疏浚裝備及關聯(lián)系統(tǒng)技術體系復雜，為了對生態(tài)智能疏浚裝備的技術內涵、技術發(fā)展和產業(yè)化途徑有科學的掌握和規(guī)劃，有必要先開展系統(tǒng)預研和試點應用，為疏浚裝備的技術提升提供重要支撐。

原標題:挖泥船與疏浚業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及研究