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七〇八所仲偉東:近期疏浚技術發展的回顧與展望

2019-04-25 19:14:00
來源:中國船舶報 編輯: 國際船舶網 我有話要說

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4月23日,以“疏浚與生態更和諧”為主題的第22屆世界疏浚大會在上海開幕。作為全球疏浚界的“奧林匹克盛會”,世界疏浚大會每三年舉辦一次,對推動全球疏浚業的可持續發展起著重要作用。

在大會召開之際,《船報》特邀中船集團第七〇八研究所海工部的仲偉東研究員,回顧近一年來疏浚技術發展情況,展望疏浚技術的未來方向。

資料圖 新華社記者 肖藝九 攝

中國疏浚業在近期取得了良好的成績,也吸引了更多國內外的關注,這不僅是中國疏浚協會在宣傳推廣上增加了力度、契合了國家戰略發展方向的要求,更是中國疏浚行業在國內外市場的要求下,整體技術提升、邁入高質量高效率發展的新階段。

回首過去的一年,世界疏浚業呈現了受各種經濟、政策因素影響的特征。

一是海運貿易受世界主要貿易關系的影響,增速較上一年有所下降,但伴隨著中國“一帶一路”倡議的推廣實施,相關港口的建設仍展現了勃勃生機。如2018年2月,波斯卡里斯公司參與新加坡海事和港務局(MPA)開發項目;12月,楊德諾公司成立了一家合資企業公司參與孟加拉國Payra港口的疏浚項目;2019年1月,中國港灣公司參與數年的斯里蘭卡科倫坡港口城269公頃吹填土地全部形成……荷蘭、中國等疏浚公司在中東、南美、非洲等地的航道疏浚、港口建設項目仍進行得如火如荼。

二是疏浚船設計技術和運營需求、環保需求的結合更加緊密,這一年新簽合同和交付的挖泥船更多地呈現出高性能、高環保標準、高地域符合度等發展趨勢,以適應更加劇烈的國際市場競爭。2018年2月,楊德諾公司從中國船廠訂購了1艘18000方耙吸挖泥船,最大挖深86米、總裝機功率達到22540千瓦(其中兩臺泥泵功率達到14000千瓦);同樣在2月,IHC公司向埃及國家海事疏浚公司交付的6000方耙吸挖泥船“Arzana”,特別適用于高溫水域作業;5月,范奧德公司在新加坡吉寶訂購了兩艘高標準、配LNG雙燃料系統的1萬方耙吸挖泥船;7月,天津航道局接收了亞洲最大的絞吸挖泥船“天鯤號”;這一年,長江航道局新簽了多艘疏浚船合同,同時也接收了多數絞吸、耙吸挖泥船,這幾個項目各具特色,分別應用了多項國內首次運用的新技術,性能指標也對標國際先進水平,10月,長江航道局接收了國內首艘全電力驅動的耙吸挖泥船“長鯨7”。

三是與疏浚關聯領域技術也形成新的突破。2018年7月,DEME的子公司Tideway接收了一艘高性能的拋石船,該船采用LNG雙燃料主機系統,擁有綠色護照和清潔船級符號等,能夠將巖石準確、靈活拋擲到水深1000米,肩負了電纜敷設填埋等功能職責。四是環境影響的相關話題持續升溫。除了上述提到的新船設計中如何降低燃油消耗、滿足排放要求,挖泥船轉向采用更清潔燃料(柴油或LNG),或者增加后過濾器等方式,國內圍繞著疏浚工程本身也展開了更多話題的討論和實質性行動。2018年11月1日,國家自然資源部辦公廳為貫徹落實《國務院關于加強濱海濕地保護,嚴格管控圍填海的通知》,加快處理圍填海歷史遺留問題,印發了《圍填海項目生態評估技術指南(試行)》和《圍填海項目生態保護修復方案編制技術指南(試行)》。

疏浚船舶營運主要有四大應用場景:航道疏浚、新建工程、礦產采集和環境修復。2018年疏浚船舶的技術發展也圍繞著營運需求展現了相應的特征和發展趨勢。

航道疏浚是一項持續作業工程,基本上處于長期周而復始的狀態,用以維持港口、河道的航運水深充足,具備通航條件。航道疏浚具有一定的針對性和周期性,往往和維護疏浚的對象密切相關。早期國內的中小型耙吸挖泥船主要針對各地的相關區域維護業務開展,設計簡單、性能相對落后。如今伴隨著力度更大的環保要求和效率提升需求,融合高效能、高適應性、應用優質材料等先進技術的疏浚設備,配合船舶領域的新技術、新系統等方面的發展水平,一批新型的中小型耙吸、絞吸、抓斗、射流等挖泥船建造交付或處于研制過程當中。國內相關研發機構大力追趕,國外知名公司也紛紛采取配置標準不同、面向市場要求不同等級的疏浚裝備,搶占新興的市場份額。

新建工程主要由國家或民營注入資本支持開展。如擴建的巴拿馬運河、新近交付的港珠澳大橋、斯里蘭卡的科倫坡港口城等,新建工程中的疏浚相關部分多數為填海造地工程項目。填海造地項目以規模化、高效、環保等方面的要求為主,涉及的主要為大型的耙吸、絞吸挖泥船。在這方面,國內近幾年項目投資較為慎重,2018年交付的“天鯤號”號超大型自航絞吸挖泥船不僅僅是國內自主研發的新項目,更多的是在先進技術研發與應用方面形成了突破,如該船的絞刀功率達到了可觀的6600千瓦,除了配定位樁系統外,還加裝有三纜移船定位系統,使其在應對惡劣海況和實施大深度挖掘方面更加具有優勢,且具備自動挖泥、監控及無人操控等先進功能。IHC在中國船廠訂購了一艘18000方耙吸挖泥船,從另一個側面印證了市場對超大型耙吸挖泥船的需求仍在繼續。

礦產采集主要涉及從深水的海底提取礦物或收集工程物料開展疏浚作業,這些水下物料包括礫石和礫石金等。作為疏浚工程船舶的派生功能,礦產采集也是近年來疏浚業新興起的一個技術發展方向。利用疏浚耙吸、絞吸、水力提升等技術原理,結合礦產資源的水下分布特征,開發出一些水下自行走機器裝備或直接利用已有的深水疏浚裝備,進行礦產的采集、分類、預處理等相關作業,也成為行業技術發展的一個新的研究熱點。

環境修復其實并不是近年才發展起來的新業務,其實是疏浚行業自古以來一直存在的一項基本任務需求。只是因其單項工程業務量相比重大基建工程更小,施工后展現的效果更加自然展現而不易引起覺察。工程業務包括如對于環境進行的補救性疏浚,去除污染物的水體或淤泥、海岸岸線護灘保護、去除水體的富營養物質等。2018年,為建設好百姓的綠水青山,我國在環境修復方面投入了大量精力開展科研和環境修復工程項目。如:白洋淀生態保護治理工程,西湖水質治理工程,長江、黃河、珠江等水域的疏浚土再利用研究項目等。

2018年4月,國際海事組織承諾船舶航運業到2050年將減排50%到100%的溫室氣體排放量。目前世界上已經開發出越來越多的減少船舶排放的技術,包括那些使用更清潔燃料并通過捕獲和儲存來阻止碳釋放的船舶。通過2018年的技術發展觀察,國外疏浚公司已經開始并在持續制定積極的決策,整合減排技術,改造或新建疏浚船舶,為環境帶來更直接利益,越來越多的挖泥船正在使用清潔燃料或努力減少溫室氣體的排放。國內的研究機構已經開展了相關研究并形成一定的技術儲備,采用LNG雙燃料、岸電技術、電池驅動等多種環保解決方案的疏浚船方案已經完成或者研發當中。這些裝備除了在動力和作業過程中注意環保,在挖泥、取砂等直接挖掘過程中,相關裝備也開展相關研發,更高效、更環保的設備能夠更好地減少對河流、近海或湖泊水庫等作業過程的擾動,有效控制泥沙的擴散。

人類面水而生,但人口的不斷增長造成自然資源和土地資源愈加稀缺,工業化和城市化造成河流和土壤受到嚴重的威脅甚至破壞。人類通過疏浚作業,一方面開展港口、航道疏浚和填海造地等來滿足人類生存和發展的需要;另一方面也致力于通過與自然共生,來減少早期圍海造陸所造成的生態的惡化。荷蘭近年來建設的人工育灘工程、馬肯瓦登(生態島)項目等印證了疏浚技術在環保方面的發展進程。荷蘭通過退耕還林,把填造的陸地變成沿海的濕地,再逐步還給海洋,讓陸地和海水自由地接觸、自然地呼吸,這是人類和自然在取舍之間不斷平衡的結果,也是疏浚工程技術未來發展的方向。我國在疏浚與自然協調發展技術方面尚處于起步階段,所幸中國政府、中國疏浚協會、國內的疏浚企業在這方面一直進行著努力和探索,2018年從年初到年末,業內專業人士通過訪問學習、自主研究等方式也形成了共識、總結了經驗并產生了一大批研究成果。

2018年10月中國首屆“與自然和諧”國際水環境生態建設技術發展會議在武漢閉幕,疏浚行業技術不再單純局限于裝備的更新和研發,更是從工程整體性到過程的各個細節進行深入研究,產生了大量跨學科、跨行業的技術創新與成果。而今年4月23日剛剛在上海舉辦的第22屆世界疏浚大會同樣將主題確定為“疏浚與生態更和諧”,包括傳統疏浚裝備、疏浚工程項目、疏浚物產生全過程、疏浚物后期處理與再利用以及礦產資源的開發等大疏浚技術的概念逐步形成,大疏浚技術全面面向環保、面向高效的發展方向將是大勢所趨。

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