天津港10萬t級大沽沙航道船舶通航尺度

天津臨港港務集團有限公司 翟征秋

一、航道概況及水文條件

1. 航道概況

天津港10萬t級大沽沙航道位于天津港南疆港區與大沽口港區之間，是經人工開挖形成的天津港第二深水航道，現航道等級已達10萬t級，航道長32.5 km（里程2+0-34+5），底寬375 m，底標高-14.5 m（理基），邊坡1：5，在里程15+0處順時針旋轉17°。

2. 航道所在海域水文條件

長期統計資料顯示，大沽沙航道所在海區常風向為S向，次常風向為E向，出現頻率分別為9.89%、9.21%。強風向為E向，次強風向為ENE向，風力大于7級和風力等于7級的頻率分別為0.32%、0.11%。航道所在海區常浪向為ENE、E向，頻率分別為9.68%和9.53%，強浪向為ENE向，該向H4%＞1.5 m的波高頻率為1.35%。

根據實測水文全潮資料統計分析可知，本海區近岸受地形影響，落潮流速大于漲潮流速；近海潮流基本屬于往復流性質且流向較為集中，漲潮流向WNW，落潮流向E-SE；本海域流速相對較小，平均流速小于0.3 m/s，屬弱流海區。

二、通航尺度研究

1. 設計代表船型

根據港區規劃，天津港10萬t級大沽沙航道設計代表船型尺度如表1所示。由于近中期大沽沙航道主要通航10萬t級以下的油船和散貨船，因此本文僅對油船和散貨船進行論述。

2. 船舶通航寬度標準

根據《海港總平面設計規范》（以下簡稱《規范》），航道有效寬度W由船舶航跡帶寬度A、船舶間富裕寬度b和船舶與航道底邊線間的富裕寬度c組成，如圖1所示。

表1 主要設計船型尺度m

圖1 航道有效寬度

根據《規范》，單、雙向航道的有效寬度可分別按照公式（1）和（2）計算。

其中，A為航跡帶寬度，指船舶以風流壓偏角在擬定航線擺動航行所占的水域寬度，可通過公式（3）計算。

其中：n為船舶漂移倍數，取值見表2；L為設計船長；B為設計船寬；γ為風流壓偏角（°），取值見表2。

船舶與航道底邊線間的富裕寬度（c）是指船舶在航道中以蛇行航跡前進時，航跡帶外側與邊坡底邊線的最小安全距離，該項富裕寬度可按表3取值。

表2 橫風≤7級漂移倍數和風流壓偏角γ值

表3 船舶與航道底邊線間的富裕寬度

在計算設計船型所需航道寬度時，其主要涉及船長與船寬之比（L/B）。筆者通過對大量船型數據進行統計分析后得到所涉及船型尺度的長寬比如表4所示。

表4 研究船型的平均長寬比

3. 船舶單向通航

按照《規范》，在船速＞6 kn下考慮，由式（1）和表2、3可得出各類船型單向通航寬度如表5所示。由表5可知，在不同風流壓偏角下，10萬t級大沽沙航道可單向通航設計船舶的最大通航寬度如表6所示。通過表6與《規范》中船型資料對比可知，設計寬度為375 m的大沽沙航道可滿足所有設計船型單向通航對航道寬度的要求。

表5 設計代表船舶航跡帶寬度表

表6 設計代表船舶單向最大通航寬度表 m

4. 船舶雙向通航

按照《規范》，當風流壓偏角為3°、船速＞6 kn時，由式（2）和表2、3可得出各設計船型雙向通航寬度，如表7所示。由表7可知，當風流壓偏角為3°、船速＞6 kn、雙向通航時，設計寬度為375 m的大沽沙航道所允許通航的各船型組合最大寬度之和值如表8所示。

表7 γ=3°、航速＞6 kn時的雙向通航寬度

表8 γ=3°、航速＞6 kn時雙向通航允許通過的各船型最大寬度之和m

同理，可計算風流壓偏角為7°、船速＞6 kn和≤6 kn時，各設計船型雙向通航所需通航寬度分別如表9、10、11、12所示。

表9 γ=7°、航速＞6 kn時的各種船型組合雙向通航所需寬度值

表10 γ=7°、航速＞6 kn時雙向通航允許通過的各船型最大寬度m

表11 γ=7°、航速≤6 kn時的各種船型組合雙向通航所需寬度值

表12 γ=7°、航速≤6 kn時雙向通航允許通過的各船型最大寬度m

5. 組合船型雙向通航計算結果分析

根據實際情況可知，船舶在航道中航行所需航道寬度與當時的風流壓偏角、橫流流速、船舶航速有關。另外，根據潮流統計資料可知，天津港10萬t級大沽沙航道附近水域不利潮流的最大流速＜0.75 m/s，其與航道的夾角＜27°。根據船舶類型、船舶航速以及流壓差情況，分析可得天津港10萬t級大沽沙航道允許雙向通航的最大船型組合如下：

（1）當橫流流速≤0.25 m/s（γ=3°）、橫風≤7級、船速＞6 kn時，天津港10萬t級大沽沙航道允許雙向通航的各船型最大寬度值如表13所示。

表13 橫流流速≤0.25 m/s、橫風≤7級、船速＞6 kn時雙向通航允許通過的各船型最大寬度m

（2）當0.25 m/s＜橫流流速≤0.5 m/s（γ=7°）、橫風≤7級、船速＞6 kn時，允許雙向通航的各船型最大寬度值如表14所示。

表14 0.25 m/s＜橫流流速≤0.5 m/s、橫風≤7級、船速＞6 kn時雙向通航允許通過的各船型最大寬度m

（3）當0.25 m/s＜橫流流速≤0.5 m/s（γ=7°）、橫風≤7級、船速≤6 kn時，允許雙向通航的各船型最大寬度值如表15所示。

通過以上分析可知，設計寬度為375 m的天津港10萬t級大沽沙航道應：

（1）能滿足10萬t級設計船型船舶在橫風≤7級、橫流流速≤0.25 m/s條件下雙向航行。雙向通航兩船船寬之和值如表13所示。

（2）能滿足10萬t級散貨船和10萬t級油船以及兩條10萬t級散貨船在橫風≤7級、橫流流速介于0.25～0.5 m/s、航速≤6 kn時的雙向通航。雙向通航兩船船寬之和值如表15所示。

（3）不能滿足10萬t級設計船型在橫風≤7級、橫流流速介于0.25～0.5 m/s、航速＞6 kn時的雙向通航要求。

表15 0.25 m/s＜橫流流速≤0.5 m/s、橫風≤7級、船速≤6 kn時雙向通航允許通過的各船型最大寬度m

三、結 論

根據2004—2005年潮流統計資料，10萬t級大沽沙航道水域不利潮流最大流速為0.53 m/s，該向與大沽沙航道軸線夾角為27°，此時橫向流速為0.24 m/s。另外，根據2008年附近水域潮流實測資料，不利潮流最大流速為0.75 m/s，該向與航道軸線夾角在20°以內，此時橫向流速為0.257 m/s。可見，10萬t級大沽沙航道水域最大橫流流速一般不超過0.25 m/s。因此，在按照《海港總平面設計規范》計算單雙向通航所需航道寬度時可將值取為3°。由此可知，天津港10萬t級大沽沙航道在正常水文氣象條件下航道設計寬度為375 m可滿足10萬t級設計代表船型單雙向通航對航道寬度的要求。

[1]中交水運規劃設計院,中交第一航務工程勘察設計院.海港總平面設計規范(JTJ211-1999)[M].北京:人民交通出版社,1999.

[2]李邦川,周鋒.天津臨港10萬噸級航道通航標準研究[J].中國水運,2010(1):22-23.

[3]蘇志國.黃驊港200米航道船舶通航尺度研究[J].商情(財經研究),2008(6):118.