廈門港海滄航道擴建三期工程通航安全的評估

溫清洪

（廈門海洋職業技術學院，福建廈門 361012）

隨著海峽西岸經濟區建設的全面推進，廈門港在海峽西岸港口群中的龍頭港地位進一步確立，海滄港區和嵩嶼港區又是廈門港集裝箱干線運輸的主體港區。據統計，廈門港到港船舶大型化的趨勢日趨明顯。因15萬噸級以上船舶需不滿載或到其他港口減載后再進港，直接影響了船舶營運及碼頭泊位營運的效益。因此，為適應到港船舶大型化趨勢的需要，必須擴建航道和船舶回旋水域。目前，廈門港主航道擴建三期工程近期實施工程已開工建設。廈門港主航道擴建三期工程建成后，可滿足10萬噸級集裝箱船雙向全潮通航（設計通航水位0.72m）、同時滿足15萬噸級船舶乘潮通航的要求。［1］［2］

鑒于海滄港區、嵩嶼港區是廈門港今后一定時期重點發展的港區，為了與港區發展相適應，與廈門港主航道相匹配，必須配套擴建海滄航道并相應擴建船舶回旋水域。廈門港海滄航道擴建三期工程建設規模與擬建廈門港主航道擴建三期工程一致，按照滿足10萬噸級集裝箱船全潮通航、兼顧15萬噸級散貨船、15萬噸級集裝箱船乘潮單向通航的規模進行建設。海滄港區4＃－7＃泊位船舶回旋水域增深工程建設規模為15萬噸級散貨船乘潮調頭，擬建工程適用船型由廈門港航道管理站提供。船型主尺度見表1設計船型尺度表。擬建工程的主要技術經濟指標見表2。［3］

表1 設計船型尺度表

表2 擬建工程主要技術經濟指標表

1 航道適應性分析

1.1 航道寬度適應性分析

海滄航道擴建三期工程從擬建廈門港主航道擴建三期工程調整后的終點（以下備注為“E”點）至海滄港區7＃泊位西端部，長約6.26km；航道有效寬度取250m。

按照《海港總平面設計規范》（JTJ211－99），（以下簡稱《設計規范》），航道有效寬度由設計船型總長、型寬、航速及航道的橫風、橫流及“風、流壓偏角”等因素所決定，航道有效寬度按下式計算：

式中：A——航跡帶寬度；A＝n（Lsinγ＋B）；n——船舶漂移倍數；L——設計船長 （m）；γ——風、流壓偏角；B——設計船寬（m）；c——船舶與航道底邊間的富裕寬度。

航道有效寬度的計算結果詳見表3。

表3 單向航道有效寬度計算表 （單位：m）

根據表3計算結果，15萬噸級散貨船單向航道所需有效寬度為198.8m～225.6m，15萬噸級集裝箱船單向航道所需有效寬度為224.4m～261.9m。地中海“MSC”系列15萬噸集裝箱船單向航道有效寬度為203.6m～238.2m。［4］

由于擬建工程航道軸線和漲落潮流流向基本一致，航道北側有陸地遮蔽，所以航道風、流壓偏角取為5.5°，計算設計船型所需航道有效寬度為244.4m，現海滄航道從E～19＃泊位航段航道寬度為250m，擬建航道有效寬度若按250m建設，能滿足設計船型通航要求。

當外界的風和流較大，特別是東北大風時，航道上大型船舶受到的風、流壓偏角較大，而在7°的風、流壓偏角時，15萬噸級集裝箱船（船長398m）單向航道所需有效寬度達261.9m，超出航道有效寬度。因此建議在風和流較大（7級及以上）時，應適當限制船長398m的大型集裝箱船舶的進出港航行，以確保安全。

因此得出擬建工程航道寬度在理論上能滿足設計船型的通航規范要求，適應船型的通航安全操作需要。

1.2 航道水深及設計底標高適應性分析

1.2.1 設計船型理論所需航道通航水深

按《設計規范》規定，航道通航水深D0及設計水深D分別按下式計算：

式中：T——設計船型滿載吃水（m）；Z0——船舶航行時船體下沉增加的富裕水深（m）；Z1——航行時龍骨下最小富裕深度（m）；Z2——波浪富裕深度（m）；Z3——船舶裝載縱傾富裕深度（m）；Z4——備淤深度（m）；

航道水深理論計算結果詳見表4。

設計底標高＝ΔH－D，ΔH—乘潮水位（m）

表4 航道設計水深計算表 （單位：m）

從表中得出10萬噸集裝箱船所需安全通航水深為16.02m，15萬噸級散貨船所需安全通航水深為19.77m；15萬噸集裝箱船所需安全通航水深為18.22m；地中海“MSC”系列15萬噸集裝箱船所需安全通航水深為17.72m。［4］

船舶回旋水域設計水深取值與航道水深相同。

1.2.2 擬建工程航道設計底標高適應性分析

本次航道設計底標高設計兩個方案，航道設計底標高分別取－15.5m和－16.0m。

方案一：按照10萬噸級集裝箱船全潮通航要求（設計通航水深0.72＋15.5＝16.22m）；并兼顧15萬噸級散貨船乘潮通航要求（設計通航水深4.27＋15.5＝19.77m），乘潮年保證率90%計，乘潮歷時3小時；15萬噸級集裝箱船乘潮通航要求（設計通航水深2.72＋15.5＝18.22m），乘潮年保證率100%，潮歷時約5小時，（相當于乘潮保證率90%、乘潮歷時約7小時）。

方案二：按照10萬噸級集裝箱船不乘潮通航要求設計，航道設計底標高取－16.0m（設計通航水深0.72＋16.0＝16.72m）；15萬噸級散貨船乘潮水位為3.77m，（設計通航水深3.77＋16.0＝19.77m）乘潮歷時約4小時，乘潮保證率90%；15萬噸級集裝箱船乘潮水位為2.22m，（設計通航水深2.22＋16.0＝18.22m）乘潮歷時約6小時，乘潮保證率100%（相當于乘潮保證率90%、乘潮歷時約8小時）。［5?

從設計船型理論所需航道安全通航水深和擬建工程航道設計底標高比較，擬建工程航道設計的底標高尺度能滿足不同設計船型在不同乘潮水位時的安全通航要求。因此設計代表船型滿載時，必須根據潮位乘潮通航。

1.3 航道轉彎半徑適應性分析

船舶在航道中轉彎半徑R的大小和轉向點加寬方式應根據轉向角φ和設計船長來確定，《設計規范》規定：當10°＜φ≤30°時，R ＝（3～5）L，采用切角法加寬；當φ＞30°時，R＝（5～10）L，采用折線法加寬。［4］

擬建工程航道有兩個轉向點，即海滄航道與廈門港主航道交點E′點和G點，其中E′點處轉向角約15°，設計時采用切角法加寬，轉彎半徑R按最大常數取5倍設計船長；G點處轉向角約4°，小于10°，不必加寬。

因此得出：工可報告對廈門港海滄航道擴建三期工程的轉彎半徑設計符合規范的要求，能適應設計船型安全通航需要。

1.4 航道回淤分析

根據工可報告介紹，廈門灣的灘槽格局基本是保持穩定的。雖然海床在天然狀況下基本處于沖淤平衡的狀態，但疏浚工程改變了海床的水動力條件：一方面使水流歸槽，將增大單寬流量，促進沖刷；另一方面又擴大了斷面過水面積，將降低深槽內的水流流速，促進淤積。疏浚挖槽后回淤量由這兩個矛盾因素共同決定。

根據工可報告的泥沙回淤計算，海滄1～7＃泊位前沿航道內每年大約淤積0.19～0.21m，由此估算出本工程實施后航道內每年新增淤積量為32萬m3。在疏浚工程竣工后初期，由于邊灘泥沙回槽以及挖槽后海床與水流重新調適等因素會加劇航槽的淤積量，在工程竣工后的一段時間航槽的淤強估計將大于上述計算值的1.6倍左右。

因此廈門港航道管理站應對航道的回淤問題有足夠的重視。

1.5 航道邊坡分析

根據工可報告，擬建航道設計邊坡取1：7，符合《設計規范》要求。

2 回旋水域適應性分析

根據工可報告：海滄港區4＃—7＃泊位船舶回旋水域為橢圓形，長軸為1100m，短軸590m，設計底標高與航道相同取－15.5m。

2.1 回旋水域尺度規范要求

根據《設計規范》，船舶回旋水域應設置在進出港口或方便船舶靠離泊碼頭的地點，其尺度應考慮當地風、浪、水流等條件和港作拖輪配備、定位標志等因素，可由表5確定。［4］

表5 船舶回旋水域尺度

2.2 工可文件設計值

擬建工程海滄港區4～7＃泊位船舶回旋水域平面設計仍為橢圓形，長軸取1100m，短軸取580m，平面尺度見表6。

海滄港區4＃—7＃泊位船舶回旋水域，水流流速較大，船舶回旋水域宜按橢圓形布置，垂直水流方向為1.5L，沿水流方向為3L。按照《設計規范》計算，設計船型（15萬噸級散貨船，船長289m）需要回旋水域尺度為：

經分析得出：海滄港區4＃—7＃泊位設計的船舶回旋水域尺度能滿足規范的要求；但設計代表船型滿載進入旋回水域調頭操作時，必須要選擇合適的乘潮水位。

表6 4＃～7＃泊位設計回旋水域平面尺度核算表 （單位：m）

3 助導航設施適應性分析

廈門港助導航設施比較完善，航道助航浮標布設合理。

海滄航道擴建三期工程航道軸線與寬度與現航道一致，僅將起點向東延伸約200m與廈門港主航道擴建三期工程航道軸線相銜接，并在起點E點附近進行加寬，航道加寬后28＃燈浮標距離航道邊線較近，需進行移位；因嵩嶼港區一期工程船舶回旋水域本次未同步增深，故需將604＃燈浮標標別由北方位標改為專用標，其余燈浮標維持現狀。移位后28＃燈浮標標別、燈質及錨鏈均不變，移位后28＃燈浮標地理位置為24°25′47.8″N，118°03′01.6″E，拋標點水深10.5m。

表7 擬建工程燈浮標位置及技術性能現狀表［6］

由于擬建工程北側是嵩嶼港區和海滄港區的回旋水域，航道北邊線不能設置實物航標。但嵩嶼港區的回旋水域實際水深小于擬建工程的底標高（15.5m），擬建工程的設計船型船舶在航道航行存在風險。為保證船舶航行安全又不影響回旋水域，建議在航道北邊側布設虛擬航標。

4 錨地適應性分析

4.1 錨地規劃

依據《廈門港總體規劃》和《廈門港主航道擴建三期工程初步設計》，結合港區和航道建設規模，工可報告對現有及規劃錨地進行調整設計。

4.1.1 新設錨地

新設灣口外3＃錨地為15萬噸級以上船舶侯潮待泊錨地。新設錨地位于廈門灣10萬噸級航道起點A東南側，為一不規則五邊形水域，距離航道右邊線約300m。設計錨地附近區域表層為流泥，以粘、粉粒為主，含少量貝殼類物質；底層為淤泥混砂，以粘、粉粒為主，含少量貝殼類物質，含石英中細砂30－35%。覆蓋層厚度均大于5m。錨地設計水深為23.0m，船舶錨泊半徑R為600m。錨地水深20.0m以上，可錨泊3～4艘10～15萬噸級大型船舶。具體位置詳見表8。

4.1.2 規劃8＃錨地調整

廈門港內錨地水域不足，隨著到港大型船舶日益增多已不能滿足錨泊要求，規劃8＃錨地水深條件較好，且已進行過掃海。根據8＃錨地周圍的水深條件，對8＃錨地進行調整擴寬其范圍，設計將8＃錨地擴大，充分利用10萬噸級航道、廈金航道和擬建的劉五店深水航道之間的水域進行布置，并避開北面的疑存雷區。擴大后的8＃錨地為不規則五邊形，水深12～23m，其附近海域底質以粗砂和淤泥為主，局部海域存在細砂，最大流速約0.96m／s，可滿足5～10萬噸級以下的船舶錨泊。具體位置詳見表8。

4.2 設計船型船舶所需要錨地分析

4.2.1 錨泊水域面積

根據《設計規范》規定，單船舶錨位為一圓面積，當風力大于7級時，其半徑為：

其中，R為單錨水域系泊半徑（m）；h為錨地水深，取20m；L為設計船長（取15萬噸級集裝箱船，船長398m）。［4］

則一艘15萬噸級大型船舶所需要的錨泊水域面積為一個半徑623m的圓。

4.2.2 錨地水深

根據《設計規范》規定，港外錨地水深不應小于設計船型滿載吃水的1.2倍，當波高（H4%）超過2m時，應增加波浪富余水深。

因此，擬建工程設計船型所需錨地水深為17.9＊1.2≈22m。

因此得出：工可報告規劃新設灣口外3＃錨地設計基本能滿足規范的要求，基本能適應設計船型目前臨時錨泊的需要。但是灣口外3＃錨地尚未建設，這就要求3＃錨地建設應和擬建工程同步進行，同時投入使用。

廈門灣地形復雜，大型船舶錨地缺乏是今后廈門港高速發展面臨的問題。

表8 新設錨地及調整錨地坐標表

5 港作拖船適應性分析

廈門港各作業區船舶進出港和靠離泊作業所使用的港作拖輪主要由廈門港務船務有限公司提供。據了解，廈門港務船務有限公司除了擁有12艘港作拖輪外，根據業務需求量還定造了多艘5000匹以上的港作拖輪。按設計船型作業時拖輪配備情況計算（10萬噸級船舶重載作業時配2艘3600匹或以上的拖輪協助操作；15萬噸級船舶重載作業時需配3艘4000匹或以上的拖輪協助操作）。目前，只要合理調配拖輪，港作拖輪基本上能滿足和適應掛靠廈門港船舶的助泊需要。

6 評估結論和建議

通過以上對擬建工程的航道尺寸和主要參數、導航設施、錨地、拖輪進行理論核算和分析，擬建工程項目符合有關通航水域規劃要求，對該通航水域的利用是合理、可行的，項目符合《設計規范》要求，能適應和滿足設計代表船型船舶安全通航要求。

由于代表船型船舶尺寸大，受外界風流作用力大，船舶在進出港、靠離泊操縱中，對此應有足夠的考慮和準備，各項操縱應有較大的安全余量，配備充足馬力的拖輪助操。代表船型船舶在航行和靠離泊作業時對附近水域通航條件要求較高，必須做好通航安全的保障工作，服從海事主管機關的安排和指揮，確保通航安全。建議航道管理部門定期對旋回水域和航道進行測量和疏浚，以防發生擱淺事故。

1 交通部規劃研究院.廈門港總體規劃，2006（2）

2 福建省港航勘察設計研究院.廈門港主航道擴建三期工程初步設計，2009（9）

3 福建省港航勘察設計研究院.廈門港海滄航道擴建三期工程工程可行性研究報告，2010（3）

4 中華人民共和國交通部.海港總平面設計規范（JTJ211－99）［M］.北京：人民交通出版社，（2008年）

5 中國人民解放軍海軍司令部航海保證部.潮汐表（東海海區）［M］.天津：中國人民解放軍海軍出版社，（2011年）.

6 中國人民解放軍海軍司令部航海保證部.《航標表》（東海海區）［M］.天津：中國人民解放軍海軍出版社（2011年）