淺談導(dǎo)標(biāo)設(shè)計(jì)中容易出現(xiàn)的誤區(qū)及幾點(diǎn)建議

張海波

摘 要：本文通過(guò)對(duì)導(dǎo)標(biāo)設(shè)計(jì)規(guī)范的理解，結(jié)合船舶航行對(duì)導(dǎo)標(biāo)導(dǎo)航效能的實(shí)際需求，分析設(shè)計(jì)導(dǎo)標(biāo)應(yīng)考慮的因素，對(duì)導(dǎo)標(biāo)建設(shè)的規(guī)模提供依據(jù)，避免因設(shè)計(jì)上的誤區(qū)造成投資過(guò)大而帶來(lái)浪費(fèi)。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)標(biāo) 設(shè)計(jì) 誤區(qū) 建議

1.前言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，海上運(yùn)輸越來(lái)越受到重視，港口基礎(chǔ)建設(shè)的投入逐年以兩位數(shù)的速度在增長(zhǎng)。船舶越來(lái)越向大型化、集約化發(fā)展，航道不斷得到拓寬和浚深，以及不斷向外延伸。船舶的大型化、航道的延伸等新的發(fā)展變化對(duì)導(dǎo)標(biāo)的建設(shè)提出新的要求和挑戰(zhàn)。

在許多情況下，由于導(dǎo)標(biāo)的建設(shè)地點(diǎn)越來(lái)越受到限制，如許多航道的通視條件受到影響、陸地資源越來(lái)越少，致使導(dǎo)標(biāo)不得不從陸地遷至在海上建設(shè)。

另外，由于氣象條件和環(huán)境因素的原因，如港口建設(shè)所產(chǎn)生的塵埃、大氣中越來(lái)越多的霧霾、碼頭及周圍環(huán)境燈光的影響等等，所以在設(shè)計(jì)導(dǎo)標(biāo)時(shí)，視覺能見度應(yīng)按實(shí)際的為依據(jù)。

以上情況將直接關(guān)系到導(dǎo)標(biāo)建設(shè)的規(guī)模和投資。因此，分析導(dǎo)標(biāo)在設(shè)計(jì)上的誤區(qū)，避免因此造成規(guī)模的不合理和投資上的浪費(fèi)顯得很有必要。

2.導(dǎo)標(biāo)設(shè)計(jì)中的誤區(qū)

（1）航道有多長(zhǎng)，導(dǎo)標(biāo)的導(dǎo)航距離就應(yīng)有多長(zhǎng)。有的航道全程需有導(dǎo)標(biāo)導(dǎo)航，但并不是全部設(shè)置導(dǎo)標(biāo)的航道都需全程導(dǎo)航。航道有以下情況的，不必完全按照航道的長(zhǎng)度來(lái)界定導(dǎo)標(biāo)的導(dǎo)航范圍。

①航道入口附近水域比較寬闊，水深也比較深，通航密度也不算太大，且有等浮標(biāo)作為助航設(shè)施。在此附近航段往往不需要有導(dǎo)標(biāo)來(lái)導(dǎo)航。

②在航道末端，或離碼頭比較近的航段，也未必需要導(dǎo)標(biāo)導(dǎo)航。因?yàn)榻咏a頭，其附近的各種建筑物及固定設(shè)施都比較明顯，對(duì)導(dǎo)標(biāo)的需求顯然不那么迫切。

另一種情況是，導(dǎo)標(biāo)間距因條件限制不能加大時(shí)，前、后導(dǎo)標(biāo)垂直張角可能難以實(shí)現(xiàn)既要符合規(guī)范，又要兼顧全程范圍。舉例：某導(dǎo)標(biāo)前標(biāo)高20m，后標(biāo)高25m，導(dǎo)標(biāo)間距400m，船舶眼高15m。根據(jù)張角公式：

可算出觀測(cè)者距離前標(biāo)8000m與800m的垂直張角分別是3.2′和15.8′，前者符合規(guī)范，而后者不符合規(guī)范。

所以，前、后導(dǎo)標(biāo)間距沒有調(diào)整空間的情況下，只有放棄航道末端的一定距離，不納入導(dǎo)標(biāo)的導(dǎo)航范圍。

③一般氣象條件下，導(dǎo)標(biāo)的導(dǎo)航距離應(yīng)在氣象視距范圍內(nèi)。雖然導(dǎo)標(biāo)設(shè)置規(guī)范中要求導(dǎo)標(biāo)設(shè)置應(yīng)具備以下地理環(huán)境：航道軸線延長(zhǎng)線的一方，在目視距離內(nèi)（一般不大于18.5km）伸向陸地或具有設(shè)標(biāo)條件的水域。但是，18.5km是值得商榷的。由于港口生產(chǎn)建設(shè)等原因，大多數(shù)情況下，目視距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到這個(gè)距離，一般經(jīng)驗(yàn)顯示，目視距離能夠達(dá)到10～15km就相當(dāng)不錯(cuò)了。換句話說(shuō)，一般情況下，設(shè)計(jì)導(dǎo)標(biāo)時(shí)，不必太刻意要求其導(dǎo)航距離超過(guò)15km。

除此之外，現(xiàn)代航行技術(shù)已得到長(zhǎng)足的發(fā)展，電子海圖、自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)、多功能標(biāo)繪導(dǎo)航雷達(dá)、DGPS、AIS等的應(yīng)用，逐漸使目視航標(biāo)（包括導(dǎo)標(biāo)）的作用有所弱化。這也說(shuō)明，導(dǎo)標(biāo)要起到全程導(dǎo)航功能并不見得有那么迫切的需要。

（2）導(dǎo)標(biāo)應(yīng)適用于各種大小船舶的導(dǎo)航需求。不同噸位的船舶，其眼高和船舶寬度則不同，進(jìn)而推算的導(dǎo)標(biāo)高度、標(biāo)牌尺寸、張角、前后標(biāo)距離也不同。這樣建設(shè)規(guī)模及投資也不同。因此，應(yīng)充分調(diào)研和論證適用船舶的類型。多數(shù)人工浚深的航道，由于投資的限制，往往設(shè)計(jì)為大型船舶單向通航，小型船舶雙向通航作為航行需求的前提。

以防城港三牙航道導(dǎo)標(biāo)為例（此對(duì)導(dǎo)標(biāo)在上設(shè)計(jì)90年代由防城港務(wù)集團(tuán)建設(shè)，規(guī)模小，高度矮，基礎(chǔ)和標(biāo)體簡(jiǎn)陋，計(jì)劃重新設(shè)計(jì)建設(shè)）。除20萬(wàn)噸級(jí)以外，進(jìn)出防城港的其它所有船舶都必經(jīng)此航段。該航段設(shè)計(jì)最大船型為10萬(wàn)噸級(jí)單向通航，千噸級(jí)船舶可雙向通航。因此，重新設(shè)計(jì)導(dǎo)標(biāo)時(shí)，首先考慮導(dǎo)標(biāo)軸線因與航道軸線重合，為大型船舶而且在航道中線航向的船舶提供導(dǎo)航服務(wù)。顯然，不必考慮千噸級(jí)船舶。如果大小船舶都考慮的話，前后標(biāo)的垂直張角不能都滿足規(guī)范要求，根據(jù)張角的公式：

已知：前導(dǎo)標(biāo)高程20m，后導(dǎo)標(biāo)高程25m，前后標(biāo)距離300m，觀察距離8000m。分別以眼高18m和5m為例，通過(guò)計(jì)算得垂直張角分別為α=2.04′和1.8′，顯然，前者符合規(guī)范，而后者則不符合規(guī)范。

以上結(jié)果表明，導(dǎo)標(biāo)設(shè)計(jì)應(yīng)有船舶類型的針對(duì)性。一般情況下，建設(shè)適用于各種類型船舶的導(dǎo)標(biāo)不大現(xiàn)實(shí)。

（3）船舶眼高越高，導(dǎo)標(biāo)就應(yīng)該建得越高。

①前導(dǎo)標(biāo)極限高程的公式如下：

式中：h。——滿足地理視距需要的前標(biāo)極限高程（m），即觀察者通過(guò)水天線的視線在前標(biāo)標(biāo)位處的高程，自平均大潮高潮面起算；

Ds——前標(biāo)至搜尋區(qū)起點(diǎn)的距離（m），即前標(biāo)至使用段起導(dǎo)點(diǎn)與使用段起導(dǎo)點(diǎn)至搜尋區(qū)起點(diǎn)的距離之和，后者可取自前標(biāo)至使用段起導(dǎo)點(diǎn)距離的10%～20%，根據(jù)具體情況可適當(dāng)增減；

e——觀察者眼高（m）。

②后導(dǎo)標(biāo)高程公式（后標(biāo)至使用段某點(diǎn)的距離小于8000m時(shí)）如下：

式中：H——后標(biāo)標(biāo)頂高程（m），自平均大潮高潮面起算；

h——前標(biāo)標(biāo)頂高程（m），自平均大潮高潮面起算；

D——觀察距離（m）；自前標(biāo)至使用段某觀察點(diǎn)的距離；

d——導(dǎo)標(biāo)間距（m）；endprint

α——前后標(biāo)標(biāo)頂垂直張角（′）；

e——觀察者眼高（m）。

從前標(biāo)公式可以看出，眼高越高，h。反而越小。

對(duì)于后導(dǎo)標(biāo)高程來(lái)說(shuō)，舉例如下：

假設(shè)前導(dǎo)標(biāo)高程20m，前后標(biāo)距離500m，觀察距離8000m，α為3′，眼高分別為8m和15m。則通過(guò)計(jì)算得后導(dǎo)標(biāo)高程分別為：28.1m和27.3m。這個(gè)例子說(shuō)明，船舶眼高越高，后導(dǎo)標(biāo)高程不一定就越高。

3.認(rèn)清設(shè)計(jì)上的誤區(qū)，避免導(dǎo)標(biāo)建設(shè)規(guī)模及投資不必要地?cái)U(kuò)大

因陸地資源越來(lái)越有限，很多導(dǎo)標(biāo)都要在灘涂或水中建設(shè)，成本大大增加。導(dǎo)標(biāo)選取適當(dāng)?shù)母叨群鸵?guī)模尤其重要。

（1）考慮能見度的因素。①船舶眼高地理視距大于能見度距離時(shí)，取能見度作為起導(dǎo)距離。由于各地空氣環(huán)境逐年變差，霧霾天氣不斷增多，港口背景燈光的影響，造成大多數(shù)氣象條件下的能見度遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)能見度水平，當(dāng)船舶眼高地理視距大于能見度距離時(shí)，應(yīng)取實(shí)際一般能見度作為導(dǎo)標(biāo)起導(dǎo)點(diǎn)距離。②前導(dǎo)標(biāo)至航道入口距離大于能見度距離時(shí)，取能見度作為起導(dǎo)距離。如某航道入口至前導(dǎo)標(biāo)距離20km，而當(dāng)?shù)啬芤姸韧现挥?5km，同樣的道理，導(dǎo)標(biāo)的起導(dǎo)點(diǎn)最大只能選取15km。

（2）考慮航道入口的開闊水域的因素，選取確實(shí)需要的導(dǎo)航范圍。由于航道狹窄，才需要設(shè)置導(dǎo)標(biāo)。但是，在一些自然形成和人工開挖相結(jié)合的航道，往往航道入口附近比較開闊，船舶航行此處通常不需使用導(dǎo)標(biāo)，這種情況下，起導(dǎo)點(diǎn)最好從真正需要導(dǎo)航的位置起算。起導(dǎo)點(diǎn)越長(zhǎng)，前導(dǎo)標(biāo)的極限高程就越高。海上建設(shè)導(dǎo)標(biāo)，考慮的因素比較多，也比較重要，如海浪、臺(tái)風(fēng)等因素，建設(shè)規(guī)模增大一點(diǎn)，投資就可能增加很多。

舉例：如為某航道設(shè)計(jì)導(dǎo)標(biāo)，前標(biāo)至搜尋點(diǎn)距離為20km，多數(shù)情況下氣象能見度只有15km，代表船型眼高為8m。求前標(biāo)的極限高程。

根據(jù)前導(dǎo)標(biāo)極限高程公式：

e=8m，Ds分別用20km和15km代入，結(jié)果分別為5.3m和1m。即前者需要建5.3m高的基礎(chǔ)，后者只需要建1m高的基礎(chǔ)。前、后標(biāo)的其它標(biāo)體、標(biāo)牌在此不一一計(jì)算。但完全可以看出其建設(shè)規(guī)模和投資是完全不同的。

4.結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)以上分析，在設(shè)計(jì)導(dǎo)標(biāo)時(shí)，建議遵循如下兩條原則，以達(dá)到導(dǎo)標(biāo)建設(shè)和投資的合理性：

（1）“掐頭去尾”原則。必要時(shí)，航道的前端和末端可以不納入導(dǎo)標(biāo)的導(dǎo)航范圍。但應(yīng)以下列因素為前提：

①航道太長(zhǎng)，超出多數(shù)氣象能見度范圍；②船舶眼高地理視距大于多數(shù)氣象能見度；③航道的前端和末端有著其它良好的助航條件、比較開闊的水域。

（2）“重大輕小”原則。航道的尺度基本都是按照最大通航船舶來(lái)設(shè)計(jì)的，船舶類型不同，其眼高也不同，因此，應(yīng)以設(shè)計(jì)最大通航船舶的眼高作為導(dǎo)標(biāo)設(shè)計(jì)的依據(jù)。設(shè)計(jì)的導(dǎo)標(biāo)可能只滿足代表船型使用，而不滿足其它小型船舶使用，這是正常的。

參考文獻(xiàn)：

水運(yùn)工程導(dǎo)標(biāo)設(shè)計(jì)規(guī)范.endprint