從一起自沉事故談運砂船安全問題

單艷偉

摘 要：我國每年都會發生多起運砂船自沉事故，對人們的生命財產和海洋生態環境造成了一定損失和破壞。此類自沉事故的發生有貨物自身屬性因素，有船舶結構強度的因素，也有裝載不當的因素。為減少或避免此類水面交通事故的發生，論文就一起運砂船自沉事故進行技術分析，提出針對性的管理措施和操作建議。

關鍵詞：自沉 自由液面 穩性 運砂船

近年來，我國載運易流態化精礦粉的船舶屢發事故，尤其是運砂船自沉事故。據統計，2018年共發生運砂船致人死亡失蹤事故53件、死亡或失蹤124人、沉船23艘，其中15件較大事故，占全年水上交通較大事故件數的57.7%。

1.“C”輪自沉事故經過

2016年11月11日2215時，“C”輪裝載約5300噸泥沙后開航，約10分鐘后在長江上海段北港水道515燈浮西北側水域傾覆沉沒。

當日1810時許，在北港水道515燈浮西北側水域拋雙錨，錨鏈都2節入水。

1815時，兩艘吸砂船靠“C”輪左、右舷并開始打沙作業。

2200時，泥沙已經裝滿，干舷只有50厘米左右。

2208時，錨離底，船舶向右調頭。開始時，右舵5°，前進一，但轉向不明顯，隨后就向右15°、右滿舵轉向，前進二（最高檔為前進三），邊起錨邊航行。

2210時，船艏向225°，航速4節，船艏突然異常抖動，船體向左傾斜2-3°，即停車。隨后將還沒有啟上來的錨拋下去，并通知機艙人員用抽水泵抽貨艙水調整船體平衡。

2213時，船艏向205°，船體左傾加劇，左舷甲板浸水后進入貨艙。

2215時許，“C”輪向左側傾覆。

2.重要因素技術分析

2.1長江口泥沙分析

基于長江口大面積觀測的懸浮泥沙和表層沉積物粒度等資料，充分考慮泥沙在水中運動狀態，判斷長江口懸浮泥沙類型為粘土沙質。其中粉沙組分的平均含量約65%，粘土組分的含量約30%，沙的含量約5%，含沙土淡水重量密度1.025t/m3，含水率50%的粘土沙質濕密度為1.5-2.0t/m3，顆粒密度為2.65-2.75t/m3，飽和濕密度為1.668t/m3。

2.2船舶實際裝載推算

根據《船舶穩性計算書》排水量與吃水之間的關系得出滿載水線的TPC為11.30t/cm。超載吃水為6.70m狀態下的船舶排水量相比滿載離港狀態的增量為1017t。“C”輪的重量重心計算表顯示，滿載出港狀態載貨重量4300t。據此推算，超載吃水狀態下的貨艙含水泥沙裝載重量為5317t。

2.3橫穩性高度推算

（1）橫穩性高度推算

根據“C”輪《船舶穩性計算書》所列滿載出港狀態和滿載到港狀態的重量重心計算表和初穩性高度計算表：“C”輪滿載離港排水量Δ1=5803t，計算吃水dm1=5.80m，合重心高度KG1=4.986m，未經自由液面修正的初穩性高度GM01=0.926m，橫穩心距基線高度KM1為5.912m；滿載到港狀態排水量Δ2=5594t，計算吃水dm2=5.615m，合重心高度 KG2=4.933m，未經自由液面修正的初穩性高度GM02=0.965m，橫穩心距基線高度KM2為5.898m。采用線性外推法，推算出“C”輪超載吃水6.70m狀態下的橫穩心距基線高度KM3為5.98m。根據船舶資料和實際轉載情況計算貨物和船舶合重心高度為5.02m，由此得出該裝載狀態的未經自由液面修正的橫穩性高度為0.96m。

（2）自由液面修正后的橫穩性高度

如果泥沙和上層淡水之間的界面隨船舶傾斜而傾斜，則產生自由液面的僅為泥沙，表層淡水因上下表面相互平行而實際不產生重心的橫向移動。按相應公式計算貨艙自由液面對初穩性高度的影響，可計算出該自由液面修正值為0.74m。考慮到其他自由液面計算值0.03m，進而得出經自由液面修正后的橫穩性高度為0.19m。

計算結果表明，由于貨艙裝載重心偏高，各種情況下經自由液面修正后的初穩性高度雖然滿足《國內航行海船法定檢驗技術規則》（以下簡稱為法定規則）要求，但均小于《船舶穩性計算書》所列出的滿載出港的對應值0.897m。但當泥沙表層有移動時，經自由液面修正后的初穩性高度已經接近法定規則的初穩性基本要求值0.15m。

2.4大傾角穩性定性推算

根據“C”輪滿載出港狀態的靜穩性力臂，結合超載狀態的初穩性高度、干舷高度、甲板浸水角、船體進水角及其對應的復原力臂、穩性消失角等數據的變化，對比分析該船超載狀態大傾角穩性相關指標的變化。

滿載出港狀態干舷高度1.40m，型寬13.98m，據此推算滿載出港狀態甲板浸水角為11°。在橫傾角小于15°且甲板邊緣未入水的條件下，復原力臂值可用l=GM×Sinθ表示。因此，滿載出港狀態靜穩性力臂曲線成線性上升態勢，曲線上升的斜率為0.897。根據“C”輪事故航次裝載狀態（超載），靜穩性力臂曲線上升緩慢，且干舷高度減小，甲板浸水角減小至5°，靜穩性曲線在橫傾角5°以后就出現反曲點，停止線性上升。相比與滿載出港狀態，大傾角穩性曲線高度大大降低，穩性作用范圍大幅減小，極限靜傾角小于30°，在30°處的靜穩性力臂為0.059～0.086m，已不滿足法定規則規定的不小于0.20m的要求。穩性消失角為38～41°，不滿足法定規則規定的不小于55°的要求。此外，由于干舷高度的從1.40m減小到0.50m，船舶儲備浮力減小，船體進水角提前。

2.5排水窗不對稱放水的影響分析

根據現場勘查，打撈出水的“C”輪前艙和后艙艙口圍左右舷排水孔都處于關閉狀態。前后艙左舷1、2、5排水窗關閉狀態，3、4排水窗開啟狀態，右舷5個排水窗都為開啟狀態。

“C”輪泥沙裝載完畢后，艙口圍內側上層0.5m為淡水，下層1.24m為含水泥沙，排水窗下邊緣距甲板高0.65m，即泥沙與淡水的界面高于排水窗下邊緣0.59m。窗口圍內右側剛沉淀下來的表層泥沙，具有一定懸浮性和移動性，當右側排水窗全部被打開，泥沙會在上層壓力的作用和向外流出的淡水沖擊下，伴隨著淡水快速向右側舷外排出，造成艙口圍內側泥沙重量不均衡，船舶因此逐漸向左傾斜。艙口圍內側泥沙出現左高右低的坡度，左右兩側的高度差為0.59m，此泥沙鍥形體的質量M可以根據泥沙濕密度、左右舷高度差、艙口圍寬度、艙口圍長度，計算得209.55t。

泥沙鍥形體橫截面形心距中線面的橫距為艙口圍寬度的1/6，則泥沙鍥形體重量左右不均勻所產生的橫傾力矩Mh為321.31t？m。

計算表明，在不同情況下，由于泥沙鍥形體重量左右不均勻將產生5～13°的左傾角。隨著泥沙向右舷逐漸排出，船舶向左傾斜的角度逐漸增大。橫傾角的形成和增大，進一步驅使具有一定懸浮性和流態化特性的泥沙向傾斜一側流動，并最終導致“C”輪傾覆。

3.事故原因分析

船舶超載造成船舶實際干舷小于該船核定最小干舷，引起船舶儲備浮力不足，船舶穩性不能滿足規范要求；船舶左右舷不對稱排水造成船舶產生初始橫傾，艙內泥沙和水的混合物流向一舷致使船體橫傾加劇；當橫傾產生的傾側力矩大于船舶復原力矩時，船舶傾覆。

“C”輪事故航次實際裝載后干舷高度僅0.50m，不滿足該輪《海上船舶載重線證書》核定的1.40m夏季干舷要求，使船舶的儲備浮力減小，甲板浸水角變小。

船舶不對稱排水造成船舶產生初始橫傾，艙內泥沙和水的混合物流向一舷致使船體橫傾加劇。“C”輪左右舷排水窗處于不對稱開閉狀態，泥沙和淡水受艙口圍排水窗不對稱排出的影響，在上層壓力作用和向外流出淡水的沖擊下，造成艙口圍內側泥沙重量不均衡，產生5～13°的左傾角。隨著泥沙向右舷逐漸排出，船舶向左的傾斜角度逐漸增大。同時，橫傾角的形成和增大，以及船舶在右轉過程中所產生的離心力，進一步加速泥沙向傾斜一側流動。

船舶穩性不足是運砂船傾覆事故多發的主要因素。由于干舷高度減小，造成靜穩性曲線在橫傾角達到甲板浸水角后就出現反曲點，停止線性上升，穩性作用范圍大幅減小，極限靜傾角、靜穩性力臂、穩性消失角等大傾角穩性指標值均不滿足規范要求。

4.結語

“C”輪這類水面交通事故，不但對運砂船財產和人員生命造成損害，而且容易導致航道受阻，給過往船舶安全航行構成較大威脅，另外油料和污水的溢出也對海洋生態環境造成了一定破壞。

2018年1月10日，交通運輸部海事局推進專項行動，集中力量非法從事海上運輸特別是砂石船運輸等違法違章行為實施打擊，遏制水上交通事故多發勢頭。

為減少我國運砂船自沉事故的發生，論文提出以下建議：一是船舶經營人或管理人應根據泥沙的特性和船舶資料，提供合理的裝載方案；二是裝載泥沙時，應對裝船作業進行全過程觀測，保持各艙及同一艙內平衡受載，防止重量左右分布不均勻而危及船舶穩性；三是裝載完畢后應在原地排清艙內積水，做好平艙工作，保持核定干舷高度。

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