鼠浪湖碼頭水域潮流及其對船舶操縱的影響分析

夏良軍　馮開峰

摘 要：根據超大型船舶靠泊鼠浪湖礦石中轉碼頭的操縱實踐，結合地形特點和潮流的定點觀測資料，探討鼠浪湖碼頭水域的潮流特征及其對超大型船舶操縱的影響，優化蛇移門航道和碼頭水域的航行和靠泊方案。

關鍵詞：超大型船舶;潮流分析;水動力;航行;靠泊

中圖分類號：U675? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）05-0083-02

1 鼠浪湖碼頭和配套航道概況

（1）鼠浪湖礦石中轉碼頭。鼠浪湖礦石中轉碼頭位于寧波舟山港衢山港區，地處蛇移門水道東側，建有卸船碼頭、裝船碼頭各1座。卸船碼頭方位角取167°～347°，擁有40萬噸散裝礦石泊位2個，總長度835米，碼頭前沿設計水深為-25.3米。于2016年1月26日正式投入營運。

（2）蛇移門航道。蛇移門航道總長164.1公里，進港主航道最大設計通航水深-25.7米，可滿足40萬噸散貨船進出港。靠離鼠浪湖礦石中轉碼頭的船舶，主要使用的是北向主航道、港內航道和南向主航道，到港卸貨的船舶采用的是北進南出的方式。

2 潮流的定點觀測和分析

2.1 潮流的觀測

蛇移門航道及碼頭前沿設有多個關鍵測流點位。2015年8月15日至30日，在蛇移門航道進行了多點潮流觀測;2015年10月21日至30日，在卸船1號碼頭前沿30～100米進行了潮流觀測;2017年5月25日至6月6日，在卸船2號碼頭前沿30～80米進行了潮流觀測。

2.2? 潮流的整體概述

鼠浪湖礦石中轉碼頭水域屬規則半日淺海潮流海區，潮流運動以往復流為主，略帶旋轉性，潮流強度較大。碼頭北面的黃澤洋水域，漲潮流多為WNW向，落潮流多為ESE向，漲急和落急時流速均在2節以上。碼頭南面的岱衢洋水域，漲潮流多為WNW向與NW向，落潮流多為ESE、SE向，急漲和急落時的流速接近3節。

2.3 蛇移門水道段和卸船碼頭前沿重點水域的潮流分析

綜合潮流分析和超大型船舶靠泊的經驗，現階段該類型船舶通常選擇漲末潮流時間段貼碼頭。船舶在蛇移門水道段航行時，會遭遇大約1節的漲潮流。周邊有大盤山、小盤山、小鼠浪山、外蛇舌山諸多島礁分布，水道縱橫，受島嶼岸線約束使得航道內水流強勁，深槽眾多，造成蛇移門水道段和碼頭前沿的水流條件極為復雜。

2.3.1蛇移門水道段的潮流分析

選擇漲末入泊的船舶，從北航道南下進入蛇移門水道段時，通過外蛇舌山前，潮流多從北口東部進出。隨著船舶的繼續南下，漲潮橫流的影響逐漸減少和偏轉，并最終以航道北上的漲潮流影響為主;過外蛇舌山后，漲潮流沿著該山嘴和外掃葉礁形成的弧形海灣，產生回流。在接近小盤山附近時，由于水深的變化，以及北上的漲潮流和大小盤山之間橫流的影響，航道內又會產生不小的“潮流切變”現象。當超大型滿載船舶航行至此段水域時，保持直線航行較為困難。

2.3.2卸船碼頭前沿的潮流分析

該碼頭卸船泊位里檔為頭崗山嘴的突出部分。漲潮時，潮流方向沿著岸線和等深線，在泊位附近無船舶的情況下，潮流流經深槽較為通暢自然。隨著船舶逐漸接近泊位，泊位外檔的潮流通道被航經此處的船舶堵塞，泊位內側逐漸形成一個臨時強壓區。而流經此處的漲潮流因無法循正常通道而去，被動選擇從航經此處的船舶底部和船首方向，流向泊位外側的深溝，從而在入泊過程中遭遇到一股較強的推開流。

選擇漲末入泊的船舶，由于碼頭邊深槽和礁盤的影響，如果船位控制不同，將受到不同的潮流和水流切變的作用。1號碼頭位于2號碼頭的南面，靠泊的操縱方式存在差異。2號碼頭前沿容易受到主航道北上漲潮壓攏流的影響，而1號碼頭前沿則容易受到來自裝船碼頭方向漲潮推開流的影響。

3潮流對船舶航行的影響分析

蛇移門水道段和碼頭前沿，航道特征為寬500～800m、水深30m以上的深槽，是鼠浪湖港區的主要潮流通道。航道受附近地形和水深的變化影響，存在著明顯的渦流、潮流切變、淺水和深溝效應。

3.1渦流、回流、潮流切變的影響

選擇漲末潮時靠泊的船舶，由蛇移門北航道南下時，受航道東面漲潮流的影響，通常會遭遇10°向西的流壓差;當接近外蛇舌山北面，由于地形阻擋在航道西側形成渦流。船首通過外蛇舌山后，船首右舷受到弧形海灣引導的向東回流的影響，而船尾左舷受到來自衢山臨時錨地漲潮橫流的影響，前者的水動力大于后者，船舶會產生向左偏轉的趨勢，且整體船身向左漂移，如圖1中①。

過外蛇舌山之后，船尾右舷受到弧形海灣引導的向東回流的影響逐漸加強，而此時船首因為要抑制上階段向左的偏轉角和漂移量，航向已調整為超過180°，船首左舷開始受到由南航道北上的約為355°方向漲潮流的作用，兩者的水動力基本相當，船舶產生向右偏轉的趨勢，如圖1中②。應注意控制船位，避免靠近小盤山西側的水深為-25.1米的礁盤水域。

3.2 礁盤附近淺水效應的影響

整個航道有兩處清礁后形成的礁盤水域：位于小盤山西側的礁盤，南北長度約300米，東西寬度約160米，距離航道中心線以東約130米;位于2號碼頭前沿以西約130米處的礁盤，南北長度約285米，東西寬度約200米。礁盤處水深為-25.1米。

以40萬噸滿載礦船為例，船舶長度為360米，滿載平均吃水為23.0米，當礦船進入礁盤水域時，以船舶中垂線劃分前后部分，船首和船尾富余水深的不同，導致船舶前后部分受到的水動力相差極大。參考流壓力的計算公式：

Y_w=ρ_w×C_wy×V_w²×L×d/2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

式中：Yw為橫向水動力，N;ρw為水密度，取1025kg/m?;Cwy為水動壓力橫向分力系數;Vw為船與水的相對運動速度，m/s;L為船舶兩柱間長，m;d為船舶吃水，m。其中Cwy值隨漂角和船體水下形狀等因素的變化而變化，可以通過水池船模試驗數據確定。當沒有資料可以參考時，深水中Cwy取0.6;水深吃水比h/d<3.0時，取1.0;h/d小于1.5時，取2.0;當富余水深分別為船舶吃水的10%、20%、30%時，分別取4.8、3.8、3.0。根據首尾富余水深的不同，可計算出船舶首尾受到的水流作用力的差異。

3.3 深溝效應

船舶通過蛇移門2號浮之后，北上的漲潮流，經過碼頭附近的頭崗山嘴之后，受到大小盤山之間海峽的引導，有一部分支流轉向海峽而去，形成向東的橫流，作用在進口船舶的右舷船尾部位。而船首右舷則受到航槽深溝內北上的約為5°方向漲潮流的作用，后者的水動力大于前者，船舶向左偏轉，且整體船身會向左漂移，如圖1中③。此時要注意船舶與蛇移門2號浮的橫距，并控制船首的偏轉。

4潮流對船舶靠泊的影響分析

4.1 卸船2號碼頭的靠泊

船舶通過蛇移門2號浮之后，2號碼頭前沿以西約130米處，有一清礁后殘留的礁盤。該碼頭受到裝船碼頭和頭崗山嘴的阻擋，若控制好船位避開該礁盤，從其東面通過去靠泊2號碼頭，則整個入泊過程較為順暢，整體船身受到由南航道北上的約為5°方向漲潮壓攏流的作用，若控制好船舶橫距和速度，基本不會受到因為水深的變化而引起的水動力的突變。

現階段靠泊該碼頭的案例中，經過蛇移門2號浮之后，船舶因為漲潮流的影響整體往東漂移，且船首往左偏轉，操縱時會選擇增大橫距入泊，則船身在入泊過程中勢必會經過碼頭西側的礁盤。以40萬噸滿載礦船為例，由船舶中垂線劃分前后部分，船首部進入礁盤水域時，船尾部位于碼頭前沿水深約-33米左右，根據上述公式計算可知，船身前半部分受到的水流作用力約為后半部分的2倍。而此時泊位外檔的潮流通道被航經此處的船舶堵塞，泊位內側逐漸形成一個臨時強壓區，形成一股較強的推開流，由于地形的關系，船舶受到水流作用的部位主要集中在左舷船中之前，導致船首向右偏轉，整體船身向外漂移，如圖1中④。因此需要在船首右舷配置大馬力拖輪提早頂推，或者以大角度接近泊位，車、舵、拖輪配合安全入泊。

4.2 卸船1號碼頭的靠泊

當2號碼頭有船在泊時，入泊1號碼頭過程中會經過2號碼頭前沿的礁盤水域。因此有必要討論圖1中④時的船舶，繼續南下入泊該碼頭過程中的水動力分析。船舶經過該位置后，船首出、船尾進礁盤水域，船首位于碼頭前沿水深約36米左右，根據上述公式計算可知，船身后半部分受到的水流作用力約為前半部分的2.4倍，船舶向左偏轉，整體船身向西漂移，如圖1中⑤。此時應果斷利用倒車效應減少船尾的向外漂移，并提早安排大馬力拖輪于右舷頂推;也可以先駛過泊位一定距離后，在倒退的情況下，拖輪頂推入泊。此方式入泊時，潮流初始時仍有一定的通道可走，產生的推開流并不強，船首入泊也較容易，快到泊位時，船尾再利用車、舵配合入泊。要特別注意的是，隨著時間的拖延，漲末潮流會轉變為初落潮流，該碼頭南面約470米處即是-20米等深線。

圖1? ?蛇移門水道段和碼頭前沿潮流影響示意圖

5結語

超大型滿載船舶通常選擇漲末緩流時段進港靠泊，于鼠浪湖高潮后0.5小時左右進入蛇移門水道段，高潮后1小時貼上卸船碼頭。此時間段的優點在于在進港時，蛇移門水道以及碼頭前沿流速逐漸變緩，高潮后進港吃水不受通航水深限制，潮流速度逐漸趨緩，對于大角度轉向點和水道段航行的控速，以及碼頭前沿的入泊，都是非常有利的;缺點在于進港時蛇移門北口流速偏大。

鼠浪湖礦石中轉碼頭因為所處航道和潮流的特殊性，使得超大型滿載船舶的操縱存在很大的難度和風險。通過整理和分析重點水域段詳盡的測流資料，并根據地形和富余水深的變化，來討論對超大型船舶操縱的影響，結合多次引航的經驗，提出超大型船舶靠泊該碼頭的方法，從而不斷提高和完善靠泊技術。

參考文獻：

[1] 陸志材.船舶操縱[M].大連：大連海事大學出版社，2000.