長江干流江蘇段航道LNG船舶通航安全分析

孫敬東 袁智

摘 要：液化天然氣（LNG）因其在綠色航運、節(jié)能減排中的顯著優(yōu)勢，正成為未來船用燃料的首選。長江江蘇段是長江干流通航條件最好、船舶通過量最大的“鉆石”航道，12.5米深水航道工程的竣工，全面提升了長江南京以下沿岸港口“大船”效應(yīng)。研究江蘇段航道LNG船舶通航安全是更大發(fā)揮長江“黃金水道”優(yōu)勢的關(guān)鍵所在。

關(guān)鍵詞：LNG船舶;江蘇段;12.5米深水航道;通航安全

中圖分類號：U697? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2020）02-0069-03

統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，我國內(nèi)河船舶每百噸千米油耗比發(fā)達國家高出20%以上，充分發(fā)揮LNG能源的清潔、便利優(yōu)勢，推進節(jié)能減排、綠色航運建設(shè)已經(jīng)迫在眉睫。LNG船舶是在零下163攝氏度低溫下運輸液化天然氣的專用船舶，是國際公認的“三高”產(chǎn)品。保障LNG船舶的通航安全是當前工作的重中之重。

另一方面，長江江蘇段全長432.5公里，流經(jīng)南京至蘇州8個設(shè)區(qū)市，是長江干流通航條件最好、船舶通過量最大的航段，有著“鉆石”航道之稱，也是一條全國重要的經(jīng)濟走廊。2019年5月20日，經(jīng)過一年的試運行，江蘇段南京以下12.5米深水航道二期工程順利通過竣工驗收，并且進入正式運行階段，讓江港變“深水海港”，也讓海輪“一船直達”，從而全面提升了長江南京以下沿岸港口的“大船”效應(yīng)。

保障LNG船舶特別是大型LNG船舶在江蘇段的安全通航是改善能源使用結(jié)構(gòu)的重要途徑，是實現(xiàn)水運行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要手段，是長江經(jīng)濟帶“共抓大保護、不搞大開發(fā)”的重要抓手。本文在充分了解LNG船舶運輸特性，把握江蘇航段航道特點和優(yōu)勢，研究LNG船舶安全通航所需水深和航寬，為江蘇段航運產(chǎn)業(yè)升級、打造交通強國建設(shè)先行區(qū)提供科學(xué)支撐。

1 LNG船舶運輸特性

LNG的主要成分甲烷，易燃易爆，且容易揮發(fā)，屬于危險品，在運輸過程以低溫常壓方式儲存，運輸船舶有著特殊的結(jié)構(gòu)特性、設(shè)計參數(shù)和操縱要求。

1.1 LNG船舶結(jié)構(gòu)特性

LNG船舶的船型按貨艙布置主要分為：整體性貨艙、獨立型貨艙和薄膜式貨艙。其中，獨立型貨艙又分為三種類型：A型，為菱形或稱為IHI SPB;B型，為球形，較常見，艙體的結(jié)構(gòu)損傷和裂縫能夠被檢測，對保障船體安全有較大好處;C型，為臥式圓筒形，通常有球形、半圓筒、雙圓筒罐三種形式。根據(jù)《液化天然氣碼頭設(shè)計規(guī)范》，內(nèi)河LNG船舶采用滿足壓力容器設(shè)計標準的C型獨立液艙，由于液艙位于船舶中部，使得船舶具有比較高的干舷，其結(jié)構(gòu)特點如下表1所示。

1.2LNG船舶參數(shù)

因為LNG船舶的特殊結(jié)構(gòu)，不同LNG容量的船舶設(shè)計尺度參數(shù)有較明顯的區(qū)別，如下表2所示（選擇中海油船型為參考）。其中，L表示船長，B表示船寬，D表示型深，T表示滿載吃水，ΔH表示富裕水深。根據(jù)《中華人民共和國江蘇海事局船舶航行安全富裕水深管理規(guī)定》（2015年通告）中對相關(guān)富裕水深的規(guī)定，得到相應(yīng)LNG船舶的ΔH如表中所示（航速不大于12節(jié)），并且考慮到LNG屬于危險貨物，表中各船型的富裕水深取值都按規(guī)定相應(yīng)的增加了0.1m。

1.3LNG船舶操縱特性

LNG船舶的操縱特性主要如下表3所示。

2 江蘇段航道通航環(huán)境分析

2.1 江蘇段自然環(huán)境

長江江蘇段通航水域是指長江上界南岸慈湖河口（31°37′34″N/118°29′48″E）與北岸烏江河口（31°50′42″N/118°29′24″E）連線，下界瀏河口下游的瀏黑屋（31°30′52″N/121°18′54″E）與崇明島施翹河下游的施信桿（31°37′34″N/121°22′30″E）聯(lián)線間主管機關(guān)公布的可供船舶航行的水域，屬于溫帶向亞熱帶的過渡性氣候。多年統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，最冷月為1月份，平均氣溫-1.0～3.3℃，最熱月在8月份，平均氣溫26～28.8℃;年平均降水量為1001.6mm，平均降雨量大于25mm/天的有20天，大于50mm/天的有3。長江橫貫江蘇東西433千米，流經(jīng)南京、鎮(zhèn)江、揚州、江陰、張家港、南通、泰州、太倉、如皋、常州、常熟、宜興等處，各處的風(fēng)況、霧天、水文特征會根據(jù)當?shù)氐膶嶋H有所不同，例如鎮(zhèn)江水域風(fēng)速大于13.8m/s大風(fēng)日數(shù)最多年份為41.0天，多年平均大風(fēng)日為13.0天，而江陰水域8級以上大風(fēng)天數(shù)年均8天，歷年最多26天，年平均風(fēng)速為2.9m/s。

2.2 江蘇段主要航道

按照《長江江蘇段船舶定線制規(guī)定》的航行規(guī)定，船舶依次航經(jīng)長江口深水航道、外高橋航道、寶山航道、瀏河水道、白茆沙航道、通州沙水道、南通水道、流海沙水道、福姜沙水道、江陰水道、泰興水道、口岸至水道、丹徒直水道、焦山水道、儀征水道、龍?zhí)端?、草鞋峽水道。2019年5月20日，江蘇段南京以下12.5米深水航道二期工程順利通過竣工驗收，航道寬度到達500m，水深達到12.5m（理論最低潮面）。

3 江蘇段航道LNG船舶通航分析

根據(jù)《內(nèi)河通航標準》和《海港總體設(shè)計規(guī)范》，LNG船舶在航道中航行，有兩個重要的參數(shù)需要計算：航道水深和航道寬度。

3.1 航道水深計算

根據(jù)《長江干線通航標準》，航道水深由設(shè)計船型的標準吃水和富裕水深兩部分組成，計算公式如下：

式中，

H? 航道水深，m

T? 船舶吃水，m

ΔH? 富裕水深，m

采用公式（1），根據(jù)表2中的參數(shù)，計算得到不同容量LNG船舶航行所需的航道水深如表4所示。