船舶水尺計重誤差分析

張方 胡明豪 林航 程永林

摘 要：為了研究船舶水尺計重的誤差，探究了水尺值、港水密度和水油倉的測量誤差來源，分析了水尺值、港水密度和水油倉等原始測量數據的誤差。以7萬噸級船舶為例，吃水測量帶來的誤差可達250t、港水密度帶來的誤差可達50t、水油倉的測量帶來的誤差可達上千噸。

關鍵詞：水尺計重;誤差來源;誤差分析

隨著世界大宗散貨貿易的不斷發展，特別是我國重點加大開發扶持東南沿海地區后，我國與印度尼西亞、菲律賓、越南等國家往來更為頻繁，不斷從這些東南亞國家進口煤炭來滿足國內能源需要，海運以其運量大、成本低的優勢發揮了極其重要的作用[1]，海洋運輸便成為了主要運輸方式[2]。

作為國際上各大港口散裝船舶普遍采取的一種貨物計重方法，水尺計重是依據“阿基米德原理”，利用船舶裝卸貨物前后的水尺變化來計算所載貨物重量。水尺計重既能避免裝卸損耗，擴大散貨運輸，降低成本，又能提高運輸效率，加快運輸周轉和流通，促進對外貿易的發展[3]。其計重結果可作為商品交接、結算、理賠、計算運費和通關計稅的依據[4]。

在海運實踐中，水尺計重工作是由公證機關（我國為商檢局）來完成并出具重量證明（水尺計重報告），承運人（船方）參與其中起到了協調和監督的作用。但是，從計量上講目前還不具備對船舶水尺進行量值傳遞的條件，不能按國家法定的計量檢定系統表對船舶水尺進行周期檢定，船舶水尺計量的量值不能溯源到國家基準。實際船舶的水尺狀況很復雜，有相當一部分船舶缺少必要的水尺資料，有些船舶的水尺模糊不清，甚至沒有水尺，有些船主私改水尺，計量監督部門很難對此進行有效監督[5]。

對水尺計重結果產生影響的因素眾多，例如：船舶纜繩、船舶操作、風浪等因素對水尺測定的影響，取樣位置、測量器具對港水密度測量的影響，壓載水測量過程、計算過程、壓載水艙“假滿”、壓載水密度、特殊艙位排查對壓載水測量的影響[6]。從原始數據的測量到排水量和裝貨量的計算，都非常煩瑣，難免出現不同程度的誤差。

1? 水尺計重的誤差來源

在水尺計重所需原始數據的測量方面，其誤差源可以分為3部分：船舶六面吃水的觀測誤差，港水密度的測量誤差，船舶水油倉的測量誤差。下面分別闡述各部分誤差的來源。

1.1 船舶六面吃水的觀測誤差來源

（1）船舶靠泊區域海水流動（海水流速不為0）;

（2）船體外附著其他物品;

（3）風浪導致的讀數誤差;

（4）測量人員的讀數誤差;

（5）水尺標志模糊、損壞;

（6）船貨雙方因立場不同，水尺判讀存在人為干預;

（7）系泊（或錨泊）時，船體觸底;

（8）系泊（或錨泊）時，纜繩（或錨鏈）存在的垂直分力。

1.2? 港水密度的測量誤差來源

（1）取水位置不正確;

（2）水密度計選用不正確;

（3）測量時機不正確;

（4）水中含雜質。

1.3? 船舶水油倉的測量誤差來源

（1）液艙內含沉淀物;

（2）船舶艏傾或存在較大艉傾;

（3）存在特殊液艙;

（4）空艙積殘水;

（5）測量尺頭觸及艙底;

（6）艙內油水密度估算不準確;

（7）裝卸貨期間消耗的燃油及排放的污水污油核算不準確。

2? 水尺計重誤差分析

2.1? 船舶六面吃水

船舶吃水值作為水尺計重的重要原始數據之一，測量的準確性對水尺計重精度影響較大。船舶吃水值的讀取受風浪、光線、船舶狀態等眾多因素的影響，準確測量的難度較大。即使同為商檢人員，不同的人在相同條件下觀測同一水尺得出的結果往往也存在0.02～0.05m的差異，在風浪較大時甚至達到0.1m以上的差異。船舶水尺如圖1所示。

以7萬噸級船舶、存在0.02m的吃水差為例，船舶滿載時由此帶來的誤差約為130t左右，船舶空載時由此帶來的誤差約為120t左右。計算貨物載重量時，由船舶吃水值帶來的誤差就可達250t，甚至更大。

2.2? 港水密度測量

港水密度作為水尺計重的重要原始數據之一，測量的準確性影響著水尺計重精度。由于港水密度的數值受取水位置、樣筒清潔度等因素的影響，且隨水溫的變化而實時變化，因此港水密度的測量值往往與真實值存在偏差。港水的獲取和密度測量過程如圖2所示。

港水密度的測量精度為0.0005g/cm3，以7萬噸級船舶為例，由港水密度0.0005g/cm3的差異可為船舶滿載時帶來約40t左右的誤差、可為船舶空載時帶來約10t左右的誤差。計算貨物載重量時，由港水密度帶來的誤差可達50t，甚至更大。

2.3? 水油倉測量

由于船舶縱傾橫傾、測量尺頭觸及艙底、艙內油水密度估算不準確等眾多因素的影響，水油倉內液位高度的測量往往存在較大誤差。崔剛等[7]的研究表明，確定壓載水時會產生較大的測量和計算誤差，由此造成的貨物計重誤差實際工作中要遠遠超過由于水尺觀測產生的貨物計重誤差。林永波[3]表明，“測量水艙”是水尺計重中最重要的環節，其不確定度是“水尺觀測”的幾倍。水油倉測量如圖3所示。

以7萬噸級船舶為例，水油倉的測量包括艏尖艙（或艏壓艙）、尾尖艙（或艉壓艙）、壓載水艙、頂邊艙、淡水艙、污水艙、燃油、柴油、潤滑油等20多個艙的測量。船舶滿載時水油倉壓載較少且幾乎為空艙;隨著不斷卸載貨物，為保障船舶安全吃水和船舶的平衡，船舶不斷泵入壓載水;貨物卸載完畢時，壓載水重量約20000噸左右。由于水油倉內液位高度的測量存在眾多的影響因素，測量準確度稍有偏差即可導致單個水油倉幾十至上百噸（與水油倉的種類有關）的測量誤差。在實際驗收工作中，對于7萬噸級船舶20多個艙，測量誤差可達到千噸的量級。

3? 結語

隨著世界貿易的蓬勃發展，海運成為主要的運輸方式，水尺計重的重要性日益凸顯。然而，水尺計重存在著一定的計量誤差。以7萬噸級船舶為例，吃水測量帶來的誤差可達250t、港水密度帶來的誤差可達50t、水油倉的測量帶來的誤差可達上千噸。由于風力、水流方向、水流流速、系泊狀態等客觀因素及檢驗人員水平不一等主觀因素的影響，水尺計量工作難以重復，計量監督部門很難進行有效監督。因此，水尺重量鑒定相關人員應積極進取提高業務水平、不斷創新提高水尺計量的科技含量，努力推動水尺計重的發展。

參考文獻：

[1]李南. 環渤海地區煤炭輸出港之競爭與發展[J]. 中國港口， 2002， 4： 19-20.

[2]林星. 進口煤炭水尺計重中重量短缺的原因及對策[J]. 中國水運， 2013， 13（2）： 131-132.

[3]林永波. 淺析水尺計重工作中的五個常見誤解[J]. 中國水運， 2013， 13（11）： 352-354.

[4]劉楊睿. 進出口商品鑒定專業基礎[M]. 中國標準出版社 ，2007.

[5]蔣鳳琴. 火電廠燃煤計量的發展趨勢[J]. 電力標準化與計量， 2005， （54）： 28-29.

[6]王偉， 羅霄. 進出口大宗散貨水尺計重影響因素的分析與探討[J]. 中國水運， 2015， 15（10）： 39-40.

[7]崔剛. 散裝貨物運輸中水尺計重研究[J]. 青島遠洋船員職業學院學報， 2014， 35（4）： 8-12.

基金項目：中國華電集團有限公司海運電廠智能燃煤島模型設計及關鍵技術研究應用項目（CHDKJ16-01-40）