北槽深水航道集裝箱船超寬交會規(guī)則修訂建議

張 亮

一、引言

作為世界第一大港，上海港異常繁忙，每天進(jìn)出長江口深水航道（以下簡稱“北槽航道”）的外輪近100條。由于北槽航道可航寬度受限，難以滿足逐步大型化的船舶交會的需求，2017年在安全評估的基礎(chǔ)上對以前的超寬規(guī)定作出了一次修訂：（1）大型重載集裝箱船與大型郵輪可利用長江口深水航道兩側(cè)的邊坡100米水域?qū)嵤┏瑢捊粫唬?）超寬交會是指在長江口深水航道交會的兩船寬度，總和大于80米且不超過90米時的情形。同時，對北槽的設(shè)標(biāo)寬度作出如下調(diào)整：A警戒區(qū)西側(cè)邊界線至D12燈浮航道底寬400米，設(shè)標(biāo)調(diào)整為600米；D12燈浮至圓圓沙警戒區(qū)東側(cè)邊界線航道寬350米，設(shè)標(biāo)寬度調(diào)整為550米。新規(guī)定實施以來，僅2019年就安全完成北槽航道超寬交會190次，實船實驗數(shù)據(jù)得到了進(jìn)一步完善，《長江口深水航道利用邊坡自然水深提升通航效率總體方案》得到有效推進(jìn)。但隨著船舶大型化以及上海港集裝箱吞吐量不斷提高，現(xiàn)行超寬交會設(shè)定的80米已經(jīng)對上海港的安全運(yùn)轉(zhuǎn)造成了很大影響，急需對現(xiàn)行規(guī)定作一定的調(diào)整。因此，有必要對現(xiàn)行規(guī)則開展探討。

二、規(guī)則修訂的迫切性

隨著長江三角洲區(qū)域一體化戰(zhàn)略不斷推進(jìn)，上海港吞吐量不斷遞增，主力集裝箱船型已由5萬噸級升級至7萬～10萬噸級，第五代和第六代集裝箱船增多，此類集裝箱寬度大多40米以上。在引航站2019年與2018年的數(shù)據(jù)對比中發(fā)現(xiàn)：2019年總艘次為68 348艘次，同比增長0.09%；船長在250米和300米之間的進(jìn)長江的船舶2 558艘次，同比增長8.67%；載重噸大于10萬噸的10 644艘次，同比增長8.35%；引領(lǐng)長度300米以上超大型船舶8 236艘次，同比增長3.6%。由此可見，船舶大型化趨勢越來越明顯，提高長江深水航道通航效率迫切需要突破超寬限制。在超寬限制下，許多船舶不得不在外高橋航段淌航，存在重大安全隱患。

引航站調(diào)度已經(jīng)將長江下水的超寬船向后推遲到其他交會超寬船即將出槽以后集中出口，相對于外高橋滯航，集中出口風(fēng)險相對小一點但仍是存在的。而最迫切需要突破超寬限制的集裝箱船，除了船期受影響之外，還因為當(dāng)需要靠泊的船舶趁潮進(jìn)口到來后，此泊位離泊船只能進(jìn)入航道滯航等待，給靠泊船掉頭及出口船航行都帶來了很大的風(fēng)險，尤其是外高橋四期和外高橋五期碼頭相關(guān)的集裝箱船。集裝箱船況一般都比較好，且大型集裝箱船都裝有電子海圖系統(tǒng)，給北槽航道內(nèi)精細(xì)操作提供了保證，本文就當(dāng)前情況論證集裝箱船出口放寬限制的可行性。

三、集裝箱船出口最大會遇寬度增加的可行性

（一）不利用邊坡情況下的理論計算

根據(jù)《海港總平面設(shè)計規(guī)范》（JTS165—2013），雙向航道有效寬度的計算公式為：

式中：W為航道有效寬度（m）；A為航跡帶寬度（m）；n為船舶漂移倍數(shù)；γ為風(fēng)、流壓偏角（°）；b為船舶間富余寬度（m）；c為船舶與航道底邊間的富余寬度（m）；L為設(shè)計船長（m）；B為設(shè)計船寬（m）。

當(dāng)雙向通航船的船型不同時，有效寬度可表示為：

北槽航道的潮流為往復(fù)流，漲潮和落潮的流向只穩(wěn)定在兩個相反或接近相反的方向上，流向流速是已知的，γ取值在特殊航段不應(yīng)按設(shè)計最大7°來計算（見表1）。在D41—D36與D35—D27航段，流向與航道的夾角一般在3～7°，這里取7°；D27以外流向均不理想不做討論，可知以北槽漲流最大流速4節(jié)計算，橫向流速為4×sin7°=0.48節(jié)≈0.24 m/s。

表1 滿載船舶漂移倍數(shù)和風(fēng)流壓偏角

在橫風(fēng)小于7級的情況下，γ取3°，且符合引航員實際操船數(shù)據(jù)。船舶間富余寬度b取1倍船 寬[2]，船舶與航道底邊間的富余寬度c的取值見 表2。

根據(jù)表3船舶設(shè)計船型的寬度與長度的比值，取散貨船B/L=0.17，集箱船B/L=0.13，油船B/L=0.177。

表2 船舶與航道底邊間富余寬度

表3 船舶設(shè)計船型的寬度與長度比值

根據(jù)公式（2），航跡帶寬度A測算結(jié)果見表4[2]。

表4 不同風(fēng)流壓偏角船舶的航跡帶寬度

根據(jù)北槽深水航道有效寬度W為350米，可計算出在風(fēng)流壓偏角為3°的情況下集裝箱船與其他船的最大會遇寬度，見表5。

表5γ取3°時與集裝箱船的最大會遇寬度

由此可見，除油船外，在風(fēng)流壓偏角取3°的時候是可以滿足集裝箱船90米超寬交會的。由于上海港超油碼頭較少，因而船舶進(jìn)出北槽航道的機(jī)會較少。每當(dāng)有此類船舶進(jìn)出北槽航道時，不論是海事局還是引航站都高度重視，發(fā)布航行警告。因此，沒有超油進(jìn)北槽航道情況時可以滿足集裝箱船在特殊航段90米超寬需要。假設(shè)會遇寬度有條件地放寬到90米，且允許在D27燈浮之前會遇，一部分超寬會遇的船舶就有將近20海里可以控制操縱，不用占用外高橋航道以及圓圓沙警戒區(qū)滯航，可以大大提高外高橋的通航效率與安全。

（二）利用邊坡情況下的理論計算

先參考現(xiàn)行利用邊坡超寬交會條件：（1）集裝箱與郵輪之間；（2）要求邊坡100米水域理論最低潮面以下水深8米及以上；（3）蒲氏風(fēng)力不大于7級、能見度距離不低于1 000米、風(fēng)流壓差不大于10度、交會兩船寬度總和不大于90米。以以上條件為基礎(chǔ)，近兩年以來，每年安全交會近200艘次，方案已相對成熟。

假設(shè)對進(jìn)口航道不設(shè)要求，可以進(jìn)口的船如常進(jìn)口，我們只對出口航道的邊坡利用進(jìn)行計算，根據(jù)最新修訂的《長江上海段船舶定線制規(guī)定》，浮筒各向外進(jìn)行調(diào)整到距離深水航道邊線外100米，在不計算進(jìn)口航道邊坡的情況下，加上出口航道邊坡100米，我們在不出浮筒連線的情況下，可用航道為450米，在船舶能保障足夠富余水深、不出浮筒連線的基礎(chǔ)上，以航道寬度450米為基礎(chǔ)計算出集裝箱船與他船的最大會遇寬度如表6所示。

由此可見，如能很好地像大型郵輪一樣利用好出口邊坡，在風(fēng)流壓偏角γ取7°的情況下，會遇寬度可以放寬到96米，基本能滿足當(dāng)下的超寬交會需要。只要能確保出口集裝箱船有足夠的富余水深，理論上是可以出口交會的。

表6 不同風(fēng)流壓偏角下航行船舶與集裝箱船的最大會遇寬度

四、放開超寬限制的時機(jī)與注意事項

（一）超寬限制交會的時機(jī)

在可直接出口的情況下，最晚出口時間為此泊位進(jìn)口靠泊集裝箱船的計劃靠泊時間，因此可以做到在當(dāng)?shù)馗叱睍r段進(jìn)入北槽，有些類似于南槽航道趁潮出口。如果超寬交會時間為當(dāng)?shù)馗叱鼻皶r段，可利用的潮高非常可觀，參考航道設(shè)計規(guī)劃，趁潮通航保證率為90%對應(yīng)的潮位達(dá)到3.35米[3]。根據(jù)航道設(shè)計規(guī)范，內(nèi)段坡度為1：30，外段1：40，這里取內(nèi)段，理論上在100米邊坡距離內(nèi)得出水深為9.17米，加上平均可利用潮高為12.52米，去除集裝箱船12%富余水深，可趁高潮出口的集裝箱船吃水可以為11.18米。這里說明兩點：一是潮位是每天都變化的，具體到每一天不同時段也是變化的，制訂計劃時要計算好交會時間區(qū)間，具體可由開船引航員仔細(xì)計算，留足夠富余量出口；二是目前北槽底邊線外南側(cè)D41至D27之間100米邊坡水深條件較好，均在10米以上（2020），甚至圓圓沙到D35之間100米邊坡（浮筒連線內(nèi)）有11米的水深，且比較穩(wěn)定，根據(jù)數(shù)據(jù)監(jiān)測可知，常年變化在0.3～0.4之間[4]，加上當(dāng)?shù)馗叱鼻昂蟪隹冢撕蕉稳绻苋〉?0米，相加13.35米，去除集裝箱富余水深12%，可供出口的集裝箱船吃水可以為11.92米，具體每一天數(shù)值應(yīng)各引航員自己計算，且此航段流壓航道條件良好，利用邊坡在此航段交會不失為一個很好的備用方案。

（二）放寬超寬限制交會的注意事項

注意邊坡的水深變化，會同東海航海保障中心海測大隊針對水深變化頻繁的航段加強(qiáng)臺風(fēng)或長江汛期過后水深監(jiān)測。集裝箱船由于操縱性能較好，交會時應(yīng)盡量留好余量，盡量避開浮筒。超寬交會規(guī)定的細(xì)化對海事局和引航站提出更高的要求，需制訂合理的計劃，設(shè)專人負(fù)責(zé)核實。在現(xiàn)有規(guī)定下，圓圓沙到D42附近水深都很好，可以把交會地點適當(dāng)調(diào)整到D42浮[1]。這里只對集裝箱船進(jìn)行探討，當(dāng)富余水深可滿足要求利用100米邊坡的其他類型船舶超寬出口時，也可適當(dāng)放開超寬限制，這里不再專門論述。

五、結(jié)語

綜上所述，本文提出以下建議：

（1）設(shè)置D41至D37以及D35至D27為重點航段，該重點航段集裝箱船在沒有大型油輪進(jìn)口的情況下出口超寬交會放寬到90米。

（2）吃水小于11米的集裝箱船出口超寬交會放寬到96米，重點航段交會吃水可以放寬到11.9米（具體各項富余量可會同相關(guān)部門討論確定）。

長江深水航道是推進(jìn)長江三角洲區(qū)域一體化發(fā)展的重要通道，如何利用好現(xiàn)有資源，提高通航安全和效率是各相關(guān)部門一直在考慮的問題。本文只是對集裝箱船的超寬出口做了一些探討，提供一種思路，還有很多需要深入研究的內(nèi)容，期待各位同行專家批評指正。