基于我國海港總體設計新規范的蘇伊士運河航道設計研究

黃涌杰 鐘德森 廣州航海學院

指導老師：陳丹涌 廣州航海學院海運學院

1.引言

蘇伊士運河全長163千米，是一條無閘明渠，其全線基本為直線，但也有八個主要彎道。運河水面寬度從南端280米到北端的345米不等，航道浮標間平均寬度135米，目前至少允許210000噸的船只載貨通過，允許最大的吃水深度可達19米。運河限速滿載郵輪為13千米/小時，貨船為14千米/小時。影響船舶安全通過蘇伊士運河的因素是多方面的，包括自然環境條件、航道條件、導航設施條件、引航條件、交通流現狀等，而每個方面又包含多種相關因素，例如，航道條件包括航道長度、航道寬度、航道深度、航道彎曲度、航道交叉情況、航道穩定性等等。

當地時間3月23日上午7時左右，長榮海運旗下的一艘超大型集裝箱船“Ever Given”號在蘇伊士運河新航道擱淺，造成罕見的海上“堵船”事件。該船長達400米，寬近60米，排水量達22萬噸，幾乎完全側身在運河中停下，導致這條歐亞之間的黃金航道近乎完全癱瘓。這也引發了航運界人士對運河航道通航尺度的熱議。

2.新規范的應用

我國海港總體設計新規范對航道設計的標準具有明確的規定，在我國實施效果比較明顯，可以借此對蘇伊士運河優化航道建設進行合理地計算與驗證。通過對航道通航寬度、航道通航水深、設計水深、邊坡比的計算可以大體確定優化航道建設所需要的基本信息。

2.1 航道通航寬度計算

航道通航寬度由航跡帶寬度、船舶富裕寬度和船舶與航道底邊間的富裕寬度組成。蘇伊士運河以單向航道為主，航道較長，部分航道比較彎曲，根據新規范的標準，可以適當增加航道通航寬度。新規范使用的公式如下：

式中

W——航道通航寬度(m)；

A——航跡帶寬度(m)；

c——船舶與航道底邊間的寬度(m)；

b——船舶間富裕寬度(m)，取設計船寬B，當船舶交會密度較大時，船舶間富裕寬度可適當增加；

n——船舶漂移背倍數(m)；

L——設計船長(m)；

γ——風、流壓偏角(°)；

B——設計船寬(m)。

根據表1和表2中的參數，采用（1）式和（2）式，以20萬噸級的船舶為代表船型，“長賜號”發生擱淺事故時，橫風≤7級，橫流V≤0.10，船舶漂移倍數n為1.81，風、流壓偏角γ為3，根據公式計得航跡帶寬度A為161.36，“長賜號”為集裝箱船，入河的平均航速為12節，船舶與航道底邊間的寬度c取0.75倍設計船寬B即45，計得航道通航寬度W為251.36。

表1 船舶漂移倍數n和風、流壓偏角γ值

表2 船舶與航道底邊間的富裕深度

2.2 航道通航水深計算

新規范中航道通航水深公式如下：

式中

D0——航道通航水深(m)；

T——設計船型滿載吃水(m),對雜貨船可根據實際情況考慮實載率對設計船型影響；

Z0——船舶航行下沉量(m)；

Z1——航行時龍骨下最小富裕水深(m)；

Z2——波浪富裕水深(m)；

Z3——船舶裝載縱傾富裕深度(m)，雜貨船和集裝箱船可不計；

Z4——備淤深度(m)，應根據兩次挖泥間隔期的淤積量計算確定，對于不淤口，可不計備淤深度；有淤積的港口，備淤深度不宜小于0.4米

根據表5中的參數，蘇伊士運河沿岸土質多為中密的粗砂、礫砂，故邊坡比取1:5。

表5 砂土類航道邊坡坡度

根據表3和表4中的參數，采用（3）式計算，設計船型滿載吃水T取“長賜號”滿載吃水16米；據圖1，船舶平均速度為12節，船舶噸級DWT為220000，船體下沉量Z0取1.2；蘇伊士運河沿岸沙土多為松散沙土，故Z1取0.5；發生事故時運河為順浪，=15°，T-≤8s，Z2/H4%取0.35，有效波高HS為0.41，累計頻率4%的波高H4%為0.5084，Z2約等于0.178；船舶裝載縱傾富裕深度Z3不需考慮；計算得D0為17.9。

表3 航行時龍骨下最小富裕水深Z1（m）

圖1 船舶航行時下沉量曲線

表4 船、浪夾角與Z2/H4%的變化系數值

表4 船、浪夾角與Z2/H4%的變化系數值

2.3 通航分析

根據3.1節和3.2節的計算結果可知，排水量達22 萬噸的“Ever Given”號所需水深為17.9m，所需通航寬度約為251m。而現如今的蘇伊士運河航道平均寬度只有300米左右，雖然從運河南端到北端，水面的寬度相差較大，但從理論上來說，該船是可以順利通過蘇伊士運河的，只是在彎道處要保持充分瞭望，謹慎航行。

3.結論

本文通過這次“堵船”事件，依據我國海港新規范，簡單計算了該船安全通航所需要的航道寬度以及深度，計算表明目前的蘇伊士運河足以滿足其安全通過，即現如今的蘇伊士運河的航道寬度以及水深與我國海港總體設計新規范相符合。