對長江口深水航道 D15燈浮附近流壓異常的探討

陳長濤

摘 要：本文簡要介紹了長江深水航道D15燈浮附近流壓異常的現象，并對此現象產生的原因進行多方面的探討，最后提出具體的航行操作建議，以預防碰撞危險的發生。

關鍵詞：深水航道;流壓異常;潮流;措施

中圖分類號：U675? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）06-0120-04

長江口深水航道通航水深維護在12.5m，第三、第四代集裝箱船可以全天候進出長江口，第五、六代集裝箱船和10萬噸級散貨船及油輪可以乘潮進出長江口，為上海建設成國際航運中心打下了堅實的基礎。

有效保障長江口深水航道安全暢通和船舶的航行安全，對船舶通航管理部門和通行船舶的駕駛人員提出了更高的要求。本文通過對D15燈浮附近流壓異常現象的分析，尋找其中的原因，并提出進一步的預防措施，來保障船舶的安全和航道的暢通。

1 D15燈浮附近流壓異常的現象

1.1現象描述

在牛皮礁高潮前后至高潮后一個小時左右，重載海輪經過D12彎頭后，行至D15附近時，向北流壓角突然增大，同時船艏左轉，把定困難，甚至右滿舵無法抑制左轉趨勢，沖入出口航道，造成與出口船舶的緊迫局面，甚至沖出槽外，帶來擱淺的風險。

1.2具體事例

2020年8月14日，19：13牛皮礁高潮 373cm，南風3-4級，A輪船長189m，船寬32m，吃水10.8m。19：54過D13，船位在進口航道偏右（圖1）;20：00過D14，流壓角變大（圖2）;20：02船艏大幅度左轉，右舵無法抑制（圖3）;20：07沖至槽外（圖4）。

B輪船長190m，船寬32m，吃水11.4m，與A輪間隔兩條船進口。20：23過D13燈浮，船位較A輪更加偏右（圖5）;20：30過D14，船位依然位于深水航道的右邊線，流壓角增大（圖6）;20：33沖入出口航道（圖7）;20：38沖出槽外（圖8）。

經吳淞VTS詢問，位于同一時間段的其他重載進口海輪，均表示在D15燈浮附近出現把定困難的情況。筆者是上海港的一名一級引航員，常年引領外輪在此水域航行，對這一現象深有體會。

2原因分析

2.1潮汐因素

長江口的潮型屬于非正規半日潮，即一天中發生二次高潮，二次低潮，潮位不等，潮時滯后。北槽導堤以外屬于旋轉流，導堤以內屬于往復流。但D12至D17由于位于導堤的端口附近，有明顯的流壓角。下圖為D15附近的流花圖。

當天橫沙驗潮站高潮為20：21，338cm，此時段內D15附近流向為NNW至N，與航道的夾角為45°左右。流速2kn左右，即進口船的左后方來流。

2.2地形因素

2.2.1狹管效應

狹管效應是指峽谷地形對氣流的影響，當氣流由開闊地帶流入峽谷時，加速通過，當流出峽谷時，空氣流速又會減緩。液體在管道中流動時經過狹窄處流速加快的現象也是狹管效應。北槽D15附近恰好就是狹管的端口，如下圖所示。

南導堤端部與北槽航道的垂直連線剛好經過D15附近，也是以上兩艘船舶把不定大幅左轉的地方。南導堤東南端淺灘與航道的垂直連線剛好經過D14附近。A輪，B輪以及其它在此時間段通過的船舶，均出現北向的流壓角增大。此時段內NNW或N向的潮流在流經此端口時因狹管效應突然加速。

船舶與其周圍的水有相對運動時，船體受到水的作用力統稱為水動力，它是由作用于船首尾方向的縱向分力和橫向分力形成的合力。船舶前進時，由于水線下船體在首尾方向流線形好，縱向分力一般較小，且該力也不會引起船首偏轉，能夠引起船首偏轉的是橫向分力，其大小可用以下公式估算。

從公式中可知，船舶在同一水域，其所受橫向水動力與流速的平方成正比。據筆者的經驗，端口的流速增加在1Kn左右，當進口船舶進入端口時，來自船舶左舷135°左右潮流的橫向水動壓力瞬間增加了一倍左右，導致向北的流壓角大增。

2.2.2 岸壁效應

船舶偏離航道中線而靠近航道一側岸壁時，靠近岸壁的一側水流加速、壓力降低，產生使船舶靠近岸邊的附加作用力，即岸吸力，同時還產生一個使船首偏離岸壁的力矩。船舶在航道中心線附近航行時，由于左右舷均受到岸壁的作用，兩者幾乎是對稱的，作用力相互抵消，則不至于使船舶發生岸壁效應。長江口深水航道D12燈浮至圓圓沙警戒區東側邊界線航道底寬只有350米，當重載船舶被流壓至深水航道北邊線時，容易發生岸壁效應，產生一個船首左轉的力矩。

2.3氣象因素

長江口附近水域風向季節變化明顯，平均持續時間最長的風向為 SE～SSE。歷年春季平均常風向為SE～SEE，頻率為25%;夏季平均常風向為S～SE，頻率為51%;秋季平均常風向為NNE～NE，頻率為28%;冬季平均常風向為N～NW，頻率為49%。特別是夏季的偏南大風和D15附近牛皮礁高潮至高潮后一個小時左右因狹管效應產生的瞬間加強流疊加，會產生一個非常大的推尾向右的轉船力矩。

2.4 船舶自身的因素

在筆者引領的重載船舶中，有的即使在風小流弱的情況下，一旦停車，便會很快失去舵效。這和船型及舵的構造、面積均有關，有的相同尺寸的船舶，但主機馬力小，小馬拉大車，滿載時，在受較強風流影響時，無法提供足夠的舵力。

2.5 船舶操縱人員因素

船舶駕駛人員對D15燈浮附近的流壓在牛皮礁高潮前后至高潮后一個小時左右突然變大缺乏足夠的戒備。在經過D14燈浮時如果沒有預配好流壓角，因北槽深水航道非常狹窄，船舶很快便會被壓至進口航道的北邊線。此時再較大角度左轉，使得左舷船尾受流面積更大，水動壓力也更大，推尾向右的轉船力矩也更大。舵工在得到一個左轉較大航向的指令時，往往傾向于施較大的舵角，舵力轉船力矩和左后方來流推尾向右的力矩疊加，船舶加速左轉。對于重載船舶，一旦加速旋轉，轉頭慣性會非常大，以至于右滿舵也無法抑制。

3應對措施

（1）牛皮礁高潮前后至高潮后一個小時，重載船舶過D13進口，船位應貼近分隔帶，與前船保持1海里左右的距離，不可與前船距離太近，以免為了增加舵效而緊急加車時畏手畏腳。過D14燈浮時，適度增配流壓角，大潮汛時，船舶對地航速10～11kn時，流壓角可達7°～10°。左轉調航向時，一定要注意轉頭角速度，盡量要慢，由于受左后來流影響，左轉容易右轉難。

（2）出口船舶在D18時就要對D13燈浮下游重載進口船加強戒備，避免在D15燈浮附近水域交會。提前進行高頻聯系，確保在緊急情況下可以有效溝通。出口船若吃水較小，可在此水域向吳淞VTS申請走槽外，增加交會時的橫向間距，避免緊迫局面的發生。

（3）D16，D15燈浮附近禁止追越。長江口深水航道通航安全管理辦法第十條規定：如確需追越的，當通航環境及水深允許時，可利用深水航道兩側水域實施追越，但D12、D25、D36燈浮彎頭水域航段和牛皮礁上下游2海里航段兩側水域除外。規定明確了在D15水域附近禁止追越，船舶在此段水域航行，一定要遵章守紀，不可盲目追越。一旦有進口船把不定沖進出口航道或向左掉頭，不追越就會留出更多的空間和時間去應急避讓。

（4）重載進口船做好在此水域、此時間段船舶把不定的應急準備，備妥雙錨，備好船首瞭望人員。出口船也要有對進口重載船把不定的應急準備。

4結語

2020年12月13日一艘出口集裝箱海輪因主機故障失控與一艘進口的集裝箱船在D15附近水域發生碰撞，造成了多人遇難失蹤，一船翻沉的重大海事，對北槽深水航道的安全通行帶來了重大挑戰。近年來，也發生了多起重載進口船舶在此水域、此時間段，航向無法把定沖入出口航道，造成與出口船舶的緊迫局面，帶來了重大的安全隱患。這一現象的發生往往不是單一因素造成的，是多種因素疊加的一個結果。航行此處，應倍加謹慎，以策安全，保障北槽深水航道這條咽喉要道的暢通。

參考文獻：

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