舟山港40萬噸級礦船進出港通航安全保障措施研究

張文太

（舟山引航站， 浙江 舟山 316021）

1 引言

國內(nèi)首條30 萬噸級(兼顧40 萬噸散貨船乘潮通航)航道——寧波舟山港蛇移門航道工程。寧波舟山港蛇移門航道總長164.1 公里，進港主航道最大設(shè)計通航水深25.7 米，炸礁底標高-25.1 米，是我國首條通過人工整治的最大通航等級航道。該航道位于衢山島與鼠浪湖島之間，工程項目總投資約3 億元，最大通航噸級為40萬噸。

寧波舟山港蛇移門航道工程是直接服務(wù)衢山港區(qū)蛇移門作業(yè)區(qū)和鼠浪湖作業(yè)區(qū)的公共航道，該工程的建設(shè)適應(yīng)船舶大型化發(fā)展趨勢，有效解決了長三角地區(qū)鐵礦石轉(zhuǎn)運能力的不足，大大降低了我國鐵礦石的運輸成本，滿足長三角地區(qū)主要貨物運輸系統(tǒng)及港口布局的需要，極大地盤活了舟山港域中部港區(qū)海上通道，提升了寧波舟山港在航運界的地位，同時也為自貿(mào)試驗區(qū)建設(shè)打下了堅實的基礎(chǔ)。

本文以40 萬噸礦“巴西”輪進出港及靠離泊鼠浪湖礦石中轉(zhuǎn)碼頭期間船舶通航安全保障措施方案進行分析研究。

2 轄區(qū)通航環(huán)境現(xiàn)狀

2.1 船舶資料

“巴西”輪，國籍：香港；船長：362 米；船寬：65 米；凈噸：67993t；載重噸：402348；所載貨物：鐵礦；型深：30.4 米；滿載吃水：23.023 米；進港吃水:前22.85 米，后22.85 米。

2.2 航道概況

蛇移門航道包括北向航道、南向航道及港內(nèi)航道。北向主航道范圍從馬跡山港航道至蛇移門北口，是大型、超大型深吃水船舶的進港航道。南向主航道范圍自馬跡山港航道至蛇移門南口，是10 萬噸級以下散貨船的進出港航道，同時滿足超大型散貨船半載以下及空載時南向出港的需求。港內(nèi)航道自蛇移門北口至南口，連接北向和南向航道，分北側(cè)段和南側(cè)段。其中，北側(cè)段滿足30 萬噸級散貨船、兼顧40 萬噸散貨船全潮單向通航。南側(cè)段滿足10 萬噸級散貨船乘潮單向通航、兼顧40 萬噸空載散貨船半載以下及空載時單向全潮通航要求。整個航道還配套有自下海山附近至洋山支線航道的北向支航道和自蛇移門南口至魚腥腦島附近西航路的南向支航道。

2.3 潮汐和潮流

鼠浪湖礦石中轉(zhuǎn)碼頭水域的潮汐性質(zhì)，屬正規(guī)半日潮類型，淺海效應(yīng)較為顯著；潮汐變化較為規(guī)律，但潮汐的“日不等”現(xiàn)象亦較明顯。根據(jù)“巴西”輪的到港計劃，鼠浪湖40 萬噸礦石碼頭潮汐如下：10月16日（八月十六）：0350 ～43cm，0935 ～413cm，1608 ～50cm，2151 ～412cm。

“巴西”輪進港所使用的北向主航道，地處的黃澤洋水域，漲潮流多為WNW 向，落潮流多為ESE 向，部分航段與航道軸線夾角超過60°，以至橫流明顯。漲急和落急時流速均較大。因“巴西”輪滿載進港，必須乘潮航行，才能有足夠的富余水深。故只能選擇漲末這一時間窗口進港靠泊。根據(jù)海洋二所的監(jiān)測分析和對測流浮筒提供的實時數(shù)據(jù)的長期觀測，結(jié)合同類型20多條船的靠泊經(jīng)驗。蛇移門北口附近漲潮流轉(zhuǎn)為落潮流的轉(zhuǎn)流時刻多出現(xiàn)在潮位高潮后2 小時左右，漲轉(zhuǎn)落時憩流不明顯，流速仍保持在0.5m/s 左右，大潮期間轉(zhuǎn)流時流速則在1 節(jié)左右，流向則處于順時針方向的持續(xù)變化中。碼頭前漲潮流轉(zhuǎn)為落潮流的轉(zhuǎn)流時刻多出現(xiàn)在潮位高潮后2.5 小時左右，落急時刻多在低潮前1 小時左右。有約1 小時左右的緩流時段可供船舶進港靠泊。

2.4 錨地概況

鼠浪湖島附近原有錨地4 個，同時，蛇移門航道工程還配套有錨地6 座，詳見表1 和表2。

表1 鼠浪湖島附近原有錨地一覽表

表2 蛇移門航道配套錨地一覽表

3 通航安全保障措施研究

3.1 航路選擇

本次“巴西”輪進港，主要使用是北向主航道和港內(nèi)航道北側(cè)段。北向主航道總長34.7 千米，有效寬度800 米～1200 米，通航水深為25.7 米，航道最淺自然水深為24.1 米，位于A（30°30′59.9″N，122°28′50.2″E）點和B（30°29′55.0″N，122°26′19.7″E）點間的航道東南側(cè)邊線上。港內(nèi)航道北側(cè)段長4.3 千米，有效寬度500 米，通航水深25.6 米（港池內(nèi)的通航水深為25.3 米），航道最淺水深24.8 米（炸礁底標高）。整個航道滿足“巴西”輪乘潮通航的需求。

3.2 錨地選擇

上述錨地中，除口外非危險品錨地完全滿足“巴西”輪的錨泊需求外，從各錨地的面積、水深和主要用途來看，位于引航登輪點外的馬跡山港引航錨地、口外危險品錨地也都能滿足“巴西”輪的錨泊需求。因此，建議“巴西”輪首選使用口外非危險品錨地待泊，如遇錨地被他船占用的情況，則也可選擇馬跡山港引航錨地或口外危險品錨地拋錨待泊。

3.3 船舶進出港航道通航安全分析

本項目40 萬噸礦砂船“巴西”輪進出港航行對航道寬度的要求較高，因此，本文構(gòu)建船舶航行漂移量數(shù)學(xué)模型，首先應(yīng)分別確定船舶在無風(fēng)、無流影響情況下通過所需航寬和船舶在風(fēng)流作用下因漂移增加的航跡帶寬度，然后根據(jù)疊加原理建立船舶上、下水通過該順直航段時，在有風(fēng)、流影響情況下所需航寬數(shù)學(xué)模型。模型如圖4 所示。

根據(jù)上述模型構(gòu)建了基于船舶漂移量的航道寬度計算軟件對本項目“巴西”輪進港航行所需航道寬度進行計算分析。利用軟件計算結(jié)果如圖5 所示。根據(jù)漂移量計算軟件計算表面，本項目“巴西”輪進出港航行期間航道寬度滿足航行要求。

3.4 富余水深及過淺水區(qū)時間確定

根據(jù)黃澤洋的海況和超大型VLOC 的操縱特性，并參照國外超大型船舶過淺水航道的經(jīng)驗,“巴西”輪過淺水區(qū)的富余水深取12%滿載吃水為宜，則需2.74m。過淺水區(qū)所需潮高：22.8m+2.74m-24.1m=1.49m。10月16日0600 之后的潮高均大于1.49m。也就是說，當(dāng)天自0545 開始，之后所有的時間都滿足“巴西”輪過淺時對富余水深的要求。而本次“巴西”輪是選擇漲末時段靠泊，淺水區(qū)的時間約高潮后1 小時左右，根據(jù)鼠浪湖的潮汐預(yù)報，此時潮高均在3 米以上，完全滿足其對富余水深的要求。到港窗口期內(nèi)，滿足富余水深要求的時間。

3.5 風(fēng)力和能見度條件

根據(jù)碼頭的設(shè)計作業(yè)標準，并參考鼠浪湖礦石中轉(zhuǎn)碼頭卸船泊位靠泊40 萬噸船舶穩(wěn)泊條件研究報告的專家評審意見，靠泊的限制風(fēng)力為實測6 級（13.8m/s）及以下，且未來5 天內(nèi)無9 級以上大風(fēng)預(yù)報。“巴西”輪滿載進港，盲區(qū)相對較小，且整個航道及港區(qū)導(dǎo)助航設(shè)施較完善，能見度應(yīng)控制在大于1.5 海里。

3.6 拖輪配備

鑒于碼頭前沿以及航道上潮流的復(fù)雜性，靠泊此碼頭的船舶必須配備充裕的拖輪，拖輪配置按規(guī)范的公式要求，一般情況下，靠泊拖輪所需的馬力數(shù)為：BHP=KQ（kW）

式中：BHP——所需港作拖輪總功率（kW）； K——系數(shù)，DWT ≤2 萬噸，取0.075；2 萬噸＜DWT ≤5 萬噸，取0.060；DWT ＞5 萬噸，取0.050； Q——進出港設(shè)計船型的載重噸（t）。

由上式可以得出“巴西”輪進港靠泊所需港作拖輪的總功率至少為20117kW，約27370HP。根據(jù)舟山港現(xiàn)有的拖輪結(jié)構(gòu)，本次靠泊至少應(yīng)配備6800HP 拖輪2 條，5000HP 拖輪2 條，4000HP 拖輪1 條，5 艘拖輪的功率總和為27600HP，略超理論計算數(shù)值。綜合考慮拖輪配備的富余及可能出現(xiàn)的應(yīng)急情況，“巴西”輪進港時宜配備8 艘拖輪為宜。除上述5 艘拖輪外，應(yīng)增加6800HP、5000HP 和4000HP 各一艘，以確保安全。

2 艘6800 馬力拖輪從登輪點附近開始負責(zé)進港護航并服從引航員的指揮。4 條5000HP 以上的拖輪應(yīng)在“巴西”輪抵達B（30°29′55.0″N，122°26′19.7″E）點前到位，護航的同時進行帶拖作業(yè)。在船舶到達北口前1 海里處時，則應(yīng)帶妥全部拖輪，并確保所有拖輪都處于隨時可用狀態(tài)。而備用拖輪則應(yīng)在“巴西”輪進蛇移門水道之前，在“巴西”輪左舷首尾處帶纜，以備不時之需。當(dāng)“巴西”輪抵達泊位外檔后，則作為助泊拖輪使用。

3.7 碼頭系纜要求

根據(jù)“巴西”輪資料，船上共有2 臺錨機，12 臺纜車，共24 根直徑為44mm 的鋼絲纜。船舶前后各采用6-2-4 的系纜方式。碼頭上前后各配有系泊絞車5 臺，采用3+2 的方式進行帶纜布置。因此，最終的纜繩布置方式為9-4-4。

由于系帶纜繩較多，且船方所出纜繩均為鋼絲纜，為盡可能的縮短帶纜時間，盡快完成船舶的帶纜作業(yè)，“巴西”輪帶纜作業(yè)時，碼頭方應(yīng)適當(dāng)增派人手，并備妥牽引車、絞車、引纜等相關(guān)設(shè)備并使它們處于隨時可用狀態(tài)。

帶纜安排按倒纜、橫纜、首尾纜的出纜順序進行操作。先帶船上的鋼絲纜，等船方纜繩全部帶妥之后，再行增帶岸方纜繩，岸方的帶纜順序則先帶橫纜，再帶首尾纜。具體纜繩布置詳見圖6 和圖7。

由于船岸之間的纜繩性質(zhì)不同，帶纜時必須確保所有纜繩受力均衡，遇潮汐及船舶卸貨等引起的纜繩受力變化，船岸之間應(yīng)根據(jù)實際情況，對相應(yīng)纜繩進行協(xié)調(diào)一致的同步調(diào)整。