7 萬噸級散貨船夜航靠泊國能樂東碼頭安全保障系統研究

蔡適

（海南省船舶引航站，海南 海口 570100）

隨著經濟貿易復蘇，干散貨船運力逐漸提升。截至去年底，從事我國沿海省際運輸的干散貨船從2021年底的2235 艘、7949 萬載重噸增長為2427 艘、7982.4萬載重噸，噸位增幅6.5%[1]。

樂東港位于海南島西南部沿海。現有5 萬噸級煤炭接卸泊位1 個（可減載停靠7 萬噸級散貨船）、工作船泊位1 個以及引橋、防波堤等配套設施。7 萬噸級散貨船靠泊樂東碼頭需乘潮進港，而鶯歌海海域潮汐在每年10 月至次年2 月間高潮位均出現在夜間。為提高樂東港碼頭吞吐能力、提高7 萬噸級散貨船運輸效率、改善通航秩序以及推動樂東港港航業高速高質量發展，亟需開通夜航。

受夜間因素影響，7 萬噸級散貨船實施夜航靠泊作業對引航作業、碼頭接卸作業以及安全應急保障等多方面提出了更加嚴格的要求。有必要深入分析國能樂東碼頭7 萬噸散貨船夜航安全影響因素，提出相應安全保障措施，建立安全保障系統，保障國能樂東碼頭散貨船夜航靠泊作業安全。

1 碼頭概況

國能樂東碼頭位于海南省樂東縣鶯歌咀西北約1.5 海里處，碼頭平臺布置在由南、北防波堤合圍形成的環抱式港池內，碼頭地理位置為：18°31.7'N，108°40.5'E。

圖1 國能樂東碼頭地理位置示意圖

國能樂東碼頭為高樁梁板式結構，碼頭岸線長度278m，寬度24m，碼頭高程8m（國家85 高程，下同），碼頭前沿線走向052°/232°；碼頭與陸域通過引橋連接，引橋長1061 米。碼頭泊位前沿停泊水域寬度65m，底標高-14.6m；回旋水域布置于泊位正前方，直徑456m，底標高-14.4m。工作船泊位前沿停泊水域寬50m，底標高-4.9m，回旋水域布置在泊位的西南，直徑至80m，底標高-4.4m。

配套航道長1000m，寬200m，底標高-14.4m，航道走向067°/247°；港池口門處南、北防波堤堤頭垂直距離490m，港池口門航道加寬設計為260m。

國能樂東碼頭夜航船型尺度如下：

表1 船型尺度

2 通航環境

2.1 自然條件

2.1.1 氣象

樂東縣地處北回歸線以南的熱帶北緣，屬熱帶海洋性季風氣候。沿海年平均風速3.9m/s，累年各月最大風速在20.0m/s～33.0m/s，NNW 向。臺風極少在樂東直接登錄。

2.1.2 水文

樂東沿岸潮汐屬不規則日潮混合潮型，呈往復流，漲潮流向為NNW，落潮流向為SSE，與海岸平行。一般一日有兩次高潮和兩次低潮，少數日期里呈一日一次高潮和一次低潮現象。潮位和高程起算基面統一采用85 國家高程基面。85 國家高程基面與當地理論最低潮面的關系如下圖。

圖2 基面關系圖

參照三亞、東方海洋觀測站潮位資料及樂東發電有限公司發電廠配套碼頭潮位觀測資料，樂東港潮汐特征值如下：

表2 鶯歌海北港址潮位特征值

設計高水位：1.86m；設計低水位：-0.25m。極端高水位：2.76m；極端低水位：-1.05m。

2.2 港口環境

樂東港附近暫無其他貨運碼頭，有多個漁港。據《樂東港總體規劃》（報批稿），樂東港的發展將以散貨運輸為主。

國能樂東碼頭配套航道長1000m，寬200m，底標高-14.4m，航道走向067°/247°；港池口門處南、北防波堤堤頭垂直距離490m，港池口門航道進行加寬設計，口門處航道寬260m。

圖3 國能樂東碼頭配套航道航標配布示意圖

配置公用錨地1 個，位于碼頭西偏北方向，距離碼頭約2n mile 處，水深大于20m。

3 影響因素分析

3.1 風險分析

（1）人員因素：夜間自然光線差，視力不到白天的一半，發現物標的距離縮短[2]。人眼暗適應能力較低，從明處轉向暗處時存在發生危險的可能[3]。工作環境明暗程度頻繁變換會加劇眼睛的疲勞程度，影響操縱決策[4]。受視距限制，參照物減少，反應速度變慢。

（2）環境因素：物標識別特征在夜間明顯減弱，不利于航行決策。夜間航行燈光背景復雜交錯，辨別燈浮困難[5]。儀器光源反射到舷窗玻璃上形成“光墻”，影響駕駛。漁船多為木質結構，且部分出海不按規定顯示號燈，雷達難以發現。

（3）管理因素：管理難以有效覆蓋，僅海南環島AIS 能覆蓋該區域。部分船況差、設備簡陋的“三無”船舶不遵守航行規則，影響船舶夜間安全航行。

3.2 可行性分析

（1）碼頭條件。根據《海港總體設計規范》（JTS165-2013）計算，碼頭7 萬噸散貨船所需泊位總長為278m，夜間和白天并無明顯區別，現有泊位長度可夜間靠泊需求。現有碼頭前沿停泊水域寬度65m，滿足7 萬噸級散貨船夜間安全停泊的停泊水域寬度（64.6m）要求。碼頭前沿底高程為-14.6m，滿足7萬噸級散貨船減載至不大于12.6m（夜間安全余量應適當加大，按不小于船舶吃水的15%考慮，同樣滿足）安全停泊所需水深要求。回旋水域尺度滿足7 萬噸級散貨船夜間安全旋回作業的要求，考慮到夜間操縱安全，應適當增加拖輪馬力或拖輪數量，保障旋回作業安全。

（2）航道條件。樂東碼頭配套航道底高程為-14.4m，可滿足7 萬噸級散貨船減載至吃水不大于12.75m 乘潮通航水深要求。考慮到夜間視線、操縱等因素，為保障通航安全，潮水應不小于1m。

圖4 航道通航水深與設計水深

3.3 通航影響分析

（1）自然條件影響。風、浪、流等自然環境對7萬噸級散貨船夜航安全有一定影響，特別是大型散貨船干舷高、船型寬，受風流影響比其它種類的船型更加明顯。

（2）漁船影響。碼頭周邊海域漁業捕撈活動較多，漁網漁具分布密集，漁船習慣夜間布網，對船舶夜航影響較大。

（3）通航環境影響。碼頭距最近CZ10 風電場（規劃中）相距約10.4nm，距離較遠，與海上風電場的建設施工與營運相互影響較小。樂東港公用錨地距離東北側的尖螺沙淺灘（海圖水深不足10m）約600m，夜航時需要注意該淺灘的影響。

防波堤口門處漲落潮流速較急，屬海南島流速最急的海域，流向與船舶進出港航向夾角呈90°，防波堤口門流態復雜，船舶夜航進出港操縱難度較大，存在與防波堤發生碰撞的風險。

3.4 風險計算

利用貝葉斯網絡及GeNIe 可視化評價分析，結果顯示，7 萬噸級散貨船在樂東碼頭配套航道白天航行進出港，較為不利的通航環境因素條件下，碰撞風險程度為12%，處于較小可能，接近很小可能。

圖5 7 萬噸級散貨船日航碰撞風險評價結果圖

夜間航行進出港，較為不利的通航環境因素條件下，碰撞風險程度上升到19%，增加了7%，仍處于較小可能水平，但接近中等可能。

圖6 7 萬噸級散貨船夜航條件下碰撞風險評價結果圖

在7 萬噸級散貨船夜航情況下碰撞事故概率增加了7%，必須采取必要的限定條件以及安全監管手段來降低夜航事故發生概率。

4 安全保障

4.1 安全保障系統

為彌補現階段碼頭靠泊船舶夜航能力不足、智能感知和高新技術等設施設備缺失的問題，結合運營實際情況，通過規范配套碼頭智能感知輔助靠泊、碼頭智慧應急綜合管理，建立碼頭智能感知輔助靠泊平臺及智慧應急綜合管理平臺，如圖7 所示。

圖7 平臺建設內容架構圖

系統平臺配套基礎設施主要包括水文監測設備、氣象監測設備、電子圍欄硬件設備、北斗差分定位設備、船舶載重線檢測設備、激光測距設備（激光雷達）、室外LED 顯示屏、雷達設備、CCTV 視頻監控設備、服務器等。

（1）水文氣象感知模塊：在碼頭固定區域設置水文、氣象監測設備，實時感知碼頭區域、進港航道氣象、水文信息，獲取通航環境數據信息，通過多模式通信網絡將數據傳輸至系統平臺數據中心。

（2）船舶動態監管模塊：在靠泊船舶上安裝北斗高精度定位設備進行實時定位、跟蹤；在船舶周圍適當范圍內設置動態電子圍欄系統，標示船舶作業范圍并警示過往船舶。基于電子海圖，實現對靠離泊船舶的動態管理。包括船舶實時位置、船舶歷史軌跡、船舶圖標顯示、船舶基礎信息查詢、船舶動態預警等功能。

（3）船舶智能輔助靠泊模塊：采取智能輔助靠泊設備協助駕引人員進行靠泊作業，降低靠泊時受自然條件的干擾。

（4）碼頭水域全方位智能監控模塊：采用AIS+雷達掃測+CCTV 視頻監控協同的方式，實現碼頭水域全方位、全覆蓋智能監控，進行后臺顯示器實時觀測或回放反演，保障人員、碼頭安全。

（5）碼頭智慧應急管理平臺：采用云計算技術進行業務云化管理，功能包括應急預警、應急行動、應急預案管理、應急資源管理以及大數據分析等。

（6）碼頭智慧管理綜合平臺：以“服務器+顯示屏”為信息及可視化載體，進行碼頭監管要素和資源的集成化展示。

4.2 安全保障措施

（1）夜航及靠泊條件：①夜間進港及靠泊作業風力不大于6 級，且能見度≥2nm；②24 小時降雨量不超過25mm（中雨），浪高（有義波高）不大于1.5m，且富余水深不少于船舶最大吃水的15%；③進港時應選擇流速較緩時段靠泊，重載進港時堤頭流速一般應不大于1.0m/s；④運營初期靠泊配置3 艘不小于4000HP 的全回轉拖輪，后期結合風流條件優化拖輪配置方案；⑤符合主管部門有關大型散貨船夜航進港及靠泊的通航條件、安全監護和船舶進出港計劃申報等事項的管理要求。

（2）夜航進港建議方案。使用不少于2 艘護航船舶進行護航警戒；船舶通信設施應齊全，確保船舶進港及靠泊期間通信暢通。夜間靠泊時，安排不少于3 條且不小于4000HP 的全回轉拖輪協助靠離泊作業。

（3）安全建議措施：①與主管機關建立良好的溝通協調機制；定期委托有資質的單位及時對關聯航道以及港池水域進行掃測，掃測結果及時報備；②進港過程中漁船較多，碼頭旋回水域操縱相對受限，建議安排護航艇，船舶進港過程中應提前與港區內其作業船舶溝通協調；③加強航標維護，駕引人員注意雷達、AIS、VHF 等航海儀器的使用，有關部門應做好調度工作，共同制定科學合理的夜航船舶進港方案；④增加夜航作業安全管理文件和程序要求，制定詳細、科學的應急預案和突發事件處置措施，并定期舉行應急演習；⑤建設完善國能樂東碼頭智能感知輔助靠泊平臺及智慧應急綜合管理平臺，利用信息化技術手段，進一步保障7 萬噸級散貨船夜航及靠泊安全。