狹水道特點與安全通航措施

◎ 寇增鈺 壽欣悅 胡東亞

1.武警士官學校；2.武警裝備部裝備審價中心

1.引言

在全球國際貿易總量中，船舶承運的貨物占總量的三分之二以上。而船舶在跨洋運輸路徑中，往往要通行一些狹水道。狹水道往往位于關鍵的地理位置，是船舶航行的必經之路，或者通行狹水道可以節省航程與時間。但出于狹水道的寬度狹窄、水體較淺、航道內障礙物多等原因，船舶在通航時所受到的船間效應、阻塞效應等比平時明顯，面臨許多諸如觸礁、擱淺等潛在風險。因此，如何保證船舶能安全有效地通過狹水道是個重要的議題。駕駛員在充分認識狹水道的相關特點后，結合本船參數特點制定科學合理的通航措施，按照相關計劃措施航行，可以大大降低潛在危險發生的可能。

2020年3月23日，日本正栄汽船株式會社的“長賜號”集裝箱由于船長操作不當，擱淺在蘇伊士運河內口，造成運河癱瘓數日，蘇伊士運河就是一條典型的狹水道，它的水面寬度在300米左右，最大吃水允許值只有18.89米。狹水道是一種可航水域狹窄。船舶在其中航行時操縱性能受到影響的一種特殊水域。運河、海峽、島礁區、港口航道等均可認定為狹水道。對于狹水道的寬度范圍，目前國際上還沒有統一的規則定義其寬度。航海慣例上通常認為寬度小于2mile的航道可認為是狹水道。不過隨著行業的發展，新下水船舶的體型越來越大以及航道內通行密度增加，實際航行中判斷某航道對于本船是否為狹水道還應根據航道情況、本船寬度、吃水及當時通航密度等情況綜合考慮。通常在要進入航道前，由船長、引航員來確定是否應當將航道作為狹水道來看，從而確定是否需要注意在狹水道中的相關事項，以及是否遵循《國際海上避碰規則》中的有關條款。大洋上比較知名的狹水道有馬六甲海峽、巴拿馬運河等，中國長江等一些內河也可看為狹水道。

2.狹水道對操縱性能的影響

2.1 舵效變差

船舶從深水區駛入水位較淺的狹水道時，船體四周所受的水動力也會相應發生變化。船舶底部的水流由于運動空間突然變薄而流速變得加快，水壓力呈下降狀態，使船舶趨于整體下沉，與水接觸的船體面積增大，因此船體所受到的水阻力會增大，導致舵效減弱；此外船舶的浮態也會發生改變，船體尾部的螺旋槳部位會由于船體的下沉而在水面處產生追尾浪，追尾浪的存在會削弱船舶螺旋槳與水體的接觸面積，減小對水體的作用力，進而導致船舶的舵效變差。

2.2 船間效應復雜

以一定速度航行在理想水域的船舶，由于水流具有粘滯性，船舶周圍的水位具有船首水位升高，船中水位下降的特點，水壓大小呈現為船首高船中低船尾高的分布，船舶周圍這種水壓分布會在他船靠近時對他船產生或吸引或排斥的船間效應影響。在狹水道中，船舶之間的距離更加靠近，此時船舶更易受到船間效應的影響，產生波蕩、轉頭、吸引排斥現象，可分為追越與對駛兩種情況。對于兩艘長度、寬度、噸位相近的船舶，在后船B追越前船A的情況下，當B船船首靠近A船船尾時，由于各自的船首高壓，使得B船首與A船首相互排斥，并向外轉向；當B 船首靠近A 船中時，B船首與A船尾受水壓影響相互向對方轉向；當兩船并排行駛時，船間水流流速大，水壓低，兩船相互吸引且各自船首向內轉向；B船尾到A船中時，A船首向B船中轉向，B船尾向A船中轉向；當B船駛過A船首時，B船首與A船尾會分別向外轉向。在A、B兩船對駛情況中：當兩船首駛近時，受船首部高水壓影響，AB兩船頭相互排斥向外側轉向；到各自船首駛近對方船中時，兩船首有向對方船中轉向的趨勢，到A、B兩船并排駛過時，兩船間水流速快，壓力小，兩船有靠攏趨勢，并且船尾向對方船首傾斜，當A、B兩船繼續對駛到兩船尾部并排時，兩船船尾均有向對方靠攏的趨勢，繼續行駛兩船尾接近時，兩船船尾因高水壓而相互排斥，船首向內轉向。

“長賜號”所擱淺的蘇伊士運河作為世界上最繁忙運河之一，其通航密度大，航道內船只眾多，船舶在通航運河時會受到一船甚至多船的船間效應，在這些船間效應疊加影響下船舶的航行趨勢變化更為復雜。

2.3 阻塞效應明顯

船舶在狹水道內接近某岸側航行時，由于岸壁側水下空間較另一側狹小，船舶兩側的水流情況不同，會產生岸壁效應。船首靠近岸側的水流受到船殼與岸壁的擠壓，水位迅速升高，且水流速度增大，根據伯努利方程，該側的水壓力上升，會使船首部位受到指向航道中心的岸推力，而船尾部分由于螺旋槳的作用，水流得以迅速從船尾部分排出，使得船尾部分的水位比船首低，水流速度加大使船尾受到岸吸力。船首受到推力，船尾受斥力，在兩力作用下，導致船舶極易發生傾覆。此外，狹水道中船舶往往還會受到淺水效應影響。與船舶航行在深水區相比，在水位較淺的狹水道內航行時，船底部的水流因流動空間變小，流速變大，此處水壓力變小，在船底低水壓作用下，對船艇施加下沉力，空間變化越劇烈，航速越高，該下沉力越大，船體下沉越大，船舶吃水增加越多，此時船舶極易發生墩底事故。

狹水道中航行的船舶會同時受到岸壁效應與淺水效應的影響，兩種效應還會交叉干涉，使船舶加劇所受到的岸壁、淺水效應，這種狀態下的船舶可稱為受到了阻塞效應。船舶寬度與航道寬度之比越大，所受到的阻塞效應越明顯。

3.安全通過狹水道的注意事項

3.1 充分了解狹水道情況

當要通航狹水道前，首先應當準備好與該狹水道相關的海圖、潮汐表、航路指南等圖書資料，還要獲取最新的航海通告，并打開NAVTEX接收機，下載打印最新的航行警告、氣象傳真等有關信息，將此類信息更新到有關資料上。歸類整理好這些資料后放在駕駛臺閱覽室，以備值班駕駛員隨時查閱。駕駛員應當認真學習這些圖書資料，對將要通航的狹水道的水文地理信息，如航道的長度、寬度、水深、風向、風速、潮流等信息有明確認識，掌握航道內的岸標、浮標、燈浮等助航設施，以及淺灘、暗礁、高架橋、海底管道等障礙物的確切位置。對即將通航的狹水道做到充分了解，降低危險發生的可能。

3.2 檢查全船儀器設備

在通航狹水道前，需要對本船的航行設備進行一次全面細致的檢查。特別是雷達、羅經、電子海圖等備，在狹水道中需要使用這些設備進行精準的定位導航，狹水道不同于寬闊的大洋，如果設備功能受損或顯示不準，產生的一點偏差就可能導致碰撞、擱淺事故，因此狹水道中船舶對航行設備的精準度、可靠性有較高要求。所以在通航前應對全船儀器設備進行仔細檢查，維修更換校準故障設備，確保這些設備在狹水道中處于良好的工作狀態。此外還要與機艙聯系，擇機在開闊水域進行一次本船的舵機轉換實驗與倒車實驗，用來確認本船的操縱性能是否良好。為保證在發生諸如突然大霧、突發大風、前船主機故障等危險情況時，本船可以立即采取應對行動，避免產生“東方之星”之類事故，在通航前還要備好車錨，以便極端情況下可立即停車拋錨。可以說確保船舶設備處于穩定可用的工作狀態時是安全通行狹水道的設備基礎。

3.3 確定科學合理的安全水深

在過帶有淺灘的狹水道時，需要計算出合理的安全水深，保證船體可以安全通過，可用下列式子來計算所需要的最小安全水深：

最小安全水深=吃水（出發港）-油水消耗減少吃水+咸淡水差+橫傾增加吃水+船體下沉+半波高+保留水深

式中油水消耗減少吃水計算公式：

式中：TPC為每厘米吃水噸數。

計算咸淡水差：

式中：ρ為標準海水密度；ρ0為初始位置水密度；ρ1為到達水域水密度。

計算橫傾增加吃水：

式中：B為船寬；θ為橫傾角[1]。

在最小安全水深基礎上，還需考慮船體下沉量、半波高和保留水深的影響，綜合計算安全水深。船體下沉量是由于行駛時船體周圍水流的特點所決定的，舷側水流速度比首位快，導致其水壓力比首尾低，船體大部分位于首波與尾波的波谷中，為了保持平衡，船舶要比在大洋上時多下沉些。一般而言，船舶的航速越快，船寬越大，其下沉量越大。半波高與保留水深是由于船舶通過有淺灘的狹水道時，為確保安全，在計算時通常要加上半個海浪的波高，以防止在航行過程中，船舶處在波谷是墩底。而保留水深根據潮汐表的誤差、海圖測量誤差和底質所決定，通常可取0.1-0.5m的保留水深。

通過上述計算可求出允許船舶通行的安全水深，與航道水域的海圖、潮汐表進行對照比較。當航道內的水深不能滿足最小安全水深時，則需要在錨地等待港內漲潮，等待漲潮至水深滿足安全水深要求后方可通行航道。

3.4 確定合理的船間距

在船間效應基礎上，藤井提出船舶領域模型理論，將船間效應等簡化為每艘船舶都有自己的一個不可接近的領域。在狹水道中，一艘船舶（長度為L）的藤井船舶領域的范圍是一個以自身為圓心的橢圓，該橢圓的長軸為6L，短軸為1.6L。狹水道中航行的船舶一旦進入了對方的藤井船舶領域，兩船所受到的船間效應明顯增大，產生或吸引，或排斥的現象，極易導致船舶相互碰撞，因此在航行中應該與他船保持合理的船間距，通過用車、操舵等方式，避免進入他船的船舶領域，同時也應當密切注意他船是否過度靠近本船的船舶領域內，如有則用VHF與他船溝通協調，進行互相避讓。

3.5 選用合適的導航方法

航行在狹水道中時，由于航道內環境復雜，要求嚴格把握船舶位置，需要用到高精度的導航方式，而GPS導航儀通常有幾米到幾十米的誤差，大洋中此數量級誤差可忽略不計，但在狹水道中定位產生1米的偏離船舶就可能會撞上水中障礙物。因此需要采用科學合理的非衛星定位的導航方法。為保證船舶航行在計劃航線上，在狹水道一般根據導航設施進行浮標、疊標、導標導航。

3.5.1浮標導航

通常主管機關會在狹水道內設立數個排列整齊的浮標，駕駛員可在海圖上將其標出，沿航道方向將浮標挨個連線，就得到了數道由主管機關設置的推薦航線。浮標導航就是選擇一條這樣的航線通航，通航期間，浮標保持在船舶右側，確保船舶航行在航道右側，然后逐個通過浮標。采用此方法定位時，首先應當在海圖上連接每一個將要經過的浮標，然后將每一浮標的形狀、顏色、頂標、燈質和編號，明確相鄰浮標之間的航向與航程，免得看錯浮標導致偏航。還應當注意讓船體與浮標保持一定距離，避免船身壓上浮標損壞浮標。可用查看前后浮標法或前標舷角變化法，確認本船是否航行于計劃航線上。但該方法受天氣影響較大，依靠目力觀察船舶周圍的浮標是否正確，在大風浪、大霧等能見度天氣下，無法使用浮標導航法。

3.5.2疊標導航

疊標導航法有方位疊標導航與雷達距離疊標導航兩種方式。其中方位疊標通常選擇在船舶航向正前方或正后方，一組方位疊標由前后標兩個顯眼的標志組成，其中離船身距離近的稱為前標，距船身遠的稱為后標。將前后標連起來，向前標方向延伸，就得到了一條方位疊標線。一般航道內的方位疊標線就是推薦航線，船舶可沿此通行。選用方位疊標時應注意：前后兩疊標距離d與船舶到前標距離D之比應大于三分之一；前后標的標志越細長，導航的效果越好，遠處的旗桿、煙囪、建筑尖頂也可作為疊標標志使用；使用疊標導航時要事先測定好疊標位置，并在海圖上畫出，與周圍的標志加以區分，避免在操作時認錯物標，駕駛員在駕駛臺只要看到前后標重疊在一起，就可確保船舶航行在方位疊標線上。若出現前標偏左的情況，則說明航向向右偏離計劃航線，需采取左舵方式修正本船航向；若前標偏右，則需要打右舵來修正本船航向。雷達距離疊標導航通常選用航道內兩個相對本船距離相等的物標來作為距離疊標使用。此導航方法需配合雷達使用。打開雷達，調好參數后，在顯示面板上找到選好的兩個物標，雷達的活動距標圈測定本船到兩物標的距離，若兩物標到本船的距離一直相等，就可確保本船航行在推薦的疊標航線上。若發現右側標志往距標圈之外移動時，則表明船舶向左偏離航線，需要操右舵修正；反之，若左側標志出現在距標圈之外，則應操左舵調整航向。

選用雷達距離疊標導航時應注意：該方法的靈敏度隨著船舶與兩標志的連線逐漸接近而增大，當船舶與兩物標共線時，靈敏度達到最大值。疊標導航不受天氣影響，但依賴雷達設備，由于雷達存有盲區，使用時還應結合目視瞭望。

3.5.3導標導航

當船舶航行在航道中沒有合適的浮標、方位疊標與雷達距離疊標可以使用時，可以選擇一個醒目的物標，如山峰、燈塔等來作為導標，進行導標導航。選取時需注意：物標要容易確認，在海圖上清晰可見，處于航線前方或后方。通過陀螺羅經或磁羅經連續觀測本船對該導標的方位，保持本船相對該導標的方位數值不變，就可以確保本船航行在這個導標所指示的計劃航線上。進行導標方位導航時，首先應當從海圖上找到醒目物標的位置，測量得出該導標的真方位，然后結合羅經差、磁差計算出相應的陀螺方位或羅方位。在航行中，如果導標對于本船的方位值不斷增大，則表示本船向左偏離了計劃航線，駕駛員需操右舵修正航向。

3.6 保持良好的船間通信和船岸通信

航行在狹水道中的船舶還應當注意保持與外界的流暢通信。駕駛員要在對應頻道上收聽他船以及V TS的信息，明確對當前航道內發生的情況以及主管機關的提示。當本船與他船將要發生追越、對遇等近距離接觸的情況時，駕駛員應當用VHF呼叫他船，請求溝通并建立后續通信，通過與他船駕駛員的協商，確定有效的通航解決方案。當駕駛員對航道內的設施、水面狀況有懷疑時，應及時咨詢V T S，請求協助。在航道內發生諸如主機故障的緊急情況時，駕駛員除了應立即與VTS取得聯系外，還要在16頻道廣播本船位置、航向、速度等情況。“長賜號”貨輪事故一定原因歸咎于通信不暢，未能與外界保持及時通暢的信息連接，沒有及時收到氣象警報等航行信息，導致全船在沒有準備情況下就遭遇了強橫風與沙塵暴，導致了傾覆結果。

4.結語

狹水道由于其本身的地理因素及航道特點，船舶航行其間時會面臨許多復雜的困境。設計通航航線時，駕駛員應當充分并仔細地閱讀最新航海圖書資料，對航道內的氣象水文、浮標導標位置、障礙物等情況做到充分了解，結合本船車錨舵性能、沖程旋回等參數，并充分考慮船舶可能會受到的岸壁效應、淺水效應和阻塞效應影響，在有分道通航制的狹水道中還要注意遵守分道通航規則，設計出最優的航線。為保證通航安全，在本船通航狹水道前，還要檢查確保全船設備處于適航狀態。航行過程中，駕駛員要保持高度警覺，嚴格分工，謹慎駕駛，勤測船位，保持瞭望，時刻注意與他船的間距，避免進入他船的船舶領域，與外界保持暢通的聯系，如遇意外情況及時與他船或VTS聯系。