寧波港鑫東方碼頭靠離泊時間窗口拓展的研究

楊東曉 段興鋒

摘 要：港鑫東方碼頭位于寧波穿山半島東北側，布置于原漲水潮島，碼頭前沿水域水下地形復雜多變，碼頭前方流態復雜、流速較急且存在“潮流切變線”，船舶靠離泊需安排于白天鎮海高平潮時。近年來，屢有低平潮期間發生斷纜險情，本文通過分析碼頭前方潮流情況，特別是過“切變線”時的操縱難度來拓展靠離泊時間窗口，降低船舶的在泊時間，改善船舶穩泊安全以及提高碼頭生產效率。

關鍵詞：螺頭水道；港鑫東方碼頭；靠離泊時間窗口；潮流分析；切變線

0 引 言

港鑫東方碼頭位于浙江省寧波市穿山半島東北側，螺頭水道南部，北隔螺頭水道與舟山本島相望，東西兩側經螺頭水道與峙頭洋、金塘水道、冊子水道相接。碼頭布置于原漲水潮島，碼頭前沿水域水下地形復雜多變，等深線曲折，碼頭東側為巖基裸露，往東是長柄嘴，長柄嘴和碼頭之間有一凹形小港灣，碼頭西側為淤泥質軟土，再往西便是光明散雜貨碼頭，如圖1所示。

2020年5月4日，“精靈”輪在碼頭系泊期間連續2次發生斷纜事件，最后一次船舶大幅度脫開碼頭，船舶纜繩依次斷裂，最終在2艘監護拖船助推下，船舶離開碼頭前往錨地拋錨。船舶的穩泊安全，尤其是深吃水船，成為制約碼頭發展的最重要因素之一。受碼頭前方復雜流態、潮流流速較大的影響，船舶靠離泊需安排于白天鎮海高平潮時。如何在保證船舶靠、離泊安全的同時，又能為靠、離泊打開潮流時間窗口，對于碼頭的生產同樣極為重要。本文通過分析碼頭前方潮流情況，特別是過“切變線”時的操縱難度拓展靠離泊時間窗口，降低船舶在泊時間，改善船舶穩泊安全以及提高碼頭生產效率。

1 港鑫東方碼頭概況

港鑫東方碼頭經升級改造后泊位總長度為365.5 m，走向為055°—235°；前沿停泊水域設計水深-13.95 m，停泊水域寬度為65 m；回旋水域按橢圓形設置，長軸為690 m，短軸為500 m，回旋水域設計水深為-15.35 m。碼頭的總平面布置如圖2所示。

2 穿北水域的潮流情況

2.1 螺頭水道

大潮汛，螺頭水道初落流一般出現在鎮海高潮后0.5～1.0 h，隨著時間的推移，流速逐漸增強，急落流往往出現在鎮海低潮前1 h左右，最大可以達到5～6 kn；鎮海低潮后0.5～1 h，落流變緩轉平流，接著開始轉為漲流。中小潮汛，螺頭水道初落流一般出現在鎮海高潮后1.0～1.5 h，流速最大可以超過4 kn；鎮海低潮后1.0～1.5 h潮流開始轉漲。

2.2 港鑫東方碼頭前方水域

受地形和島礁位置影響，港鑫東方碼頭前方水域呈現如下特征：主航道東流受漲水潮礁的阻擋作用，一股流沿光明碼頭岸線往西南向，另外一股從港鑫碼頭后方呈推開流的態勢流向碼頭。大潮汛，鎮海高潮后1～1.5 h光明碼頭前沿出現洄流，洄流逆向前行，主航道落流越急該洄流越強。洄流流向西南，流速由開始時約0.5 kn增強至3 kn左右，洄流經光明碼頭后折返，轉為西北流，沿光明碼頭西側岸線流出，如圖3所示。

主航道東流受到港鑫東方碼頭西側后方岸形的阻擋，在碼頭側形成極強的推開流，而且越往碼頭邊推開流越明顯。鎮海高潮后0.5～1 h港鑫東方碼頭邊開始初落，流速迅速增大，鎮海高潮后1.5 h小潮汛、大潮汛流速分別可增至1.5 kn、2.5 kn左右；鎮海高潮后2 h后，港鑫東方碼頭前方流速繼續增強，小潮汛、大潮汛分別可增至2～3 kn、4～5 kn；最急落流出現在鎮海低潮前2 h左右，小潮汛可達4 kn多，大潮汛可達6～7 kn，如圖4、圖5所示。

大潮汛，鎮海低潮前2 h至低潮后1.0～1.5 h，隨著螺頭水道落流流速的增強，在岸形彎曲地段、凹凸處附近和光明碼頭前沿出現數量不等的漩渦，整個碼頭前沿流態紊亂。中小潮汛，較強的洄流集中在低潮前后1 h內。大潮汛，鎮海低潮后1～1.5 h，隨著主航道漲流的開始，流態開始逐漸恢復平穩，流速減緩。從鎮海低潮潮后2～2.5 h開始至高潮后0.5～1 h，維持平流或微漲流狀態。中小潮汛，鎮海低潮后1.0～1.5 h至鎮海高潮后1.5～2.0 h，光明碼頭前沿流態相對穩定，以平流、微漲流為主。

鎮海低潮后1.0 h，港鑫東方碼頭前沿由落流開始轉為漲流，鎮海低潮后1.5～2.0 h漲流最大流速約2 kn，低潮后2 h20 min開始變落水，鎮海低潮后2.5 h開始呈現回流階段的落水，最大流速約1.5～2.0 kn，之后潮流趨緩，約0.5 kn。小潮汛則表現較弱。

2.3 切變線的影響

港鑫東方碼頭前沿存在潮流切變線，由于切變線的位置距離碼頭較近，此時碼頭靠離泊船舶的船速較低，船舶過切變線時，艏艉所受的反向潮流會給船舶操縱帶來比較大的影響。對于船舶控速來說，過切變線時，要想船舶航行在預定的計劃航線上，必須大舵角克服不同向流對船舶的不利影響，在此情況下，船速會有較大幅度的下降；對于船舶保向來說，切變線會給船艏、船艉帶來方向不同的潮流作用力，進而產生轉船力矩，最終給船舶安全造成威脅。一般力矩往往會隨著流速的增大而增大，船舶和切變線所產生夾角度數越大，力矩帶來的影響就會越大。受強反向流影響，多數船舶都會出現嚴重偏轉的情況，失控問題隨之發生。因此，港鑫東方碼頭前沿水域的切變線會給船舶的操縱帶來較大風險。

3 靠離泊時間窗口的選擇

初期實船靠泊港鑫東方碼頭選擇鎮海高平潮時左舷靠泊，離泊的時間窗口同樣選擇鎮海高平潮。此后，考慮到船舶穿越切變線存在的操縱風險：過潮流切變線時，船舶左舷船艉受漲流、右舷船艏受落流作用，艏艉流壓轉船力矩造成船舶逆時針偏轉，特別是重載深吃水船，船艏容易大幅向左偏轉，短時很難用車、舵克服。當轉頭角速度較快時，很難短時間內控制并穩定船首向。船艏左轉后艏對港鑫東方碼頭，陷入危險局面。由于流場切變線離港鑫東方碼頭距離較近，給駕引人員造成一定的心理壓力。盡管港鑫東方碼頭邊的緩流時段從初漲1 h到初落1 h的時間共有約4 h，但是再疊加降低潮流切變線對于船舶操縱和航行安全的影響，港鑫東方碼頭船舶靠離泊時間窗口就確定為鎮海高平潮時，同時從降低推開流對于船舶穩泊的影響，常態化采用左舷靠泊的方式。

3.1 靠泊時間窗口的選擇

根據碼頭前沿預報點S1、S4和S5的預報數據，在鎮海高平潮前30 min至高平潮時間段內，在大潮期間，碼頭前沿450 m最大流速不超過2.7 kn，碼頭邊最大流速不超過1.4 kn；小潮期間碼頭邊最大流速不超過1.2 kn，根據碼頭前沿實際靠船經驗，在這樣的流速作用下，船舶操縱相對可控。根據2020年7月-12月3個預報點大潮和小潮的數據分析，碼頭前沿在鎮海高平潮前30 min至高平潮時間段內不存在“小切變線”（小切邊線是由于港鑫東方碼頭邊局部小范圍的回流所產生的），這有利于船舶靠泊操縱。

從統計數據看，對于鎮海高平潮后的時間段，至少有約7 h的時間段內，碼頭前沿沒有潮流切變線，但是鎮海高平潮至鎮海高平潮后30 min內，碼頭前沿3個潮流預報點的流速增加較快，但流速相對較緩，約0.9～1.5 kn；鎮海高平潮后30 min之后的時間段，碼頭前沿3個潮流預報點的流速增加較快，流速較急，不利于船舶操縱。因此鎮海高平潮后30 min之后的時間段不宜作為靠泊窗口。

根據實測及預報潮流分析，結合引航實操經驗，靠泊時間窗口定為鎮海高潮前30 min至鎮海高潮后30 min，那么靠泊時間窗口就由目前鎮海高潮時這一個點擴大為鎮海高潮前0.5 h至鎮海高潮后0.5 h共1 h的靠泊窗口期，注意大潮汛時應盡量趕早。

3.2 離泊時間窗口的選擇

相對于靠泊操縱而言，船舶離泊操縱相對較容易。碼頭前沿水域水深條件良好，并且沒有其他礙航物，一般來說，在拖船的協助下，控制好風、流對船舶操縱的不利影響，應避開急流時段，特別是急落流時段。

根據碼頭前沿流速觀測統計分析，大潮時鎮海低平潮前約4.5 h至低平潮后45 min時間段內，碼頭前沿流速大于2 kn；小潮時鎮海低平潮前4.5 h至低平潮后1.5 h時間段內，碼頭前沿流速大于2 kn。大潮汛時鎮海低平潮前4.5～4.0 h流速由2.0 kn上升至2.5 kn；小潮汛時鎮海低平潮前4.5～4.0 h流速由2.0 kn上升至2.3 kn，鎮海低平潮后1.0～1.5 h流速由2.5 kn下降至2.0 kn。

根據實測及預報潮流分析，結合引航實操經驗，為了提高離泊時間窗口的可操作性，離泊時間窗口應避開鎮海低潮前4 h至鎮海低平潮時。那么離泊時間窗口則由鎮海高平潮時擴大為共8 h的離泊時間窗口期，只需避開鎮海低潮前的4 h，即鎮海高潮后2 h至鎮海低潮時。

4 實船驗證

4.1 靠泊操縱

船舶從蝦峙門進口靠泊全程約15.5 n mile。計劃抵達L1報告線的進口時間為靠泊前1 h 45 min，此時航道內漲水比較明顯，為保障交通流的正常，宜保持11 h左右速度通過蝦峙門航道，通過蝦峙門航道時間40 min左右。計劃抵達1號警戒區的時間為靠泊前1 h 5 min，速度控制在10 kn左右，到2號警戒區需要大概25 min左右。此時要落實拖船和泊位情況，如有突發原因不能按計劃靠泊，需要等待時，應申請交管，在1號警戒區北面和2號警戒區之間的航道東邊，必要時掉頭頂流淌航等候。計劃抵達2號警戒區的時間為靠泊前40 min左右，提前確認拖船是否到位，泊位是否清爽，否則不要進入2號警戒區。出航道進入2號警戒區就要找機會自東向西穿越2號警戒區或通航分道，經過沿岸通航帶去靠碼頭，注意提前發布航行動態，與進、出口船加強高頻聯系溝通。

進入沿岸通航帶后，控制船位在100 m等深線附近，航向270°，這樣流壓最小。如果速度過快，在距離長柄嘴1 n mie以內時，可以停車淌航，這段流相對較順，航向容易把定。注意小型船去靠泊時，由于受帶好纜的拖船影響很大，最慢車甚至慢車航向把定都很困難，這時可以讓拖船自己動車跟著走為宜。因地處2號警戒區，交通流復雜，且需穿越警戒區，在一定時間存在逆行情況，如果出現航向把定問題將帶來極大的安全隱患，必要時可果斷加車。計劃靠泊前20 min到達長柄嘴，長柄嘴到碼頭邊0.4 n mile，與長柄嘴保持0.2～0.3 n mile距離通過，轉向至230°，碼頭邊控制船舶橫距300 m左右，速度3 kn以下，倒車停船后利用拖船頂推入泊。注意碼頭邊的壓攏流，當離碼頭1倍船寬橫距時，令拖船適當往外拖，調整船舶平行、緩慢貼攏碼頭，如圖7所示。

橫距的控制：碼頭距30 m等深線最近0.12 n mile，距50 m等深線最近0.20 n mile，一般3萬噸級以上的船舶船位置宜擺在50 m等深線附近，3萬噸級以下的船舶位置擺在30 m等深線附近。

螺頭角方向過來，由西向東掉頭靠初落，航道上一路頂流，速度比較好控制，走出口航道右邊緣。注意提前發布航行動態，距碼頭一海里保持航速6 kn左右，帶好拖船，并繼續減車，在接近長柄嘴碼頭對開0.6 n mile處向右掉頭，速度控制在4 kn左右，掉頭過程中注意增速現象，觀察切變線位置，最后控制船位掉頭后在切變線和碼頭之間，利用拖船頂推平行靠泊。

4.2 離泊操縱

令前后兩艘拖船頂住船舶，先單綁，后解清所有纜繩。前后拖船同時松纜起拖，漲水時船尾先離，落水時船艏先離，讓里檔受流有利于離泊。將船舶拖開100～150 m，然后尾拖頂、首拖拉，并適當配合使用車舵，使船舶掉頭駛入出口航道。

4.3 拖船的使用

3萬噸級以上的滿載船舶2艘拖船助泊時，右后拖船可以根據情況向后拖，協助減速。3艘拖船助泊時，第三艘拖船建議帶在正船艉，向后拖協助減速，速度下來后可以解掉，到船頭協助頂推。在拖船協助下，過切變線后船速都能控制在4～5 kn，航向把穩后停車淌航過去，倒車速度3 kn以下。控制倒車偏轉效應的時候，最好船頭拖船頂推同時船艉拖船向外拖，這樣橫移速度不會很快，還有利于調整角度；此時碼頭邊壓攏流明顯，如果單獨靠首拖頂推來穩定船舶會造成橫移速度過快。進入2號警戒區，拖船必須到位，但是不急于帶上，可以利用拖船驅擋無法聯系又與本船有關系的小船，拖船在過切變線之前帶上即可。

4.4 穿越警戒區及分道通航的時機

由于切變線的分布大致是沿著等深線方向，及早將船舶調整到合適的位置，航向和主流方向接近，后期受橫流影響較小，這樣過切變線的角度也小，有利于穿越切變線。與此同時也避免了大角度，高走位往下插時，受橫流影響較大，占用航道時間過長，影響出口船舶的正常航行。另外，還減少了大角度穿越切變線時，可能產生短暫無法抑制的偏轉等情況。所以條件允許的前提下，應盡早駛到南側沿岸通航帶，沿著100 m等深線附近航行，既不影響航道正常出口船，又很容易地過切變線，減小操縱風險。

鎮海高潮前40 min，切變線清晰可見，如圖8所示，大概位置沿100 m等深線分布，此時首向與切變線夾角30°左右，過切變線船舶很好控制。

4.5 靠離泊注意事項

（1）及時發布動態，表明意圖，及早聯系相關船舶。

（2）密切關注相鄰泊位有無船舶開靠，尤其光明碼頭。

（3）2號警戒區船舶避讓以車讓為主。

（4）漲水時段離泊時，要充分注意切變線的影響，拖船用足，確認安全后再提速進入航道。

（5）避免在鎮海低潮前4 h至低潮時的時間段內離泊。

（6）如果交通流特別復雜，沒有良好時機穿越2號警戒區或通航分道到達碼頭，切不可強行穿越。

（7）船舶操縱人員應特別謹慎駕駛船舶，根據實際情況，選擇合適的時機和方法進行靠離泊作業，不急躁，不冒進，確保安全。

5 結束語

港鑫東方碼頭靠、離泊時間窗口打開后，特別是離港時間窗口的擴大在保證船舶離泊作業安全的同時，又給船舶離泊帶來了較大靈活性，使得船舶有合理的時間窗口盡早離港，降低了船舶在碼頭的非作業系泊時間，從而有利于降低船舶的穩泊風險，提高了碼頭的生產效率。

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