韋小軍　馬長(zhǎng)青

摘 要：近年來全球海上貿(mào)易方面需求量的日漸提高，船舶也漸漸向著超大型化的方向迅速發(fā)展。唐山港曹妃甸港區(qū)作為國(guó)內(nèi)可以靠泊Valemax船型的四個(gè)港口之一，會(huì)有越來越多的超大型船舶進(jìn)入渤海水域靠泊曹妃甸港區(qū)。而渤海水域的水深較淺，航路上海圖水深大部分在30米以下，深吃水船舶在此水域航行，無(wú)論是船舶本身還是監(jiān)管部門都面臨很大壓力。通過收集和整理的一些典型深吃水船舶進(jìn)入曹妃甸水域的航線和航行方法及注意事項(xiàng)，給相關(guān)的管理者和操作者一些啟迪。

關(guān)鍵詞：Valemax型散貨船;渤海水域;經(jīng)驗(yàn)航線;富余水深UKC;渤海灣潮汐;風(fēng)暴潮

中圖分類號(hào)：U675? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2019）05-0085-03

2015年11月15日，40萬(wàn)噸級(jí)礦石船“BERGE EVEREST”輪首航渤海灣靠泊曹妃甸礦石碼頭，開啟了曹妃甸港的深水大港新時(shí)代。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，2017年2月～2018年2月，一年間進(jìn)入曹妃甸水域的吃水超過21米的超大型船舶超過30艘次，最大吃水記錄為德國(guó)籍船舶“PEENE ORE”，吃水23.2米。而渤海水域的海圖水深大部分在30米以下，最淺水域水深24.5米～25米，較小的富余水深給船舶操縱和安全都帶來了極大的影響。深吃水船舶如何選擇西行航線，減小航行風(fēng)險(xiǎn)，安全抵達(dá)曹妃甸水域，給船舶管理公司、船長(zhǎng)以及監(jiān)管部門帶來不小的壓力。

1超大型船舶特點(diǎn)

1.1超大型船舶型尺度和操縱性

雖然集裝箱船型目前尺度越來越大，但設(shè)計(jì)吃水均不超15米，在渤海航行均不受水深影響。根據(jù)目前的船型，吃水超過21米的船舶均為VLCC（超大型油輪） 和VLBC（超大型散貨船），船舶尺度范圍為：船長(zhǎng)320米以上，船寬55米以上。2015年交通運(yùn)輸部印發(fā)了《40萬(wàn)噸散貨船設(shè)計(jì)船型尺度及相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)定》規(guī)定：Valemax型礦砂船，船長(zhǎng)360米，船寬65米，滿載吃水23米。有7個(gè)貨艙，載重噸40萬(wàn)噸。本文就以40萬(wàn)噸級(jí)Valemax船型作為研究船型，來分析研究渤海灣淺水區(qū)航行時(shí)的富余水深和注意事項(xiàng)。

由于超大型船自身尺度大，導(dǎo)致船體在實(shí)際航行運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的風(fēng)流作用力明顯增大。排水量和慣性較大，導(dǎo)致沖程增大，制動(dòng)性較差。舵效差，航行穩(wěn)定性差，實(shí)際旋回性也較差。

1.2超大型船舶的下沉量

在受限水域，水域?qū)挾群蜕疃鹊南拗?，改變了船體周圍的流態(tài)，同時(shí)船舶首尾線方向的壓力分布發(fā)生變化。在淺水中，由于船體周圍的流動(dòng)由三維流動(dòng)變?yōu)槎S流動(dòng)，流速增加，使船體周圍水壓力的變化加劇，船中低壓區(qū)擴(kuò)展至船尾，船體下沉和縱傾變化均較深水中更為顯著。超大型船舶除了船長(zhǎng)船寬的因素導(dǎo)致需要足夠?qū)挾鹊暮降劳?，航道深度限制了大部分深吃水超大型船舶航行水域。而在淺水區(qū)域航行，船舶無(wú)法忽略下沉量對(duì)富余水深造成的影響。通過大量的登輪數(shù)據(jù)積累，發(fā)現(xiàn)目前大多數(shù)船舶均在使用Barrass（1981）的計(jì)算公式，即船舶首下沉量為：開敞水域，Sb=1/100*Cb*V2 ;受限水域，Sb=1/50*Cb*V2

其中Sb：下沉量;? V ：船舶速度 ;Cb：船舶方形系數(shù)，而目前超大型船舶的方形系數(shù)在0.80～0.87之間

按照公式計(jì)算可得Valemax船重載狀態(tài)下各個(gè)速度范圍內(nèi)的下沉量（Cb為0.8266）。（見表1）

2從老鐵山水道到曹妃甸水域經(jīng)驗(yàn)航線及航線選擇

經(jīng)過近幾年來對(duì)進(jìn)出曹妃甸港口的深吃水船舶的航線數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、總結(jié)和分析，吃水超過20米的船舶從老鐵山水道警戒區(qū)到曹妃甸水域的主要航線有2條（見圖1），且有鮮明的特點(diǎn)。

航線1：從老鐵山通航分道西北側(cè)警戒區(qū)直接駛向曹妃甸通航分道。該航線為國(guó)外船東和船員選擇的航線，也是大多數(shù)船舶進(jìn)入曹妃甸水域選擇的航線。來曹妃甸港的第一條Valemax船型吃水21米的“BERGE EVEREST”輪，以及吃水23.2米的德國(guó)籍散貨船“PEENE ORE”輪均采用了這條航線。該航線上最淺的海圖水深為24.5米。

航線2：從老鐵山水道的警戒區(qū)向西南方向航行，經(jīng)過大概位置38°32′N，119°58′E，轉(zhuǎn)向西北側(cè)航行，在大概位置38°46.5′N，119°14′E，與航線1匯合，或者繼續(xù)向西北側(cè)航行，將航線1北側(cè)的沉船（概位38°48.4′N，119°06.4′E）放在航線左側(cè)通過，讓清沉船后再折回向曹妃甸通航分道入口航行。避開了航線1航路上的水深24.5～25米的淺水區(qū)。選擇該航線航行的船舶大多數(shù)均為國(guó)內(nèi)船東和船員，強(qiáng)大的岸基支持部門不但充分分析了航路上的淺點(diǎn)、礙航物，而且向船上提供預(yù)測(cè)的渤海灣天氣、潮流以及航路上的潮差和潮位等方面的信息，給船長(zhǎng)選擇安全航線提供了強(qiáng)有力的支持。

3渤海灣潮汐、潮流和風(fēng)暴潮對(duì)航路影響

（1）渤海灣的潮汐性質(zhì)較為復(fù)雜，以不規(guī)則半日潮為主。本航線所處海域的潮汐類型屬于規(guī)則半日潮向不規(guī)則半日潮過渡海域。從潮汐表上一般可查詢到港口或沿岸的潮汐資料，典型的三個(gè)港口和沿岸為南隍城島，黃河口（東），曹妃甸港。國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心的研究報(bào)告和“渤海潮汐預(yù)報(bào)及流場(chǎng)特性分析”的論文中所得到的潮汐特征值為：航線東側(cè)為規(guī)則半日潮類型，西側(cè)為不規(guī)則半日潮類型;航線附近的平均高潮為1.0～1.3米，平均低潮為0.4～0.5米，航線上的平均潮差為0.5～0.8米，由東向西潮差逐漸減小;夏季潮位最高，冬季潮位最低。

（2）渤海灣以不正規(guī)半日潮流為主，且多為往復(fù)流，近岸側(cè)流水較遠(yuǎn)岸側(cè)急。老鐵山水道流速最大，約為3～5節(jié)，其他海區(qū)流速大多數(shù)都不超過2節(jié)，故在經(jīng)驗(yàn)航線附近的潮流小于2節(jié)，當(dāng)船舶低速航行時(shí)注意對(duì)船舶偏離航線的影響。

（3）渤海灣一年四季都有風(fēng)暴潮發(fā)生，風(fēng)暴潮會(huì)產(chǎn)生風(fēng)暴增水和風(fēng)暴減水現(xiàn)象，其中風(fēng)暴減水對(duì)航線上的潮位構(gòu)成影響，通過分析得到造成渤海海域風(fēng)暴減水的天氣特征為：①冷高壓南下配合氣旋出海，渤海受北到西北風(fēng)控制;②冷高壓南下后東移出海，渤海受西到西北風(fēng)控制。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000～2010年間環(huán)渤海沿岸的風(fēng)暴減水特征是，平均每年大于0.5米的減水天數(shù)約為30天，大于1.0米的減水天數(shù)約為4.5天;渤海海峽內(nèi)比海峽口外更容易出現(xiàn)減水且減水值略大;夏季6～8月出現(xiàn)減水過程較少，9月至次年4月整個(gè)渤海減水頻繁，強(qiáng)度較大，經(jīng)過推算，該航線附近百年一遇的風(fēng)暴減水極值約為0.8～1.2米。

4 船舶航行過程中的控制與實(shí)際測(cè)深數(shù)據(jù)

4.1船速的控制

眾所周知，船舶可以通過控制船速來控制其下沉量，對(duì)于船舶淺水區(qū)航行的船速控制論證也很多，根據(jù)筆者在超大型船舶上多年的工作經(jīng)驗(yàn)：超大型船舶在淺水區(qū)降速航行不只是為了減少船舶下沉量，更重要的原因是因?yàn)榇皽\水區(qū)航行，船舶阻力增大，主機(jī)負(fù)荷增大，熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷急劇增加;淺水區(qū)航行還會(huì)造成船體振動(dòng)增大，長(zhǎng)時(shí)間的振動(dòng)對(duì)船舶設(shè)備損傷很大，富余水深太小，造成海底門吸入過多泥沙而影響船舶冷卻系統(tǒng)。故船舶在淺水區(qū)為了保證良好的工況，只能降速航行，而通過長(zhǎng)時(shí)間實(shí)際觀測(cè)、記錄以及和多名來曹妃甸港口的船長(zhǎng)溝通交流，大家普遍認(rèn)為吃水超過20米以上的船舶在海圖水深為24.5～25.5米的渤海水域航行時(shí)，船速6～10節(jié)為宜，通常為7～8節(jié)左右。

4.2航線富余水深UKC的確定

歐洲引航協(xié)會(huì)對(duì)大型船舶的要求為：UKC（包含下沉量）采用吃水的比值確定，即外海航道UKC取最大吃水的20%，港外航道取15%，港內(nèi)時(shí)取10%。而我國(guó)航海界經(jīng)驗(yàn)公式和大部分船公司的規(guī)定UKC均為船舶最大吃水的10%+船舶下沉量。以Valemax型船為例，船舶滿載吃水23米進(jìn)入老鐵山水道時(shí)，油水消耗后船舶實(shí)際吃水約為22.85米。我們?nèi)M載23米計(jì)算，船速控制在最高8節(jié)，船舶下沉量值取1米，根據(jù)歐洲引航協(xié)會(huì)關(guān)于富余水深的20%要求，船舶要求的最小UKC為4.6米，根據(jù)中國(guó)航海界的經(jīng)驗(yàn)公式，最小UKC為3.3米。在不考慮潮高的情況下，Valemax型散貨船所需的最小水深為26.3米。

4.3航線上實(shí)際富余水深的測(cè)定

目前，靠泊曹妃甸港口的超大型船舶一般都保留航路上的測(cè)深數(shù)據(jù)，部分船公司非常重視超大型船舶在渤海灣航行的經(jīng)驗(yàn)航線。筆者專門多次登輪從船方獲得相關(guān)記錄，與船長(zhǎng)探討該航路上的水深及航行經(jīng)驗(yàn)，并從中選擇了5條具有代表性船舶的航線記錄，這5條航行記錄在船舶航行過程中天氣狀況良好，幾乎沒有受到風(fēng)浪影響。

以上表格中為船舶船首測(cè)深儀顯示的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，前3條船舶沒有當(dāng)時(shí)的潮高數(shù)據(jù)（見表2）。

雖然前3條船的船東為國(guó)外船東，船方無(wú)法獲得當(dāng)時(shí)的潮高信息，但根據(jù)經(jīng)驗(yàn)推斷潮高值可取1米，船舶該速度下的下沉量值大概為0.8米。根據(jù)計(jì)算公式：

實(shí)際水深=船舶吃水+船舶下沉量+測(cè)深儀數(shù)值 - 當(dāng)時(shí)潮高

可得：船舶所駛的航線1的實(shí)際水深為最小值26米左右，航線2的實(shí)際水深最小值為26.5米左右。

5 總結(jié)與建議

（1）根據(jù)近年來進(jìn)出曹妃甸水域的超大型船舶的航行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，在良好的天氣和海況下，沒有異常潮水的影響下，23米以下的大吃水船舶可以安全地由老鐵山水道進(jìn)入曹妃甸水域。

（2）根據(jù)進(jìn)入曹妃甸的超大型船舶的測(cè)深數(shù)據(jù)，如果預(yù)報(bào)的潮汐值準(zhǔn)確，船舶測(cè)深儀誤差很小，從老鐵山水道到曹妃甸水域的航路水深達(dá)到26米左右，但海圖水深最淺處只有24.5米，船舶實(shí)測(cè)水深和海圖水深有一定的誤差。

（3）由于海圖水深數(shù)據(jù)實(shí)際是50年代的數(shù)據(jù)，多年的沖刷淤積及海平面的變化甚至地殼運(yùn)動(dòng)的影響，水深會(huì)產(chǎn)生變化，建議相關(guān)部門進(jìn)行詳細(xì)的水深測(cè)量。

（4）渤海航路淺水區(qū)水域缺乏理論最低潮面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，建議進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間驗(yàn)潮觀測(cè)，確定海域的理論最低潮面，以供地形測(cè)量及潮位測(cè)量使用。

（5）建議進(jìn)行航線上的潮汐連續(xù)觀測(cè)，為船舶乘潮進(jìn)港提供數(shù)據(jù)支持。如果需要可申請(qǐng)氣象保障服務(wù)，委托“國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心”（海洋災(zāi)害預(yù)警報(bào)室）提供收費(fèi)的氣象保障服務(wù)，尤其在滿載吃水超過22米，冬季天文潮低且風(fēng)暴潮減水期間。該預(yù)警室可準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)航路上各控制點(diǎn)的實(shí)時(shí)總潮位（天文潮位和風(fēng)暴潮疊加），并提供最佳的乘潮時(shí)段。

（6）船舶如果需乘潮航行，建議漲潮到平潮前1～2小時(shí)從老鐵山出發(fā)，隨著航行時(shí)間的推進(jìn)和潮波的傳播，可保證通過水深較淺的各點(diǎn)時(shí)，潮位處于平潮前后的較大潮高之上，這時(shí)潮高比低潮約大0.5～0.8米，即相差一個(gè)潮差。建議船舶使用“氣象預(yù)報(bào)產(chǎn)品”及氣象保障服務(wù)。

總之，深吃水大型船舶在選擇從老鐵山水道至曹妃甸水域之間的安全經(jīng)濟(jì)航線時(shí)，應(yīng)充分考慮到天文低潮和風(fēng)暴潮減水現(xiàn)象對(duì)安全航行的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙月林，古文賢.船舶操縱[M] 大連：大連海事大學(xué)出版社，2005.

[2]陳明鋒. 析超大型船舶西行曹妃甸的渤海深水航線[J]. 航海技術(shù)，2013，05：6-9.