北槽深水航道集裝箱船超寬交會(huì)規(guī)則修訂建議

張 亮

一、引言

作為世界第一大港，上海港異常繁忙，每天進(jìn)出長(zhǎng)江口深水航道（以下簡(jiǎn)稱“北槽航道”）的外輪近100條。由于北槽航道可航寬度受限，難以滿足逐步大型化的船舶交會(huì)的需求，2017年在安全評(píng)估的基礎(chǔ)上對(duì)以前的超寬規(guī)定作出了一次修訂：（1）大型重載集裝箱船與大型郵輪可利用長(zhǎng)江口深水航道兩側(cè)的邊坡100米水域?qū)嵤┏瑢捊粫?huì)；（2）超寬交會(huì)是指在長(zhǎng)江口深水航道交會(huì)的兩船寬度，總和大于80米且不超過(guò)90米時(shí)的情形。同時(shí)，對(duì)北槽的設(shè)標(biāo)寬度作出如下調(diào)整：A警戒區(qū)西側(cè)邊界線至D12燈浮航道底寬400米，設(shè)標(biāo)調(diào)整為600米；D12燈浮至圓圓沙警戒區(qū)東側(cè)邊界線航道寬350米，設(shè)標(biāo)寬度調(diào)整為550米。新規(guī)定實(shí)施以來(lái)，僅2019年就安全完成北槽航道超寬交會(huì)190次，實(shí)船實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到了進(jìn)一步完善，《長(zhǎng)江口深水航道利用邊坡自然水深提升通航效率總體方案》得到有效推進(jìn)。但隨著船舶大型化以及上海港集裝箱吞吐量不斷提高，現(xiàn)行超寬交會(huì)設(shè)定的80米已經(jīng)對(duì)上海港的安全運(yùn)轉(zhuǎn)造成了很大影響，急需對(duì)現(xiàn)行規(guī)定作一定的調(diào)整。因此，有必要對(duì)現(xiàn)行規(guī)則開展探討。

二、規(guī)則修訂的迫切性

隨著長(zhǎng)江三角洲區(qū)域一體化戰(zhàn)略不斷推進(jìn)，上海港吞吐量不斷遞增，主力集裝箱船型已由5萬(wàn)噸級(jí)升級(jí)至7萬(wàn)～10萬(wàn)噸級(jí)，第五代和第六代集裝箱船增多，此類集裝箱寬度大多40米以上。在引航站2019年與2018年的數(shù)據(jù)對(duì)比中發(fā)現(xiàn)：2019年總艘次為68 348艘次，同比增長(zhǎng)0.09%；船長(zhǎng)在250米和300米之間的進(jìn)長(zhǎng)江的船舶2 558艘次，同比增長(zhǎng)8.67%；載重噸大于10萬(wàn)噸的10 644艘次，同比增長(zhǎng)8.35%；引領(lǐng)長(zhǎng)度300米以上超大型船舶8 236艘次，同比增長(zhǎng)3.6%。由此可見，船舶大型化趨勢(shì)越來(lái)越明顯，提高長(zhǎng)江深水航道通航效率迫切需要突破超寬限制。在超寬限制下，許多船舶不得不在外高橋航段淌航，存在重大安全隱患。

引航站調(diào)度已經(jīng)將長(zhǎng)江下水的超寬船向后推遲到其他交會(huì)超寬船即將出槽以后集中出口，相對(duì)于外高橋滯航，集中出口風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)小一點(diǎn)但仍是存在的。而最迫切需要突破超寬限制的集裝箱船，除了船期受影響之外，還因?yàn)楫?dāng)需要靠泊的船舶趁潮進(jìn)口到來(lái)后，此泊位離泊船只能進(jìn)入航道滯航等待，給靠泊船掉頭及出口船航行都帶來(lái)了很大的風(fēng)險(xiǎn)，尤其是外高橋四期和外高橋五期碼頭相關(guān)的集裝箱船。集裝箱船況一般都比較好，且大型集裝箱船都裝有電子海圖系統(tǒng)，給北槽航道內(nèi)精細(xì)操作提供了保證，本文就當(dāng)前情況論證集裝箱船出口放寬限制的可行性。

三、集裝箱船出口最大會(huì)遇寬度增加的可行性

（一）不利用邊坡情況下的理論計(jì)算

根據(jù)《海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTS165—2013），雙向航道有效寬度的計(jì)算公式為：

式中：W為航道有效寬度（m）；A為航跡帶寬度（m）；n為船舶漂移倍數(shù)；γ為風(fēng)、流壓偏角（°）；b為船舶間富余寬度（m）；c為船舶與航道底邊間的富余寬度（m）；L為設(shè)計(jì)船長(zhǎng)（m）；B為設(shè)計(jì)船寬（m）。

當(dāng)雙向通航船的船型不同時(shí)，有效寬度可表示為：

北槽航道的潮流為往復(fù)流，漲潮和落潮的流向只穩(wěn)定在兩個(gè)相反或接近相反的方向上，流向流速是已知的，γ取值在特殊航段不應(yīng)按設(shè)計(jì)最大7°來(lái)計(jì)算（見表1）。在D41—D36與D35—D27航段，流向與航道的夾角一般在3～7°，這里取7°；D27以外流向均不理想不做討論，可知以北槽漲流最大流速4節(jié)計(jì)算，橫向流速為4×sin7°=0.48節(jié)≈0.24 m/s。

表1 滿載船舶漂移倍數(shù)和風(fēng)流壓偏角

在橫風(fēng)小于7級(jí)的情況下，γ取3°，且符合引航員實(shí)際操船數(shù)據(jù)。船舶間富余寬度b取1倍船 寬[2]，船舶與航道底邊間的富余寬度c的取值見 表2。

根據(jù)表3船舶設(shè)計(jì)船型的寬度與長(zhǎng)度的比值，取散貨船B/L=0.17，集箱船B/L=0.13，油船B/L=0.177。

表2 船舶與航道底邊間富余寬度

表3 船舶設(shè)計(jì)船型的寬度與長(zhǎng)度比值

根據(jù)公式（2），航跡帶寬度A測(cè)算結(jié)果見表4[2]。

表4 不同風(fēng)流壓偏角船舶的航跡帶寬度

根據(jù)北槽深水航道有效寬度W為350米，可計(jì)算出在風(fēng)流壓偏角為3°的情況下集裝箱船與其他船的最大會(huì)遇寬度，見表5。

表5γ取3°時(shí)與集裝箱船的最大會(huì)遇寬度

由此可見，除油船外，在風(fēng)流壓偏角取3°的時(shí)候是可以滿足集裝箱船90米超寬交會(huì)的。由于上海港超油碼頭較少，因而船舶進(jìn)出北槽航道的機(jī)會(huì)較少。每當(dāng)有此類船舶進(jìn)出北槽航道時(shí)，不論是海事局還是引航站都高度重視，發(fā)布航行警告。因此，沒有超油進(jìn)北槽航道情況時(shí)可以滿足集裝箱船在特殊航段90米超寬需要。假設(shè)會(huì)遇寬度有條件地放寬到90米，且允許在D27燈浮之前會(huì)遇，一部分超寬會(huì)遇的船舶就有將近20海里可以控制操縱，不用占用外高橋航道以及圓圓沙警戒區(qū)滯航，可以大大提高外高橋的通航效率與安全。

（二）利用邊坡情況下的理論計(jì)算

先參考現(xiàn)行利用邊坡超寬交會(huì)條件：（1）集裝箱與郵輪之間；（2）要求邊坡100米水域理論最低潮面以下水深8米及以上；（3）蒲氏風(fēng)力不大于7級(jí)、能見度距離不低于1 000米、風(fēng)流壓差不大于10度、交會(huì)兩船寬度總和不大于90米。以以上條件為基礎(chǔ)，近兩年以來(lái)，每年安全交會(huì)近200艘次，方案已相對(duì)成熟。

假設(shè)對(duì)進(jìn)口航道不設(shè)要求，可以進(jìn)口的船如常進(jìn)口，我們只對(duì)出口航道的邊坡利用進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)最新修訂的《長(zhǎng)江上海段船舶定線制規(guī)定》，浮筒各向外進(jìn)行調(diào)整到距離深水航道邊線外100米，在不計(jì)算進(jìn)口航道邊坡的情況下，加上出口航道邊坡100米，我們?cè)诓怀龈⊥策B線的情況下，可用航道為450米，在船舶能保障足夠富余水深、不出浮筒連線的基礎(chǔ)上，以航道寬度450米為基礎(chǔ)計(jì)算出集裝箱船與他船的最大會(huì)遇寬度如表6所示。

由此可見，如能很好地像大型郵輪一樣利用好出口邊坡，在風(fēng)流壓偏角γ取7°的情況下，會(huì)遇寬度可以放寬到96米，基本能滿足當(dāng)下的超寬交會(huì)需要。只要能確保出口集裝箱船有足夠的富余水深，理論上是可以出口交會(huì)的。

表6 不同風(fēng)流壓偏角下航行船舶與集裝箱船的最大會(huì)遇寬度

四、放開超寬限制的時(shí)機(jī)與注意事項(xiàng)

（一）超寬限制交會(huì)的時(shí)機(jī)

在可直接出口的情況下，最晚出口時(shí)間為此泊位進(jìn)口靠泊集裝箱船的計(jì)劃靠泊時(shí)間，因此可以做到在當(dāng)?shù)馗叱睍r(shí)段進(jìn)入北槽，有些類似于南槽航道趁潮出口。如果超寬交會(huì)時(shí)間為當(dāng)?shù)馗叱鼻皶r(shí)段，可利用的潮高非?？捎^，參考航道設(shè)計(jì)規(guī)劃，趁潮通航保證率為90%對(duì)應(yīng)的潮位達(dá)到3.35米[3]。根據(jù)航道設(shè)計(jì)規(guī)范，內(nèi)段坡度為1：30，外段1：40，這里取內(nèi)段，理論上在100米邊坡距離內(nèi)得出水深為9.17米，加上平均可利用潮高為12.52米，去除集裝箱船12%富余水深，可趁高潮出口的集裝箱船吃水可以為11.18米。這里說(shuō)明兩點(diǎn)：一是潮位是每天都變化的，具體到每一天不同時(shí)段也是變化的，制訂計(jì)劃時(shí)要計(jì)算好交會(huì)時(shí)間區(qū)間，具體可由開船引航員仔細(xì)計(jì)算，留足夠富余量出口；二是目前北槽底邊線外南側(cè)D41至D27之間100米邊坡水深條件較好，均在10米以上（2020），甚至圓圓沙到D35之間100米邊坡（浮筒連線內(nèi)）有11米的水深，且比較穩(wěn)定，根據(jù)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)可知，常年變化在0.3～0.4之間[4]，加上當(dāng)?shù)馗叱鼻昂蟪隹?，此航段如果能取?0米，相加13.35米，去除集裝箱富余水深12%，可供出口的集裝箱船吃水可以為11.92米，具體每一天數(shù)值應(yīng)各引航員自己計(jì)算，且此航段流壓航道條件良好，利用邊坡在此航段交會(huì)不失為一個(gè)很好的備用方案。

（二）放寬超寬限制交會(huì)的注意事項(xiàng)

注意邊坡的水深變化，會(huì)同東海航海保障中心海測(cè)大隊(duì)針對(duì)水深變化頻繁的航段加強(qiáng)臺(tái)風(fēng)或長(zhǎng)江汛期過(guò)后水深監(jiān)測(cè)。集裝箱船由于操縱性能較好，交會(huì)時(shí)應(yīng)盡量留好余量，盡量避開浮筒。超寬交會(huì)規(guī)定的細(xì)化對(duì)海事局和引航站提出更高的要求，需制訂合理的計(jì)劃，設(shè)專人負(fù)責(zé)核實(shí)。在現(xiàn)有規(guī)定下，圓圓沙到D42附近水深都很好，可以把交會(huì)地點(diǎn)適當(dāng)調(diào)整到D42浮[1]。這里只對(duì)集裝箱船進(jìn)行探討，當(dāng)富余水深可滿足要求利用100米邊坡的其他類型船舶超寬出口時(shí)，也可適當(dāng)放開超寬限制，這里不再專門論述。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文提出以下建議：

（1）設(shè)置D41至D37以及D35至D27為重點(diǎn)航段，該重點(diǎn)航段集裝箱船在沒有大型油輪進(jìn)口的情況下出口超寬交會(huì)放寬到90米。

（2）吃水小于11米的集裝箱船出口超寬交會(huì)放寬到96米，重點(diǎn)航段交會(huì)吃水可以放寬到11.9米（具體各項(xiàng)富余量可會(huì)同相關(guān)部門討論確定）。

長(zhǎng)江深水航道是推進(jìn)長(zhǎng)江三角洲區(qū)域一體化發(fā)展的重要通道，如何利用好現(xiàn)有資源，提高通航安全和效率是各相關(guān)部門一直在考慮的問(wèn)題。本文只是對(duì)集裝箱船的超寬出口做了一些探討，提供一種思路，還有很多需要深入研究的內(nèi)容，期待各位同行專家批評(píng)指正。