LNG碼頭泊位設計長度合理性分析研究

張文太

摘 要：國內外對于碼頭長度的計算方法在規范上有所不同，《液化天然氣碼頭設計規范》中泊位長度計算建議按照1.0～1.3倍船長進行估算，必要時應通過模型試驗優化確定，《開散式碼頭設計與施工技術規程》中泊位長度建議按照1.4～1.5倍船長進行估算，兩個規范計算出來的泊位長度相差很大。利用OPTIMOOR軟件對船舶停靠LNG碼頭不同長度系泊狀態（380米和398米）和系纜方式進行模擬，從均衡纜繩張力角度以及減少斷纜危險系數出發，應當適當減少泊位長度，對改善船舶運動量和橫纜受力有明顯效果。因此，本文在確保船舶靠泊安全前提下對LNG碼頭泊位長度作進一步優化。

關鍵詞：LNG;碼頭;泊位長度;OPTIMOOR軟件

中圖分類號：U651? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2022）02-0094-02

從我國未來能源利用與發展趨勢看，將大力開發和利用清潔能源，提高天然氣等清潔能源比重。我國沿海城市經濟發達，能源消耗量在全國各省市中位居前列，提高天然氣的用量對于緩解沿海城市能源緊缺，改善環境質量有著積極的作用。進一步擴大LNG的進口量，更好地為沿海城市經濟發展服務。本文以國內某LNG項目碼頭（簡稱LNG項目）為例，利用OPTIMOOR軟件對船舶停靠LNG碼頭不同長度系泊狀態（380米和398米）和系纜方式，對LNG碼頭泊位長度進行復核性分析。

1 LNG項目概況

資料顯示，世界各LNG出口港的水深一般可滿足 14.5萬m3～27萬m3船（滿載吃水12m）的到港裝貨。可接納滿載吃水13.5m以上大型船的至少有卡塔爾、阿曼、印尼、馬來西亞、澳大利亞等LNG出口港。根據對國內外LNG船舶發展現狀和趨勢分析，為適應船舶大型化的趨勢，綜合考慮本項目設計代表船型為液貨艙容21.5萬m3LNG船，兼顧船型范圍為8.0～26.6萬m3LNG船。

另外為配合LNG接收站的建設，接運所需的設備和器材等，以及日后接收站的維護，需要配套建設一個重件碼頭，泊位等級應滿足通常的件雜貨船或專業特種船（運輸設備等）停靠，根據分析按3000噸級考慮。本項目設計代表船型見表1所示。

根據工程可行性研究報告，LNG項目碼頭工程推薦方案為開敞式布置，碼頭平面采用“蝶”型布置方式，碼頭泊位長度為398m，布置于-9m等深線。碼頭基本對稱布置，兼靠船型8.43～26.6萬m3，港池水域主要尺度按26.6萬m3LNG船型設計。LNG碼頭停泊水域布置在碼頭前沿，寬110m，底標高為-14.80m。回旋水域布置在碼頭前方，直徑不小于2.5倍的設計船長，為860m，設計底標高為-14.80m。

2 泊位長度分析

根據《液化天然氣碼頭設計規范》中泊位長度計算建議按照1.0～1.2倍船長進行估算，《開散式碼頭設計與施工技術規程》中泊位長度建議按照1.4～1.5倍船長進行估算，也可通過模擬試驗確定。本工程兼顧船型26.6萬m3 LNG船舶，所需泊位長度：

Lb=（1.0～1.3）L=345～517.4m

Lb=（1.4～1.5）L=483～517.5m

式中：Lb——碼頭泊位長度;L——船長;

本工程LNG泊位長度設計為398m，船舶所需泊位長度超出了規范對現有碼頭泊位長度。

根據“中華人民共和國工程建設標準強制性條文水運工程部分”可知，“開敞式碼頭泊位長度的估算”不是強制性條文。

規范中對條文的解釋，通過國內外28座開敞式碼頭泊位尺度的實際資料，由泊位各系纜索與系纜軸線的水平夾角，以及首尾纜繩長度和泊位長度與船長關系，經歸納分析表明，泊位長與船長比的變化幅度為1.2～1.7之間。為保證開敞式碼頭方位，選定合理的系泊纜墩布置，并應通過系泊模擬試驗，最終確定泊位平面布置及其泊位長度。

3 利用OPTIMOOR軟件模擬分析

碼頭兼靠船型8.43～26.6萬m3，港口水域主要尺度按26.6萬m3LNG船型設計，運用“OPTIMOOR Mooring Analysis Computer Program”軟件對LNG項目碼頭泊位長度進行模擬分析。

在最不利橫向荷載時，在設計高水位、滿載的情況下，對不同長度泊位在泊船舶系纜情況利用OPTIMOOR軟件進行分析比較。如圖1-圖3所示，圖中橫軸為纜繩編號（依次為艉纜、艉橫纜、艉倒纜、艏倒纜、艏橫纜、艏纜），縱軸為纜繩所受張力（單位：t）。從圖中曲線分布可以看出，隨著泊位長度的縮短，纜繩受力趨于均勻。

以下給出在最不利橫向荷載、設計高水位、滿載情況下，泊位長度為398m時26.6萬m3、21.7萬m3、8.43萬m3LNG船的OPTIMOOR軟件計算成果。計算得到的船舶運動量均可滿足卸料臂安全操作的需要。

結合OCIMF（石油公司國際海事論壇）系泊指南，艏艉系纜點應位于船長的15°夾角范圍內，由此推算，對26.6萬m3LNG船，艏艉系纜點間距應在372m以內，泊位長度應在385m以內。

由目前的計算結果分析，泊位長度為380m和398m時纜繩的受力比較接近。因此在現階段推薦泊位長度為398m是滿足船舶靠泊時對泊位長度的要求。

4 安全對策建議

根據規范，如果加強倒纜或調整系纜系統布置則可以適當縮短泊位長度。本工程采用的圖4系纜方式，雖然398m泊位長度略短，但通過系纜方式的改變也是可行的。即原有碼頭泊位長度（398m），能夠滿足26.6萬m3LNG船舶的安全在港系泊要求。

船舶停泊時，應加強對纜繩受力觀測，并及時按需調整纜繩，避免單根纜繩過于緊張或松弛，以確保船舶安全。

作業中嚴格監控船舶的運動量和纜繩受力，必要的時候停止裝卸貨作業，根據情況變化，確定船舶是否離開泊位，并逐漸修正應急離泊條件保證生產安全。

參考文獻：

[1]孫偉銘.舟山港鼠浪湖礦石碼頭大型船舶組合靠泊研究[D].大連海事大學碩士論文，2019.

[2]趙倉龍，馮愛國.深圳銅鼓航道失控船舶對海底管道風險分析[J].中國航海，2017，40（01）：64-68.

[3]王斌，張鵬飛.LNG船系泊安全分析水運管理[J].船舶與海洋工程.2020，42（01）：14-17.