三峽壩區(qū)過閘船舶特殊水域抗風(fēng)等級(jí)分析

謝云云 楊孝作 司馬俊杰 趙尊榮 裴鴻斐 長江三峽通航管理局

1.引言

隨著三峽工程整體竣工驗(yàn)收，庫區(qū)航道和港口條件大為改善，黃金水道優(yōu)勢得到進(jìn)一步發(fā)揮[1]。但三峽成庫后，江面變寬，三峽河段大風(fēng)天氣頻發(fā)，在一定程度上降低了通航效率，增加了通航安全隱患。尤其近幾年來極端大風(fēng)天氣突發(fā)頻率增加趨勢較為明顯，極端大風(fēng)天氣發(fā)生較為突然，風(fēng)力瞬時(shí)提高，雖有時(shí)達(dá)不到轄區(qū)禁航標(biāo)準(zhǔn)，但對(duì)船舶在兩壩間航行、特別是引航道水域及進(jìn)出船閘時(shí)都有較大影響，對(duì)船舶航行安全、通航建筑物安全及通航管理組織工作都造成較大困難，對(duì)通航安全和效率的影響已不容忽視。因此,加強(qiáng)對(duì)三峽壩區(qū)，尤其是兩壩間大風(fēng)天氣的探討,從預(yù)警信息的發(fā)布、風(fēng)險(xiǎn)形勢研判，到相應(yīng)的防御措施,對(duì)保障船舶航行安全具有重要意義[2]。

2.大風(fēng)天氣下對(duì)過閘船舶的影響分析

本文通過對(duì)2019年、2020年、2021年近三年三峽壩區(qū)大風(fēng)天氣統(tǒng)計(jì)分析：轄區(qū)因大風(fēng)禁限航次數(shù)為77次，禁限航時(shí)間為547.08 小時(shí)，禁限航22.80天，其中2019年因風(fēng)禁限航次數(shù)為17次，禁限航時(shí)間為103.41小時(shí)，禁限航4.31天；2020年因風(fēng)禁限航次數(shù)為22次，禁限航時(shí)間為90.21小時(shí)，禁限航3.76天；2021年因風(fēng)禁限航次數(shù)為38次，禁限航時(shí)間為353.46小時(shí)，禁限航14.73天。在此期間，三峽海事局發(fā)布大風(fēng)三級(jí)、四級(jí)水上交通安全預(yù)警62次。通過近三年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)大風(fēng)天氣發(fā)生的次數(shù)逐年增加，且2021年大風(fēng)禁航的次數(shù)是2019 年的兩倍。此外，除正常大風(fēng)天氣下，極端天氣頻發(fā)且呈現(xiàn)多發(fā)的趨勢，大風(fēng)天氣成為了影響船閘運(yùn)行和通航安全的最主要因素之一。大風(fēng)天氣對(duì)船舶過閘安全影響除了基本大風(fēng)造成的影響外，還存在以下幾個(gè)方面：

（1）轄區(qū)內(nèi)不同類型船舶抗風(fēng)能力差異化現(xiàn)實(shí)存在。目前轄區(qū)內(nèi)過閘船型主要包括干散貨船、商品車船、集裝箱船、客船、危險(xiǎn)品船舶等幾種主要船型。由于商品車船、集裝箱船、客船干舷較高，同時(shí)受風(fēng)面積較大，與一般的干散貨船相比抗風(fēng)能力可能較弱。同時(shí)轄區(qū)內(nèi)的危險(xiǎn)品船存在方向性，下行的危險(xiǎn)品船舶空載率較高，因此相比較于上行滿載危險(xiǎn)品來說，下行危險(xiǎn)品船舶抗風(fēng)等級(jí)也有所降低。所以，由于船舶類型不同或者由于貨流的方向性造成的船舶抗風(fēng)能力差異化問題現(xiàn)實(shí)存在。

（2）未達(dá)到禁航等級(jí)前，不同等級(jí)大風(fēng)下管控措施未具體化。三峽壩區(qū)現(xiàn)有的針對(duì)大風(fēng)天氣管理規(guī)定為轄區(qū)風(fēng)力達(dá)到6級(jí)及以上并持續(xù)10分鐘禁止開航，船閘升船機(jī)停止運(yùn)行。相關(guān)部門也針對(duì)大風(fēng)天氣下應(yīng)急交通組織船閘運(yùn)行控制、船舶避風(fēng)提醒進(jìn)行詳細(xì)歸納總結(jié)，都具有較強(qiáng)操作性，以上相關(guān)規(guī)定均為大風(fēng)達(dá)到禁航后的系列管控。轄區(qū)內(nèi)過閘主要船型中的商品車船、集裝箱船、客船、空載危險(xiǎn)品船舶等受風(fēng)面積大的船舶抗風(fēng)等級(jí)明顯低于其他干散貨船舶，在風(fēng)力尚未達(dá)到禁航等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，這幾類船舶的航行安全已經(jīng)受到影響。針對(duì)禁航并未細(xì)致到從氣象部門發(fā)布預(yù)警到風(fēng)力達(dá)禁航標(biāo)準(zhǔn)過程中的相關(guān)管控以及突發(fā)極端大風(fēng)的應(yīng)對(duì)等方面提出詳細(xì)管控對(duì)策。因此，大風(fēng)天氣下轄區(qū)水上交通以及船閘（升船機(jī)）安全運(yùn)行的相關(guān)防范以及管控措施仍然存在挖掘空間。

（3）引航道水域安全風(fēng)險(xiǎn)。大風(fēng)天氣下即便未達(dá)到禁航等級(jí)時(shí)，在三峽船閘上引航道口、大江上游引航道口及三江上引航道口水域下行船舶也存在船舶航行受影響的現(xiàn)象，尤其對(duì)空載船、商品車滾裝船、集裝箱船受影響較大。

下行船舶排隊(duì)進(jìn)入引航道水域，后船必須等待前船在靠船墩靠泊完畢，方能進(jìn)車前進(jìn)。此時(shí)船舶倒車效果差，加之航速較低，船舶抵抗風(fēng)力和水流能力差，風(fēng)流差大，如遇橫向風(fēng)來襲，船舶易發(fā)生漂移，不易穩(wěn)住航向，存在向禁航區(qū)漂移或者向隔流堤困邊的安全風(fēng)險(xiǎn)。

（4）靠船墩水域安全風(fēng)險(xiǎn)。大風(fēng)天氣下，在引航道內(nèi)的靠船墩水域易受風(fēng)壓傾側(cè)力臂的影響，尤其是在三江上引航道內(nèi)的靠船墩水域，在黃柏河與三江上引航道交匯水域常常出現(xiàn)由東北向西南向的大風(fēng)，當(dāng)靠船墩水域附近船舶的風(fēng)壓傾側(cè)力臂較大時(shí)，存在船舶打橫或向隔流堤困邊的安全風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于商品車滾裝船，由于其上層建筑豐滿，風(fēng)壓傾側(cè)力矩較大，使得該類型船舶普遍存在打橫或向隔流堤困邊的安全風(fēng)險(xiǎn)。

3.不同類型過壩船舶受風(fēng)影響等級(jí)分類

為更好的了解轄區(qū)內(nèi)船舶航行中、進(jìn)出閘等受大風(fēng)影響的情況、影響的程度等問題，本節(jié)通過選取合適的方法，對(duì)轄區(qū)內(nèi)大風(fēng)對(duì)船舶的影響程度進(jìn)行科學(xué)分析與總結(jié)。由于船舶受大風(fēng)影響，尤其是在三峽河段內(nèi)受風(fēng)影響的程度進(jìn)行量化時(shí)存在較大困難或難以進(jìn)行量化，對(duì)其影響分析主要通過船方駕駛經(jīng)驗(yàn)、工作過程中總結(jié)等獲得而來，因此本文主要采用定性方法來研究分析三峽河段大風(fēng)天氣下過閘船舶航行影響分析[3]。

3.1 研究方法選取

定性研究大多是采用參與觀察和深度訪談而獲得第一手資料，其中研究常用的幾種定性方法有以下幾種：

1）參與觀察法。參與觀察法的優(yōu)勢在于，不僅能觀察到被觀察者采取行動(dòng)的原因、態(tài)度、努力程序、行動(dòng)決策依據(jù)。通過參與研究者能獲得一個(gè)特定的社會(huì)情景中一員的感受，因而能更全面地理解行動(dòng)。然后通過觀察所獲得的資料，采用歸納法，將觀察的現(xiàn)象問題進(jìn)行總結(jié)歸納分析。

2）問卷調(diào)查法。問卷調(diào)查法可以在大范圍內(nèi)使用，方便快速的了解調(diào)查對(duì)象的想法和意見，主要依靠大量的調(diào)查以獲得調(diào)查結(jié)果的準(zhǔn)確性，特點(diǎn)是快速、成本低、信息量大、覆蓋面廣。缺點(diǎn)是只能獲取大概信息，像客戶的感受體會(huì)等是問卷無法精確統(tǒng)計(jì)的。通過向船方發(fā)放問卷進(jìn)行問卷調(diào)查，可以較全面地了解船方、船員等在三峽河段航行、進(jìn)出閘過程中遇到不同等級(jí)大風(fēng)時(shí)，船舶的受影響情況，具有較強(qiáng)的可實(shí)施性。

3）電話訪談?wù){(diào)查法。通過電話訪談法可以更加詳細(xì)的了解對(duì)象對(duì)某事物的想法感受，同時(shí)可以針對(duì)不同的對(duì)象設(shè)計(jì)不同內(nèi)容，有針對(duì)性地進(jìn)行，對(duì)調(diào)查的真實(shí)性最可靠，缺點(diǎn)是調(diào)查對(duì)象范圍太狹窄，信息量小，調(diào)查難度大，成本高，只能用于特殊情況，比如想了解特殊對(duì)象的體會(huì)和感受方面，這些無法通過問卷獲得的信息，就可采用這種方式。

根據(jù)上述幾種方法的特點(diǎn),結(jié)合本項(xiàng)目所要解決的實(shí)際問題。最終選取問卷調(diào)查法和電話訪談?wù){(diào)查法相結(jié)合進(jìn)行。問卷調(diào)查法可以覆蓋轄區(qū)內(nèi)較多船舶類型，同時(shí)電話訪談法可以針對(duì)重點(diǎn)船舶，重點(diǎn)問題有針對(duì)性的進(jìn)行一對(duì)一調(diào)研。

3.2 選取指標(biāo)說明

通過對(duì)大風(fēng)天氣下，船舶的受干擾情況、操作性能等影響分析可知，船舶航行過程中會(huì)發(fā)生減速、增速、偏轉(zhuǎn)和漂移等現(xiàn)象。尤其當(dāng)船舶側(cè)面受風(fēng)時(shí)，船舶受風(fēng)面積的大小、受風(fēng)位置的前后和受風(fēng)的風(fēng)力和角度大小，都將造成船舶向上風(fēng)或下風(fēng)側(cè)發(fā)生不同程度的偏轉(zhuǎn)問題。船舶受風(fēng)作用還會(huì)向下風(fēng)側(cè)漂移，同時(shí)考慮到三峽河段特殊情況，轄區(qū)內(nèi)橫向風(fēng)對(duì)船舶航行、船舶進(jìn)閘的影響較大，因此進(jìn)行抗風(fēng)分析時(shí)主要針對(duì)轄區(qū)船舶，分船舶類型所選擇的船型主要為當(dāng)前通過三峽樞紐的典型船舶，包括散貨船、集裝箱船、商品車船、危險(xiǎn)品船、客船等，選取的代表船型及尺度如表1所示。

圖1 普通散貨船引航道水域受影響風(fēng)力等級(jí)

表1 代表船型及尺度

圖2 集裝箱船引航道水域受影響風(fēng)力等級(jí)

圖3 商品車船引航道水域受影響風(fēng)力等級(jí)

本次調(diào)查問卷所選取的主要指標(biāo)為不同種船型船舶種類、裝載量、受風(fēng)面積、船寬、干舷高度、設(shè)計(jì)航速、設(shè)計(jì)抗風(fēng)等級(jí)、吃水、引航道航行速度、靠泊靠船墩航行速度、進(jìn)閘時(shí)航行速度、引航道操作受影響時(shí)風(fēng)力等級(jí)、靠泊靠船墩操作受影響時(shí)風(fēng)力等級(jí)、進(jìn)閘操作受影響時(shí)風(fēng)力等級(jí)。

3.3 結(jié)果分析

本項(xiàng)目在實(shí)施問卷調(diào)查過程中一直堅(jiān)持可靠性和真實(shí)性，不引導(dǎo)船舶對(duì)問題進(jìn)行回答，對(duì)樣本的數(shù)量和質(zhì)量進(jìn)行全程把控，調(diào)查的過程貫穿整個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)行過程。2022年7-10月份，向船方發(fā)放調(diào)查問卷50份，收回有效問卷50份，有效率100%；同時(shí)針對(duì)特殊重點(diǎn)船舶進(jìn)行電話訪談，其中集裝箱船10艘、商品車船8艘，易燃易危險(xiǎn)品船舶20艘，均得到有效回答，回答率達(dá)到100%。

通過樣本的調(diào)查，我們在進(jìn)行調(diào)查問卷的樣本覆蓋主要過壩船型，被調(diào)查的船方也都積極關(guān)注調(diào)查問題，所取得調(diào)查結(jié)果具有重要的參考意義。

將問卷調(diào)查及電話訪談結(jié)果制成圖表形式，結(jié)果如圖1至圖4所示。

圖4 空載危險(xiǎn)品船引航道水域受影響風(fēng)力等級(jí)

根據(jù)問卷調(diào)查結(jié)果，結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

1）在三峽河段水域航行時(shí)，船舶抗風(fēng)能力基本與船舶設(shè)計(jì)抗風(fēng)能力吻合，水域大風(fēng)達(dá)到六級(jí)時(shí)禁航適應(yīng)于大多數(shù)普通散貨船，針對(duì)商品車、集裝箱大風(fēng)達(dá)到五級(jí)時(shí)，船舶操縱受影響較大。

2）船舶在進(jìn)入引航道水域時(shí)，船舶航速降低，大概為6、7公里左右，普通散貨船受風(fēng)影響與正常水域抗風(fēng)能力差異不大；但對(duì)于集裝箱船舶此時(shí)受橫向風(fēng)影響較大，大概風(fēng)力達(dá)到五級(jí)時(shí)，集裝箱船舶在引航道水域容易出現(xiàn)橫傾現(xiàn)象，操作困難；空載危險(xiǎn)品船舶在風(fēng)力達(dá)到五級(jí)左右時(shí)，容易在引航道水域出現(xiàn)側(cè)傾，或者靠泊靠船墩時(shí)操作困難；商品車船舶在風(fēng)力達(dá)到四、五級(jí)時(shí)在引航道操作困難，容易出現(xiàn)船體橫傾。

3）船舶在進(jìn)閘時(shí)，風(fēng)力低于六級(jí)時(shí)普通散貨船幾乎不受影響；對(duì)于集裝箱、空載危險(xiǎn)品船舶在風(fēng)力達(dá)到四五級(jí)時(shí)，進(jìn)閘過程中容易出現(xiàn)傾斜；商品車船在風(fēng)力達(dá)到四級(jí)以上時(shí)，船舶進(jìn)出閘時(shí)操作困難。

4.結(jié)語

本文通過對(duì)船舶過閘時(shí)在特殊水域時(shí)抗風(fēng)等級(jí)研究，對(duì)未達(dá)到禁航等級(jí)時(shí)大風(fēng)天氣下船舶的管控進(jìn)行更為細(xì)致的劃分，對(duì)于掌握突發(fā)大風(fēng)天氣規(guī)律，進(jìn)一步把握突發(fā)大風(fēng)天氣下船舶管控，做好船舶防御工作有著重要的意義。對(duì)后續(xù)從預(yù)警信息發(fā)布到達(dá)到禁航標(biāo)準(zhǔn)這段時(shí)間內(nèi)的船舶交通組織及安全監(jiān)管工作打下基礎(chǔ)。