曹妃甸水域船舶定線制優(yōu)化

章文俊，李國帥，尹建川，宋鳳祥

(1.大連海事大學(xué) 航海學(xué)院，遼寧 大連 116026； 2.唐山港引航站，河北 唐山 063611)

曹妃甸水域船舶定線制優(yōu)化

章文俊1，李國帥1，尹建川1，宋鳳祥2

(1.大連海事大學(xué) 航海學(xué)院，遼寧 大連 116026； 2.唐山港引航站，河北 唐山 063611)

摘要：為緩解曹妃甸水域的船舶通航壓力，提高通航效率，對曹妃甸水域通航環(huán)境、船舶靠離曹妃甸港區(qū)泊位航法及對曹妃甸水域定線制的影響進(jìn)行分析，在參照國內(nèi)外船舶定線制的設(shè)計(jì)規(guī)定和方案及引航員實(shí)際操船經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出優(yōu)化通航分道、調(diào)整西錨地和修改曹妃甸第二港池航道的建議。

關(guān)鍵詞：定線制；分道通航；安全航法

曹妃甸分道通航是船舶進(jìn)出天津港和曹妃甸港區(qū)的重要通道，水深基本能滿足30萬t級船舶安全航行[1]。隨著航運(yùn)業(yè)的發(fā)展，進(jìn)出曹妃甸水域定線制[2]及附近水域船舶日益增多，給海事監(jiān)管帶來的壓力逐漸增大，對駕引人員提出更高操船的要求。為維護(hù)曹妃甸水域通航秩序，提高船舶通航效率，保障船舶航行安全，促進(jìn)航運(yùn)發(fā)展，有必要對曹妃甸水域定線制進(jìn)一步優(yōu)化。

1曹妃甸水域通航環(huán)境概況

1.1曹妃甸水域船舶定線制

曹妃甸水域船舶定線制由第一分道通航制、第二分道通航制、第三分道通航制和警戒區(qū)組成，見圖1。第一分道通航制通航分道長10 n mile，寬1 n mile，西行船舶主流向?yàn)?78°，東行船舶主流向?yàn)?98°。第二分道通航制通航分道長為5 n mile、寬1 n mile，西行船舶主流向?yàn)?78°，東行船舶主流向?yàn)?98°。第三分道通航制船舶駛進(jìn)曹妃甸港的通航分道長4 n mile，寬0.6 n mile，船舶主流向?yàn)?35°；船舶駛出曹妃甸港的通航分道長3.2 n mile、寬0.6 n mile，船舶主流向?yàn)?55°。警戒區(qū)為長4 n mile、寬2.5 n mile的長方形水域[3]。

圖1　曹妃甸水域船舶定線制示意

1.2港口概況

曹妃甸港區(qū)與曹妃甸水域定線制緊鄰，目前曹妃甸港區(qū)共有已投產(chǎn)泊位59個(gè)，已建成并且即將投產(chǎn)的泊位18個(gè)，見圖2。距離曹妃甸水域定線制較近的主要有甸頭區(qū)、第一港池和第二港池。一港池航道全長1 074 m，其整體水深已達(dá)到18.3 m以上；二港池航道全長4 809 m，設(shè)計(jì)底標(biāo)高程-13.8 m。曹妃甸港區(qū)有東錨地、西錨地和大型油船錨地。東錨地面積約148 km2，自然水深-21～-32 m；西錨地面積約52 km2，自然水深-12～-29 m；西錨地東南角為大型油船錨地，該錨地作為天津和唐山港曹妃甸港區(qū)的共用錨地，在無大型油船錨泊時(shí)，經(jīng)監(jiān)督管理部門批準(zhǔn)可作為大型散裝貨船錨地。

圖2　曹妃甸港區(qū)示意

1.3自然條件概況

曹妃甸水域自然條件良好，曹妃甸甸前水域500 m水深就達(dá)20～30 m，且25 m水深水域直通渤海海峽，通向黃海。本水域多年常風(fēng)向?yàn)镾，次常風(fēng)向SW；常浪向S，次常浪向SW，強(qiáng)浪向ENE；水域漲潮流偏西，落潮流偏東，其流向受地形控制明顯，近岸水域及甸頭附近的潮流沿等深線運(yùn)動，實(shí)測最大漲潮流速1.92 m/s，流向248°，實(shí)測最大落潮潮流速1.08 m/s，流向103°。

2船舶靠離泊曹妃甸港區(qū)航法分析

2.1甸頭區(qū)泊位安全靠離泊

曹妃甸港區(qū)甸頭區(qū)有LNG碼頭、原油碼頭和礦石碼頭。LNG碼頭受東北側(cè)燈浮的影響，只能采取左旋靠泊，靠泊LNG碼頭航路如圖3中A所示，出港航路如圖3中I所示。原油碼頭靠泊船受潮流影響，只能采用左舷靠泊，靠泊原油碼頭航路如圖3中B所示，出港航路如圖3中II所示。礦石一、二、三期的碼頭滿足船舶左、右舷安全靠泊的需要，船舶右舷靠泊礦石一、二、三期碼頭航路如圖3中C1所示，左舷靠泊礦石一、二、三期碼頭航路如圖3中C2所示，出港航路如圖3中III1、III2所示。

圖3　甸頭區(qū)船舶安全靠離泊示意

2.2船舶進(jìn)出第一港池

拋錨在東錨地或直接從東面到港的小型船舶會選擇圖4中的D1航路進(jìn)入第三通航分道，出第三通航分道以后按D1-1航路駛?cè)氲谝桓鄢睾降?；拋錨在東錨地的大型或超大型船舶會選擇圖3中的D2航路，從東錨地穿越第三通航分道，接近西錨地時(shí)向右調(diào)整航向，然后駛向第一港池航道；拋錨在西錨地的船舶，會選擇圖4中的D3航路駛向第一港池航道。船舶進(jìn)入第一港池后，大致分為5個(gè)方向駛向各自泊位。出港船會從各自泊位駛向第一港池航道，駛出航道后，向左轉(zhuǎn)向駛?cè)氲谌ê椒值?，如圖4中的出港航路IV所示。

圖4　船舶進(jìn)出第一港池港示意

2.3船舶進(jìn)出第二港池

拋錨在東錨地或直接從東面到港的船舶會選擇圖4中的D1航路進(jìn)入第三通航分道，出第三通航分道以后，按D1-2航路駛?cè)氲诙鄢赝夂降?；或選擇圖4中的E1航路，從東錨地航行穿越第三通航分道后，直接駛?cè)氲诙鄢赝夂降?；拋錨在西錨地的船舶會選擇圖4中的E2航路駛向第二港池外航道。船舶經(jīng)由外航道和內(nèi)航道進(jìn)入二港池，然后駛向各自泊位。出港船會從各自泊位駛向第二港池內(nèi)航道，經(jīng)由外航道后即向左轉(zhuǎn)向駛?cè)氲谌ê椒值?，如圖4中的出港航路IV所示。

3船舶靠離曹妃甸港區(qū)與曹妃甸定線制影響

3.1船舶靠離泊甸頭區(qū)泊位

船舶左舷靠泊礦石二期泊位時(shí)，在船舶向右掉頭前或掉頭過程中，由于向西漲潮流的作用，使船舶偏向曹妃甸第三通航分道，如果第三通航分道有進(jìn)出曹妃甸第一、二港池的船舶，2船或多船之間易發(fā)生緊迫局面。

礦石碼頭大部分出港船會選擇圖3中III2所示出港航路，船舶離泊出港時(shí)，容易與第三通航分道內(nèi)航行的船舶發(fā)生緊迫局面。

3.2船舶進(jìn)出第一港池

船舶由圖4中D1所示航路進(jìn)入第三通航分道，出通航分道后由計(jì)劃航向335°快速轉(zhuǎn)向到計(jì)劃航向035°，既須在航道入口處向右轉(zhuǎn)向60°，這對于處于橫流入口的船舶，尤其吃水較大的大型船，操縱困難。因此，大型船或超大型船舶，實(shí)際上選擇圖4中航路D2進(jìn)入第一港池，雖然穿越第三通航分道后須向右轉(zhuǎn)向超過90°，但處于水域?qū)掗熐肄D(zhuǎn)彎半徑大，因此轉(zhuǎn)向操作比較輕松。但該航路須穿越第三通航分道，影響第三通航分道內(nèi)船舶的航行安全；且轉(zhuǎn)向期間須貼近西側(cè)錨地，當(dāng)西錨地東側(cè)有錨泊船時(shí)，擔(dān)心船舶轉(zhuǎn)向時(shí)間偏晚有滑入錨地，壓向錨泊船的可能，所以船長和引航員的心理壓力特別大。

從第一港池離泊出港船，大部分會選擇圖4中航路IV，該航路需要船舶駛出第一港池航道后須馬上向左轉(zhuǎn)向60°，然后駛?cè)氲谌ê椒值莱龈鄯较颍瑢τ诖笮突虺笮痛?，在這樣短的距離內(nèi)駛進(jìn)第三通航分道，操作比較困難。

3.2船舶進(jìn)出第二港池

引航員或?qū)Σ苠楦蹍^(qū)比較了解的船長會選擇圖4中E1航路進(jìn)入二港池，優(yōu)勢是此航路雖然穿越第三通航分道和進(jìn)出一港池航路，但航向須調(diào)整幅度不大，易于使其他航行船舶判斷未來互相之間的航行趨勢和以便做出正確的避讓行動，但是給VTS指揮中心帶來管理上的壓力。船舶選擇圖4中D1轉(zhuǎn)D1-2的航路，在進(jìn)入二港池航道前，須進(jìn)行兩次航向調(diào)整，容易和第三通航分道內(nèi)及端點(diǎn)附近的船舶形成緊迫局面，同樣也會給交通指揮部門帶來指揮的壓力。

曹妃甸第二港池的出港船，駛出二港池航道后，即須左轉(zhuǎn)向第三通航分道航行，匯入到一港池的出港船流中，對第三通航分道影響較小。

4曹妃甸水域定線制優(yōu)化建議

根據(jù)曹妃甸水域通航環(huán)境和船舶靠離泊曹妃甸各泊位航法進(jìn)行的分析，在參照國內(nèi)外船舶定線制的設(shè)計(jì)規(guī)定和方案[4-6]及引航員實(shí)際操船經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了以下曹妃甸水域船舶定線制優(yōu)化建議。

4.1優(yōu)化通航分道

1) 將第三通航分道修改為圖5中的甸頭區(qū)超大型船舶靠離泊操縱、駛向警戒區(qū)和從東錨地進(jìn)靠第一港池或靠泊華能煤碼頭船舶的航行等待緩沖區(qū)。這樣可以給甸頭區(qū)靠離泊的超大型船舶和進(jìn)靠第一或華能煤碼頭的船舶提供寬闊的回旋和緩沖待航區(qū)。

2) 設(shè)立圖5中所示通航分道三，通航分道邊界線與錨地邊界線距離為680～1 020 m，供船舶進(jìn)出第一港池和華能煤碼頭船舶使用，這樣進(jìn)出一港池和華能煤碼頭的船舶和甸頭區(qū)的操縱船舶不會互相干擾，有利于進(jìn)靠一港池超大型船舶的航行安全。

3) 增設(shè)圖5中所示的通航分道四，通航分道邊界線與錨地邊界線距離為680～1 020 m，供船舶進(jìn)出第二港池、規(guī)劃的第五港池和在建的豐南港區(qū)船舶使用，這樣減輕了原來第三通航分道、警戒區(qū)的通航壓力。

4)將圖5中警戒區(qū)西部界限從原來的A點(diǎn)移至B點(diǎn)，第二通航分道由原來的長度AD，縮短到長度BC，這樣加大了原設(shè)計(jì)警戒區(qū)的水域長度，同時(shí)又增加CD段警戒區(qū)，優(yōu)點(diǎn)是將集中在小范圍水域船舶分流，有利于通航安全和通航效率。

圖5　曹妃甸水域定線制優(yōu)化建議示意

4.2調(diào)整西錨地

將錨地東邊界線走向155°修改成為從原錨地的東北角為起點(diǎn)走向188°的東邊界線，去掉東南部的三角部分作為第三通航分道；在西錨地的中部偏東位置建立一個(gè)走向188°、寬度1.2 n mile的第四通航分道；將西錨地的西邊界線西移以擴(kuò)大錨地面積。由此西錨地變?yōu)閮蓚€(gè)錨地，一個(gè)主要供靠泊華能煤碼頭船舶使用，另一個(gè)主要供進(jìn)靠第二港池、規(guī)劃的第五港池、在建的豐南港區(qū)船舶使用。

4.3修改曹妃甸第二港池航道

將原來外行道的走向修改為030°～210°，直接通向通航分道四?，F(xiàn)有的二港池航道只能滿足5萬t級船舶航行，即使將來拓寬航道，由于航道走向和流向(特別是防波堤口處)的關(guān)系，10萬t級及以上船舶進(jìn)出也是困難重重，除非嚴(yán)格限制進(jìn)港條件或無限制拓寬航道，但導(dǎo)致通航效率降低或增加不必要的成本。改變航道走向以后，如果二港池進(jìn)出15萬t級及以上船舶，只要適當(dāng)加深和拓寬修改航道即可滿足船舶安全通航要求。

5結(jié)束語

本文通過對曹妃甸水域通航環(huán)境、船舶交通流和舶泊靠離曹妃甸港區(qū)泊位航法進(jìn)行分析，在參照國內(nèi)外船舶定線制的設(shè)計(jì)規(guī)定和方案及引航員實(shí)際操船經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出調(diào)整現(xiàn)有第三通航分道、警戒區(qū)、西錨地和第二港池航道位置，增設(shè)船舶航行等待緩沖區(qū)、第四通航分道的建議。如果按照本方案實(shí)施，可以減少進(jìn)出曹妃甸港區(qū)各碼頭船舶之間的互相干擾，減輕了原來第三通航分道、警戒區(qū)的通航壓力，該方案可為海事部門改善曹妃甸水域通航秩序，提高碼頭航道的利用效率，保障船舶航行安全，促進(jìn)航運(yùn)發(fā)展提供參考。為保證本方案的順利實(shí)施，應(yīng)對第三通航分道、警戒區(qū)、西錨地和第二港池航道等調(diào)整位置進(jìn)一步量化研究。

參考文獻(xiàn)

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[2] 翁躍宗，彭國均，張壽桂.船舶交通數(shù)據(jù)分析及定線制方案表達(dá)[J].船海工程，2007，36(2) : 121-123．

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[6] 范中州,吳兆麟,洪碧光，等.成山角水域船舶定線制的修訂研究[J].航海技術(shù)，2013(4):2-5.

Optimization of Routing System in Caofeidian Waterway

ZHANG Wen-jun1, LI Guo-shuai1, YIN Jian-chuan1, SONG Feng-xiang2

(1 Navigation College, Dalian Maritime University, Dalian Liaoning 116026, China;2 Tangshan Pilot Station, Tangshan Hebei 063611, China)

Abstract:To alleviate the ship traffic stress and improve the ship traffic efficiency within Caofeidian sea area, optimization proposals are proposed based on the analysis of the traffic environment, the navigational approaches when ships berthing and departing the berths, and the influences of ship routing schemes in this area. The rules for designing ship routing schemes and the practical experience of the pilots are also referenced. The proposals include optimizing the traffic lanes, adjusting the west anchorage and modifying the traffic routes in the second harbor basin of Caofeidian harbor.

Key words:routing system; traffic separation scheme; safe navigation methods

DOI:10.3963/j.issn.1671-7953.2016.03.038

收稿日期：2015-11-27

基金項(xiàng)目：遼寧省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2014025008)；交通運(yùn)輸部海事局項(xiàng)目(2013Z0112)

第一作者簡介：章文俊(1977—)，男，博士，副教授 E-mail:13898478670@163.com

中圖分類號：U676.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1671-7953(2016)03-0173-04

修回日期：2016-01-17

研究方向:船舶運(yùn)動控制與通航安全