冰期航標(biāo)配布規(guī)范研究思路

韓孟強(qiáng)

摘要：受大風(fēng)、寒潮、冰凍氣候的影響，冬季氣候變化無常、極端惡劣氣候時(shí)有發(fā)生，是海上事故的高發(fā)期，航標(biāo)管理部門保證水上安全形勢穩(wěn)定的壓力巨大。本文根據(jù)北方海區(qū)航標(biāo)管理現(xiàn)狀，評估了北方海區(qū)冰期航標(biāo)管理的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合北方海區(qū)冬季冰況特點(diǎn)，對如何做好冰凍港口冰期航標(biāo)配布工作進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：冰期 凍結(jié) 流冰 保障 配布

1 背景介紹

港航部門對于冰期港口助航服務(wù)質(zhì)量的需求將不斷提高，這對做好冰期航標(biāo)管理工作提出了前所未有的挑戰(zhàn)，解決好“冰凍期航標(biāo)保障”這一難題已經(jīng)成為歷史賦予北方海區(qū)航標(biāo)人的使命。航標(biāo)工作者需努力探尋破解難題的規(guī)律，從根本上提高冰期助航服務(wù)水平，改善港口冬季的通航環(huán)境，保障冰期水上貨運(yùn)通道的暢通和水上安全形勢的穩(wěn)定，為區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)，為建設(shè)“暢通高效、安全綠色”的交通運(yùn)輸體系提供堅(jiān)強(qiáng)的航標(biāo)保障。

海冰通過擠壓、撞擊、凍結(jié)附著，以及摩擦等破壞方式使浮標(biāo)損毀，導(dǎo)致水上標(biāo)志在冬季不能提供有效的助航服務(wù)。航標(biāo)助航效能的好壞關(guān)系到港口能否正常運(yùn)營，船舶能否安全航行，電煤、石油、外貿(mào)貨物等戰(zhàn)略物資水上運(yùn)輸通道能否暢通，并進(jìn)一步影響水上安全形勢的穩(wěn)定和電廠的正常發(fā)電等民生民計(jì)問題。此外，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，冰凍港口冬季通航時(shí)間的長短，直接影響著當(dāng)?shù)睾竭\(yùn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，冬季的助航服務(wù)的好壞已經(jīng)越來越成為制約冰凍港口發(fā)展的瓶頸。如何有效化解冬季航標(biāo)效能的降低和航標(biāo)用戶對助航服務(wù)需求的增加這一矛盾是航標(biāo)管理人員必須面對的課題。同時(shí)，如何減少流冰對水上航標(biāo)帶來的損害，降低經(jīng)濟(jì)損失，也是航標(biāo)管理人員必須考慮的問題。

2 北方海區(qū)冰況研究

2.1海冰概況

地球上各大洋海水平均鹽度為34.48‰，海水的冰點(diǎn)在-1.9℃左右。渤海及黃海北部地區(qū)恰好是北半球冰圈的最南端。每年冰期通常在11月底到次年2月底。其中1月至2月上旬，冰情較重，稱“盛冰期”。

2010年初，由于受寒潮影響，黃渤海水域海上冰情快速發(fā)展，為近30年來同期最嚴(yán)重的一次。1月23日，渤海51%的海域被冰層覆蓋，達(dá)到入冬以來最大值。歷史上渤海的嚴(yán)重冰封現(xiàn)象還發(fā)生過3次：1936年、1947年和1969年。重冰年時(shí)渤海除海區(qū)中央及渤海海峽外，幾乎全被海冰覆蓋。遼東灣絕大部分海域被封凍，幾千噸的海輪都無法通行。該灣南部灣口處有大量的浮冰塊，冰塊大小不一，小則幾平方米，大則達(dá)幾十平方公里。除灣口附近冰厚8～20cm外，灣內(nèi)冰厚30～100cm米，最厚達(dá)2.5m。

2.2海冰成因分析

由于寒潮侵襲造成的長時(shí)間持續(xù)低溫是我國近海海冰生成的主要原因，海冰形成后，伴隨著天氣回暖，氣溫和水溫上升，海冰也逐漸融解消失。因此，我國的海冰都是當(dāng)年度生消的，無“二冬冰”及“多年冰”。其中，遼東灣被稱為海冰“重災(zāi)區(qū)”。專家認(rèn)為主要有以下幾點(diǎn)原因：一是低溫天氣造成的，并多次出現(xiàn)歷史性的低溫。二是遼東灣結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定的，這里海灘較淺，易結(jié)冰；同時(shí)遼東灣盤錦海域恰好是遼河入?？?，海水比重較小，更易結(jié)冰。

整個(gè)黃渤海地區(qū)，遼東灣冰期最長，冰情也最嚴(yán)重，渤海灣次之，萊州灣最輕。 冬季黃渤海地區(qū)最常出現(xiàn)的冰情狀況是常冰年。遼東灣位于渤海北部（39°20N 以北），是我國冬季冰情最嚴(yán)重的海域，冰期之長，也居中國結(jié)冰各海域第一位。

3海冰對航標(biāo)管理工作的影響

3.1對航標(biāo)效能的影響

浮冰會(huì)隨潮水來回移動(dòng)，將浮標(biāo)壓沒到水中，并可能損毀其上層結(jié)構(gòu)和燈器。海面濺浪在浮標(biāo)的上層結(jié)構(gòu)積累凍結(jié)，浮標(biāo)上部加重，造成大的傾斜角，使其浸沒在水中，并可能損毀其上層結(jié)構(gòu)和燈器。浮冰擠壓、凍結(jié)浮標(biāo)，浮標(biāo)隨冰移動(dòng)拖曳離位，并可能造成浮標(biāo)沉沒、漂失。燈樁等陸地標(biāo)志，受大雪和大霧天氣的影響，燈光射程受限，標(biāo)志被大雪覆蓋在白色的背景中難于識別。目視效果明顯下降。由于冬季相對干燥，無線電波的傳播受到影響，無線電航標(biāo)的作用距離和信息接收率相對其他季節(jié)有一定下降。但其助航效果沒有明顯變化，不影響在冬季的使用。

3.2 對航標(biāo)作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)的影響

航標(biāo)作業(yè)要求高精度、高穩(wěn)定性，而海上浮冰使航行船舶操控性降低，造成水上航標(biāo)巡檢、維護(hù)、更換作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)明顯增大。在低溫狀態(tài)下從事高強(qiáng)度的航標(biāo)作業(yè)工作，需要作業(yè)人員佩戴沉重的作業(yè)裝具，這必然會(huì)影響到作業(yè)人員的靈活性和機(jī)動(dòng)性。此外，海水凍結(jié)附著在浮標(biāo)上，作業(yè)甲板上，使其表面十分光滑，使得冰凍期航標(biāo)作業(yè)存在較大的防凍防滑風(fēng)險(xiǎn)。

4冰期航標(biāo)保障能力現(xiàn)狀分析

受海冰影響，常規(guī)浮標(biāo)不能在冰期使用。在冰期到來前把港口浮標(biāo)吊到岸上或換成冰期標(biāo)志，待冰期結(jié)束后再拋設(shè)或更換。北方海區(qū)目前冬季水上助航標(biāo)志主要采用桿形浮標(biāo)、冰標(biāo)和活節(jié)式燈樁標(biāo)示冰區(qū)航道。

4.1 桿形浮標(biāo)

桿形浮標(biāo)是由中部帶有錐形浮室的鋼管做成，用錨鏈同沉石相連接，這種冰標(biāo)的優(yōu)點(diǎn)有：（1）結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉；（2）在流冰或船舶擠壓靠近時(shí)，可以在較小的外力作用下，在回旋范圍內(nèi)較好的避讓沖擊力。缺點(diǎn)有：（1）桿形浮標(biāo)剩余浮力小，校正力矩弱，在冰情較輕的情況下就會(huì)被浮冰覆蓋，待流冰過后再浮出水面，可被觀測時(shí)間短；（2）目標(biāo)小，目視效果不好；（3）沒有安裝燈器，不發(fā)光，不能為船舶夜航提供助航信息。

目前，桿形浮標(biāo)是北方海區(qū)冰期生存能力最強(qiáng)的冰標(biāo)，在遼東灣北部有少量使用。雖然桿形浮標(biāo)標(biāo)在冰區(qū)生存能力最強(qiáng)，但是由于其沒有燈器，不能提供夜間助航服務(wù)，為保障冰期海上助航質(zhì)量，建議逐步取消不發(fā)光桿形浮標(biāo)的使用。

4.2冰標(biāo)

目前使用的冰標(biāo)是中部帶有錐形浮室、頂部安裝燈器的鋼質(zhì)浮標(biāo)，這種冰標(biāo)具有同桿形浮標(biāo)一樣的優(yōu)點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡單、成本也較低；（2）在流冰或船舶擠壓靠近時(shí)，可以在較小的外力作用下，在回旋范圍內(nèi)較好的避讓沖擊力。同時(shí)，與桿形浮標(biāo)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）比桿形浮標(biāo)剩余浮力略大，校正力矩略強(qiáng)，在冰情稍重的情況下才會(huì)被浮冰覆蓋，待流冰過后再浮出水面，可被觀測時(shí)間比桿形浮標(biāo)長，但低于活節(jié)式燈樁；（2）安裝了燈器，可以在夜間提供助航信息。缺點(diǎn)有：（1）補(bǔ)給作業(yè)困難；（2）相對于桿形浮標(biāo)更容易因浮冰摩擦、擠壓等而損毀或移位。

在冰情較重的海域，優(yōu)先采用發(fā)光冰標(biāo)。由于冰標(biāo)具有較好的抗冰性，能夠在夜間提供助航信息，且失常損毀后對船舶造成的安全風(fēng)險(xiǎn)小，所以建議在冰情較重海域采用發(fā)光冰標(biāo)。

4.3活節(jié)式燈樁

活節(jié)式燈樁由用活節(jié)同沉石連接的帶有水下圓柱形浮室的長鋼管組成，該冰標(biāo)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）標(biāo)示位置更為準(zhǔn)確；（2）可以較容易的進(jìn)行補(bǔ)給檢查作業(yè)；（3）標(biāo)志上安裝燈器，可在夜間提供助航信息；（4）具有一定的抗冰性能，在冰情偏輕時(shí)可以正常工作。但是，活節(jié)式燈樁同時(shí)也存在以下幾方面的缺點(diǎn)：（1）通用性差，一座標(biāo)志只適合一個(gè)固定范圍內(nèi)的水深；（2）重量和體積較大，失常時(shí)起吊更換作業(yè)困難，對作業(yè)設(shè)施要求高；（3）冰情偏重時(shí)會(huì)使活節(jié)燈樁歪斜于水面上，海水在燈罩上附著凍結(jié)，影響燈器發(fā)光效能；（4）在冰情嚴(yán)重時(shí)，受到堅(jiān)冰長期持續(xù)摩擦、擠壓、撞擊等而發(fā)生損毀，受大面積流冰凍結(jié)裹挾等原因而移位；（5）受浮冰等因素影響，冬季船舶容易偏離航道，由于活節(jié)式燈樁不會(huì)產(chǎn)生大的旋轉(zhuǎn)半徑，避讓沖擊力的能力差，相對于桿形浮標(biāo)和發(fā)光冰標(biāo)更容易被撞損毀；（6）活節(jié)式燈樁體積較大，被撞沉后易成為水下礙航物，對船舶航行構(gòu)成較大安全隱患。

在冰情較輕的海域，建議優(yōu)先選用活節(jié)式燈樁?；罟?jié)式燈樁可在較輕冰情下不倒伏，保持正常工作，能夠?yàn)榇疤峁?zhǔn)確的、晝夜的助航服務(wù)。由于渤海大多數(shù)港口冬季冰情都較嚴(yán)重，并且極端惡劣氣候時(shí)有發(fā)生，活節(jié)式燈樁的應(yīng)用也存在著很大的局限性，并且失常損毀后存在較大的通航風(fēng)險(xiǎn)，所以不傾向推廣使用活節(jié)式燈樁。

5 冰凍期航標(biāo)配布研究

5.1 做好對外服務(wù)的需求

在冰情嚴(yán)重的遼東灣水域及黃海北部，包括營口港、錦州港、莊河港等港口，除個(gè)別港區(qū)封港外，多數(shù)港口依然通航。雖然冬季船舶流量有所降低，但冬季航線對區(qū)域和港口發(fā)展的重要程度明顯上升。受冰雪影響，該水域船舶冬季航行的參照物明顯減少，船舶對空間感、位置感的確認(rèn)需求明顯上升，對于航道入口、轉(zhuǎn)向點(diǎn)、危險(xiǎn)物、防波堤頭、航道軸線等關(guān)鍵位置標(biāo)識的需求明顯上升。應(yīng)重點(diǎn)為這些位置提供效能好、穩(wěn)定性強(qiáng)、手段多樣的助航服務(wù)。

在冰情較為嚴(yán)重的渤海灣水域，包括秦皇島港、唐山港、天津港、黃驊港等港口，冬季正常通航，船舶流量甚至略有上升。應(yīng)根據(jù)具體情況，盡量提供與其他季節(jié)一致的助航服務(wù)，讓船舶進(jìn)出港口沒有陌生感，以利保障安全航行。

在冰情較輕的萊州灣水域，包括東營港、濰坊港、萊州港等港口，應(yīng)視冰情選擇換標(biāo)的范圍，最大限度減少冰標(biāo)帶來的冬季航標(biāo)效能的降低。

5.2 提高管理水平的需求

本著為國家公共財(cái)產(chǎn)高度負(fù)責(zé)的態(tài)度，航標(biāo)管理人員需主動(dòng)作為，貫徹安全第一、兼顧效率、以人為本的管理理念，盡量減少可避免、可控制的損失。提高作業(yè)效率、降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)、降低一線人員勞動(dòng)強(qiáng)度。

同時(shí)應(yīng)完善管理機(jī)制，提高管理能力和水平。建立信息暢通、責(zé)任明確、反應(yīng)及時(shí)、措施有力的冰期航標(biāo)管理機(jī)制。

6提高冰期航標(biāo)效能對策分析

6.1冰期浮標(biāo)設(shè)置，應(yīng)遵循宜單不宜雙原則

冰區(qū)浮標(biāo)不宜成對設(shè)置，即使在航道分叉交匯處等復(fù)雜水域，如無法避免在航道兩側(cè)布設(shè)浮標(biāo)，也應(yīng)避開雙側(cè)成對的浮標(biāo)布設(shè)方案，可以考慮大交錯(cuò)角設(shè)置。主要考慮在浮標(biāo)被流冰覆蓋，無法提供助航能力的特定情況下，便于船舶掌握、控制偏向未設(shè)標(biāo)一側(cè)的航道水域航行，可降低碰撞航標(biāo)的概率；如采取雙側(cè)布標(biāo)，則在浮標(biāo)無法提供助航能力的情況下，船舶無論偏向航道任何一側(cè)，都可能碰撞航標(biāo)，加大了航標(biāo)被撞損壞的幾率。另外，航道的航標(biāo)布設(shè)均是按可通航最大尺度設(shè)置，而實(shí)際通航的絕大多數(shù)船舶不是此類船舶，船舶吃水相對較淺，在非限于吃水的水域可自由在航道上下線，在不可觀察浮標(biāo)的情況下，航標(biāo)被撞的幾率將極大增加。所以，建議設(shè)置船舶上下線航道對側(cè)的單側(cè)浮標(biāo)。

6.2冰期浮標(biāo)設(shè)置，應(yīng)遵循宜少不宜多原則

在通常情況下，航標(biāo)配布應(yīng)最大限度的優(yōu)化航標(biāo)助航效能，為船舶提供高效優(yōu)質(zhì)的航海保障服務(wù)。但是，由于冰期特點(diǎn)，浮標(biāo)可能因浮冰碰撞、擠壓等而損毀，或被流冰覆蓋，造成可觀測助航時(shí)間有限，因此必須重視損毀后和不可觀測時(shí)間助航設(shè)施對船舶航行帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)，建議：冰期航標(biāo)配布應(yīng)按航標(biāo)配布基本原則，以滿足船舶冰期航行的最低助航需求為目的，盡量減少非重要航標(biāo)設(shè)置。此外，根據(jù)潮流、冰況以及航道等實(shí)際情況，考慮到浮冰會(huì)增加船舶的操縱難度和駛出航道的次數(shù)，以及非限于吃水船舶主動(dòng)駛?cè)牒婉傠x航道的次數(shù)，因此為保障航行安全，避免在浮標(biāo)因被流冰覆蓋而不可視情況下與船舶碰撞并對船舶造成的傷害，應(yīng)盡量減少航標(biāo)設(shè)置，僅在航道關(guān)鍵點(diǎn)、轉(zhuǎn)向點(diǎn)等位置設(shè)置航標(biāo)，以滿足船舶航行的最低助航需求，同時(shí)最大限度地讓出更寬闊水域供船舶航行，降低船舶穿越航道或在航道上下線時(shí)與浮標(biāo)碰撞的概率。

6.3因地制宜設(shè)計(jì)冬季浮標(biāo)配布方案

根據(jù)區(qū)域冰情，進(jìn)行分類管理，科學(xué)布標(biāo)。根據(jù)冰情和以往管理經(jīng)驗(yàn)，在冰情最為嚴(yán)重的營口老港區(qū)、鲅魚圈鋼鐵作業(yè)區(qū)，由于港方停止生產(chǎn)封港，撤除全部水上標(biāo)志。

在冰情嚴(yán)重的營口港鲅魚圈港區(qū)、仙人島港區(qū)、錦州港、葫蘆島港等港口，將燈浮標(biāo)全部撤除，在航道單側(cè)、重要轉(zhuǎn)向點(diǎn)大間距布設(shè)抗冰性較強(qiáng)的冰期浮標(biāo)，以降低海冰對水上航標(biāo)的損害，滿足港口冬季生產(chǎn)作業(yè)的基本需求。

在冰情較嚴(yán)重的秦皇島港、唐山港、天津港、黃驊港、莊河港、萊州港及濰坊港，采取水上標(biāo)志數(shù)量不變、全部更換為冰期浮標(biāo)的布標(biāo)方案，盡全力滿足港口生產(chǎn)作業(yè)的需求。

6.4合理使用冬季標(biāo)種和器材

根據(jù)不同標(biāo)志特點(diǎn)，合理搭配使用不同類型航標(biāo)。目前我局主要使用的冰期水上標(biāo)志包括：活節(jié)式燈樁、冰標(biāo)、桿型浮標(biāo)。在冰情較輕的海域，優(yōu)先選用活節(jié)式燈樁；在冰情較重的海域，大量使用冰標(biāo)；在冰情最為嚴(yán)重的海域使用桿形浮標(biāo)；在個(gè)別關(guān)鍵位置使用進(jìn)口冰標(biāo)。

在合理使用標(biāo)種的同時(shí)，加大浮標(biāo)配置，增強(qiáng)標(biāo)志效能。為增強(qiáng)水上標(biāo)志的抗冰性，我局在冰情最嚴(yán)重的營口航標(biāo)處轄區(qū)，采用鑄鐵沉石，加大沉石重量，使用新型防冰罩，增強(qiáng)燈器抗冰性，降低流冰對標(biāo)志的損害，保證水上標(biāo)志的位置穩(wěn)定，燈器發(fā)光正常，增強(qiáng)水上標(biāo)志在冰期的助航效能。

7 結(jié)束語

北方海區(qū)港口建設(shè)運(yùn)營、安全監(jiān)管和航海保障服務(wù)工作實(shí)際對冰期航標(biāo)配布提出了新的需求，但目前國際、國內(nèi)關(guān)于航標(biāo)配布的標(biāo)準(zhǔn)和理念對于冰凍港口冰凍期的航標(biāo)配布指導(dǎo)意義并不理想，應(yīng)該加大科技創(chuàng)新力度，用于指導(dǎo)我國北方海區(qū)各冰凍港口冰凍期的航標(biāo)配布工作，以進(jìn)一步提高冰凍期航標(biāo)助航效能，降低海冰災(zāi)害帶來的航標(biāo)損失。

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