淺談船舶在淺水中操船的影響及應(yīng)對措施

李軍

摘 要：在淺水區(qū)域航行時(shí)，船舶受到的影響是時(shí)刻發(fā)生變化的，如果船長和值班駕駛員不能夠有效的重視船舶淺水中的操縱性能的變化，不能及早的對各種突發(fā)情況做好預(yù)案，不能有效地處理各類問題，那么船舶隨之都有可能擱淺或是嚴(yán)重橫傾甚至傾覆，這會(huì)嚴(yán)重的威脅在航中船舶的航行安全，更對船上的人命安全形成嚴(yán)重的安全隱患。

關(guān)鍵詞：淺水效應(yīng) 安全航速 操縱性能

1.海事案例分析

1987年3月6日，比利時(shí)港口澤布臘赫附近發(fā)生了英吉利海峽航行史上在和平時(shí)期所發(fā)生的最大慘劇之一。重7951噸的“自由企業(yè)先驅(qū)”號(hào)在剛剛駛離港口不到幾分鐘的時(shí)間內(nèi)突然傾斜倒下，只因?yàn)橐惶帨\灘托住，渡輪才沒有完全翻身，雖然這樣，但這條載運(yùn)著450多人的渡輪傾翻在海水中，仍造成了184人喪生的慘劇。

通過對事件走訪調(diào)查，發(fā)現(xiàn)是由于船上大副因?yàn)槭韬龃笠鉀]有及時(shí)將船首正前方的首門關(guān)閉，導(dǎo)致大量海水涌入船艙進(jìn)而導(dǎo)致船舶沉沒。但專家們研究發(fā)現(xiàn)，僅僅首門這一問題并不能在短時(shí)間就涌入大量的海水，因此，更深入的調(diào)查逐步展開。通過對與“自由企業(yè)先驅(qū)號(hào)”型號(hào)完全相同的姐妹船“驕傲號(hào)”做試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，正常的出港速度不能導(dǎo)致大量海水的涌入，但是，船上經(jīng)驗(yàn)豐富的船長為了趕時(shí)間，盲目地將船速推到了全速，超出了安全航速的標(biāo)準(zhǔn)。過高的船水相對速度使淺水效應(yīng)不斷加劇，造成船首劇烈下沉，海水船首激起的海浪高達(dá)4米，短時(shí)間涌入大量海水成為必然。

在關(guān)于“自由企業(yè)先驅(qū)”號(hào)傾覆的調(diào)查結(jié)束后，更多的人開始向這個(gè)典型的海事事故尋求人為的事故原因。由于船長的經(jīng)驗(yàn)使然，沒有嚴(yán)格執(zhí)行安全航速的規(guī)定，是事件發(fā)生的主要問題所在；值班駕駛員沒有及時(shí)開啟測深儀、電子海圖淺水報(bào)警等助航設(shè)備和功能，以至于沒能及時(shí)發(fā)現(xiàn)在淺水中航行這個(gè)客觀環(huán)境，造成船舶駕駛員操縱上的嚴(yán)重疏忽；由于是定期長期航線，上至船長，下至普通操舵舵工缺乏對淺水中航行的影響習(xí)以為常，沒能嚴(yán)格地遵守有關(guān)航行安全的制度，缺乏對淺水效應(yīng)潛在危險(xiǎn)的認(rèn)識(shí)和重視也是一項(xiàng)嚴(yán)重的問題，更是危及航行安全的一項(xiàng)潛在危險(xiǎn)。

2.因淺水效應(yīng)導(dǎo)致操船相關(guān)性能分析

2.1 因淺水效應(yīng)導(dǎo)致操船相關(guān)性能受到影響的原因

船舶在淺水中航行時(shí)，船首水花顯著減小，船速下降，船體下沉，船尾后面出現(xiàn)尾追浪，舵效變差，船首有向深水偏轉(zhuǎn)的趨勢，給船舶操縱帶來一定困難，當(dāng)船底富裕水深小于船舶吃水的1/3時(shí)，對船舶操縱的影響更為明顯。

在船首處，由于船首削尖的外形，海水具有向兩側(cè)和向后的運(yùn)動(dòng)趨勢，并具有向下的明顯特點(diǎn)；船尾處水流向后運(yùn)動(dòng)， 并具有明顯向上的特點(diǎn)， 如圖1b所示。但在淺水中航行時(shí)，船首或船尾部分水的流動(dòng)因空間受到限制，原三維空間內(nèi)的流動(dòng)不得不變?yōu)橄騼蓚?cè)或由兩側(cè)同時(shí)向內(nèi)的二維平面式的流動(dòng)， 如圖1a所示。

這樣， 就產(chǎn)生了不同于深水域中的船體周圍水壓分布的新情況，如圖2所示。表現(xiàn)為船舶首位處流速增大，壓力增加。因此船首便會(huì)急劇下沉，海浪對船首造成明顯的沖擊，如果船首處密封不嚴(yán)，則極有可能出現(xiàn)破損甚至漏水，進(jìn)而對船舶的安全航行造成影響。

2.2因淺水效應(yīng)導(dǎo)致操船相關(guān)性能受到影響的規(guī)律

（1）船速降低：船舶在淺水中航行時(shí)，由于周圍的水流從由前后、兩側(cè)和上下三個(gè)方向流動(dòng)變成主要由前后和左右的水平方向流動(dòng)，使船體周圍的水流速度增加，因而引起的摩擦阻力和興波阻力增加。當(dāng)船速達(dá)到臨界速度Vs=gh（h為水深）時(shí)，散波與橫波合成為首、尾兩個(gè)隨船體前進(jìn)的巨大橫波，使興波阻力達(dá)到最大值，船速下降更為明顯。

（2）在淺水中航行時(shí)，船舶并不是在航入淺水區(qū)的一瞬間就受到嚴(yán)重的淺水效應(yīng)影響，而是隨著水深吃水比的不斷減小而愈發(fā)嚴(yán)重。關(guān)于水深對下沉量的影響， 一般認(rèn)為， 當(dāng)水深小于7倍的吃水時(shí)， 船體下沉開始察覺到， 當(dāng)水深小于2.5倍吃水時(shí)， 船體下沉開始明顯增加。

（3）舵力下降、旋回性能下降。在淺水中用舵時(shí)， 其回轉(zhuǎn)角速度明顯降低。根據(jù)模型試驗(yàn)表明， 當(dāng)水深吃水比h/T=2時(shí)， 回轉(zhuǎn)角速度降低為深水的85% 左右；當(dāng)h/T =1.25時(shí)， 回轉(zhuǎn)角速度為深水的50%。

2.3因淺水效應(yīng)對正常操船影響的特點(diǎn)

在船舶正常航行時(shí)，吃水較淺的情況不是十分常見的出現(xiàn)，特別是對于現(xiàn)代海船而言，港口、航道水深已經(jīng)過人為的加深和維護(hù)，船員在港口進(jìn)出航行時(shí)也會(huì)有引航員在船協(xié)助駕駛，由淺水造成的影響也會(huì)得到引航員的注意，而避免因淺水而對船舶操縱造成不必要的影響。

但是，在港口外圍，特別是沿岸通航帶所涉及的航道位置，一方面不能得到港方和地方海事局的及時(shí)維護(hù)，另一方面也由于海浪潮汐的變化，海水下的深度變化不能及時(shí)的反映在海圖等參考助航文獻(xiàn)上，使得在此種水域及相關(guān)位置航行的船舶不能第一時(shí)間的預(yù)判到水深變化，極有可能因?yàn)楫a(chǎn)生了突發(fā)的情況變化而得不到及時(shí)有效地應(yīng)對，造成不必要的麻煩，甚至產(chǎn)生影響正常航行的意外狀況。

此外，應(yīng)特別注意的是，由于海船船員長時(shí)間在大洋上航行，對于淺水效應(yīng)沒有足夠的認(rèn)知，對于淺水效應(yīng)造成的本船和他船的影響失去充分的考慮。

因此，在正常航行中，既要保證足夠的預(yù)防措施，還要主動(dòng)提升海員的安全航行意識(shí)，充分注意到不同的航行環(huán)境對船舶造成的影響，明確淺水效應(yīng)產(chǎn)生的原因、規(guī)律，防患于未然。

3.淺水效應(yīng)的應(yīng)對方法

3.1 關(guān)于安全航速的行動(dòng)

在淺水區(qū)域，船舶會(huì)因阻力變大而降低速度，降低速度后，本船與他船的相對運(yùn)動(dòng)態(tài)勢會(huì)發(fā)生變化，若駕駛員盲目加車，會(huì)造成主機(jī)過載，對主機(jī)造成傷害。此時(shí)，船舶駕駛員應(yīng)主動(dòng)配合環(huán)境變化，降低車速，減輕船舶的垂蕩程度，減緩船體四周及船底與水的相對運(yùn)動(dòng)速度，減少附加的摩擦阻力和興波阻力。在淺水中航行的船舶會(huì)產(chǎn)生舵效降低，舵力下降等問題，船舶的保向性會(huì)得到提高而操縱轉(zhuǎn)向性能變差，因此適當(dāng)降低航速，保證安全航速的使用，會(huì)有利于船舶在水道中的操縱、避碰。

3.2 關(guān)于操舵壓舵的行動(dòng)

由于船舶在淺水中舵效會(huì)降低，舵力下降，轉(zhuǎn)向能力下降，導(dǎo)致在開闊水域達(dá)到的操舵轉(zhuǎn)向效果在淺水中并不能及時(shí)達(dá)到，如不加注意，會(huì)造成操舵較小避讓不充分不及時(shí)，導(dǎo)致船舶造成海事事故。因此，在淺水中操船時(shí)，應(yīng)充分考慮到舵效降低的情況和相應(yīng)的程度，在操船時(shí)，采取相對較大的操舵角。如果受到來自傾斜海底的橫向制偏作用，應(yīng)及時(shí)予以察覺，并操相應(yīng)的固定舵角予以克服，積極對淺水效應(yīng)予以應(yīng)對，保證船舶的正?？煽睾叫?。

3.3 關(guān)于提高船員意識(shí)的行動(dòng)

當(dāng)船舶按照既定航線航行，未來24小時(shí)之內(nèi)可能會(huì)收到淺水效應(yīng)影響時(shí)，船長和值班的船舶駕駛員應(yīng)首先意識(shí)到淺水效應(yīng)發(fā)生的可能性，及時(shí)加派瞭望人員，并在交接班時(shí)，告知接班駕駛員存在的問題和相關(guān)避讓的方法。在夜間航行時(shí)，船長應(yīng)及時(shí)將淺水中的航行注意事項(xiàng)留言在夜航記錄簿中，對夜間的值班駕駛員予以提醒，并進(jìn)行相關(guān)的指導(dǎo)建議。當(dāng)船舶在與他船會(huì)遇時(shí)，應(yīng)用VHF甚高頻與對方船舶及時(shí)聯(lián)系，提醒對方存在淺水效應(yīng)的情況，根據(jù)相關(guān)避讓規(guī)則，提前采取避讓行動(dòng)。

4.船舶事故的預(yù)防措施

4.1任何情況下都要使用安全航速

在船舶航行過程中，如果船舶受到淺水效應(yīng)，致使船舶的富余水深與由于船速的作用，使得在船首下方和海底形成水流的壓縮空間，導(dǎo)致船舶首傾增加，海水將對船首造成明顯的沖擊。隨著船速的提高，船舶與水流的相對速度提高，首傾的程度愈加惡劣，船舶前方對船首的沖擊也更加明顯，并會(huì)對船首密封性不好的船舶造成嚴(yán)重影響。

影響船體下沉量大小的因素很多，它隨船舶的種類、船體在水下的肥瘦程度、航速、水深和所航水域的性質(zhì)（開闊水域、受限水域、封閉水域）不同而變化， 很難用公式計(jì)算出包含各種因素的船體下量。美國U.S. Army Corps of Engineers推薦船舶在淺水航道中航行時(shí)船體下沉量的計(jì)算公式如下：

船體下沉量

=2 ×CB ×V2 /100（m）。

式中CB為與船舶吃水相對應(yīng)的方形系數(shù)；V：船速，單位節(jié)（kn）。

為了方便使用上式， 可參考表1查閱船舶在淺水航道中航行時(shí)的下沉量。

由表中數(shù)據(jù)可以看出，船舶方形系數(shù)越高，船體水下面積越肥大，在船速提高過程中，船體的下沉量越大，而且，此種增長的比例并不符合線性增長，而是增長的比率越來越大，對船舶操縱的影響也更加嚴(yán)重。

4.2航海儀器的正確使用

當(dāng)船舶預(yù)見將要在淺水區(qū)航行時(shí)，充分的利用航海助航儀器會(huì)是一種良好傳藝的表現(xiàn)。航海助航儀器能直觀的反映出水深的變化，并能通過設(shè)置警報(bào)來及時(shí)提醒船舶駕駛員。由于船舶操縱性能變化和水深吃水比有很大關(guān)系，伴隨著船舶行進(jìn)，船速、水深也在隨時(shí)的發(fā)生變化。

因此，船舶駕駛員需要充分使用航海助航儀器，利用測深儀測深，多普勒計(jì)程儀測量與水的相對速度，熟悉并掌握受到淺水效應(yīng)的各種情況下的影響，明確船舶面臨的操縱性能影響和可能的性能變化。船舶速度較高時(shí)，利用電子海圖設(shè)置較深的淺水警報(bào)，及早預(yù)判到將航行在淺水區(qū)，并提前降低船速，必要時(shí)做好應(yīng)急準(zhǔn)備，確保在航船舶的航行安全。

4.3 提高船員的安全警惕意識(shí)

對于海船船員來說，大部分時(shí)間都是在大洋上航行，大洋上海面寬廣，水深充足，幾乎不會(huì)受到岸壁效應(yīng)、淺水效應(yīng)等影響。當(dāng)駛?cè)霚\水后，缺乏預(yù)判和及時(shí)的降速準(zhǔn)備，對于潛在的問題不能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)并做出反饋；對于固定航線的渡輪來說，因航線固定，船上的工作人員對于航線上的海洋狀況也相對明晰，但也會(huì)因此形成固定思維，對已有的規(guī)章和制度出現(xiàn)淡化和漠視。

對于任何一艘在航船舶來說，積極謹(jǐn)慎的船員工作態(tài)度都是保證航行安全的根本。因此，在淺水區(qū)航行時(shí)，應(yīng)首先提高船員的安全警惕意識(shí)，及時(shí)準(zhǔn)確估算好淺水效應(yīng)對船舶操縱造成的影響，在采取任何行動(dòng)時(shí)，必須是大幅度的、盡早進(jìn)行的，并估算預(yù)留出部分距離，防止因水深的突然變化而對船舶操縱形成意外狀況。以在能見度不良的情況下，還應(yīng)加強(qiáng)瞭望，注意主機(jī)及螺旋槳的聲音變化，提早發(fā)現(xiàn)淺水水流的影響。

4.4 船長履行的權(quán)利

船長作為船舶安全的第一責(zé)任人，時(shí)刻應(yīng)保證船舶的航行安全。當(dāng)船舶駛?cè)霚\水區(qū)后，應(yīng)主動(dòng)根據(jù)船舶性能，加強(qiáng)瞭望，必要時(shí)使用手操舵來保證船舶的操縱性能。當(dāng)船舶在夜間航行時(shí)，船長也應(yīng)根據(jù)船舶所處環(huán)境及本身情況，充分考慮到淺水區(qū)航行帶來的影響，合理的布置夜航命令簿的指令，保證夜間航行安全。當(dāng)船舶駛?cè)胨钶^淺的港口錨地時(shí)，應(yīng)提早通知機(jī)艙備車，并降低航速，防止船舶運(yùn)行過快，而造成墩底甚至擱淺。在有坡度的海底區(qū)域航行時(shí)，應(yīng)注意單側(cè)淺水效應(yīng)的影響，必要時(shí)備錨輔助。

5.結(jié)束語

在淺水區(qū)域航行時(shí)，船舶受到的影響是時(shí)刻發(fā)生變化的，如果船長和值班駕駛員不能夠有效的重視船舶淺水中的操縱性能的變化，不能及早的對各種突發(fā)情況做好預(yù)案，不能有效地處理各類問題，那么船舶隨之都有可能擱淺或是嚴(yán)重橫傾甚至傾覆，這會(huì)嚴(yán)重的威脅在航中船舶的航行安全，更對船上的人命安全形成嚴(yán)重的安全隱患。

所以，為了減少甚至避免因淺水效應(yīng)造成的航行事故，船舶有關(guān)公司必須加強(qiáng)對于船員的安全技術(shù)培訓(xùn)，強(qiáng)化船員的安全意識(shí)，提高對于潛在危險(xiǎn)的重視程度，借鑒已有的相關(guān)操船經(jīng)驗(yàn)，時(shí)刻保證船舶在以適合當(dāng)時(shí)環(huán)境的航速航行。在任何外界環(huán)境條件下，都努力合理利用助航設(shè)備，聽從船長的指揮，駕駛臺(tái)成員通力合作，保證船舶的高速安全航行。

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