對長江口深水航道 D15燈浮附近流壓異常的探討

陳長濤

摘 要：本文簡要介紹了長江深水航道D15燈浮附近流壓異常的現(xiàn)象，并對此現(xiàn)象產(chǎn)生的原因進(jìn)行多方面的探討，最后提出具體的航行操作建議，以預(yù)防碰撞危險(xiǎn)的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：深水航道;流壓異常;潮流;措施

中圖分類號：U675? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）06-0120-04

長江口深水航道通航水深維護(hù)在12.5m，第三、第四代集裝箱船可以全天候進(jìn)出長江口，第五、六代集裝箱船和10萬噸級散貨船及油輪可以乘潮進(jìn)出長江口，為上海建設(shè)成國際航運(yùn)中心打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

有效保障長江口深水航道安全暢通和船舶的航行安全，對船舶通航管理部門和通行船舶的駕駛?cè)藛T提出了更高的要求。本文通過對D15燈浮附近流壓異?，F(xiàn)象的分析，尋找其中的原因，并提出進(jìn)一步的預(yù)防措施，來保障船舶的安全和航道的暢通。

1 D15燈浮附近流壓異常的現(xiàn)象

1.1現(xiàn)象描述

在牛皮礁高潮前后至高潮后一個(gè)小時(shí)左右，重載海輪經(jīng)過D12彎頭后，行至D15附近時(shí)，向北流壓角突然增大，同時(shí)船艏左轉(zhuǎn)，把定困難，甚至右滿舵無法抑制左轉(zhuǎn)趨勢，沖入出口航道，造成與出口船舶的緊迫局面，甚至沖出槽外，帶來擱淺的風(fēng)險(xiǎn)。

1.2具體事例

2020年8月14日，19：13牛皮礁高潮 373cm，南風(fēng)3-4級，A輪船長189m，船寬32m，吃水10.8m。19：54過D13，船位在進(jìn)口航道偏右（圖1）;20：00過D14，流壓角變大（圖2）;20：02船艏大幅度左轉(zhuǎn)，右舵無法抑制（圖3）;20：07沖至槽外（圖4）。

B輪船長190m，船寬32m，吃水11.4m，與A輪間隔兩條船進(jìn)口。20：23過D13燈浮，船位較A輪更加偏右（圖5）;20：30過D14，船位依然位于深水航道的右邊線，流壓角增大（圖6）;20：33沖入出口航道（圖7）;20：38沖出槽外（圖8）。

經(jīng)吳淞VTS詢問，位于同一時(shí)間段的其他重載進(jìn)口海輪，均表示在D15燈浮附近出現(xiàn)把定困難的情況。筆者是上海港的一名一級引航員，常年引領(lǐng)外輪在此水域航行，對這一現(xiàn)象深有體會。

2原因分析

2.1潮汐因素

長江口的潮型屬于非正規(guī)半日潮，即一天中發(fā)生二次高潮，二次低潮，潮位不等，潮時(shí)滯后。北槽導(dǎo)堤以外屬于旋轉(zhuǎn)流，導(dǎo)堤以內(nèi)屬于往復(fù)流。但D12至D17由于位于導(dǎo)堤的端口附近，有明顯的流壓角。下圖為D15附近的流花圖。

當(dāng)天橫沙驗(yàn)潮站高潮為20：21，338cm，此時(shí)段內(nèi)D15附近流向?yàn)镹NW至N，與航道的夾角為45°左右。流速2kn左右，即進(jìn)口船的左后方來流。

2.2地形因素

2.2.1狹管效應(yīng)

狹管效應(yīng)是指峽谷地形對氣流的影響，當(dāng)氣流由開闊地帶流入峽谷時(shí)，加速通過，當(dāng)流出峽谷時(shí)，空氣流速又會減緩。液體在管道中流動時(shí)經(jīng)過狹窄處流速加快的現(xiàn)象也是狹管效應(yīng)。北槽D15附近恰好就是狹管的端口，如下圖所示。

南導(dǎo)堤端部與北槽航道的垂直連線剛好經(jīng)過D15附近，也是以上兩艘船舶把不定大幅左轉(zhuǎn)的地方。南導(dǎo)堤東南端淺灘與航道的垂直連線剛好經(jīng)過D14附近。A輪，B輪以及其它在此時(shí)間段通過的船舶，均出現(xiàn)北向的流壓角增大。此時(shí)段內(nèi)NNW或N向的潮流在流經(jīng)此端口時(shí)因狹管效應(yīng)突然加速。

船舶與其周圍的水有相對運(yùn)動時(shí)，船體受到水的作用力統(tǒng)稱為水動力，它是由作用于船首尾方向的縱向分力和橫向分力形成的合力。船舶前進(jìn)時(shí)，由于水線下船體在首尾方向流線形好，縱向分力一般較小，且該力也不會引起船首偏轉(zhuǎn)，能夠引起船首偏轉(zhuǎn)的是橫向分力，其大小可用以下公式估算。

從公式中可知，船舶在同一水域，其所受橫向水動力與流速的平方成正比。據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)，端口的流速增加在1Kn左右，當(dāng)進(jìn)口船舶進(jìn)入端口時(shí)，來自船舶左舷135°左右潮流的橫向水動壓力瞬間增加了一倍左右，導(dǎo)致向北的流壓角大增。

2.2.2 岸壁效應(yīng)

船舶偏離航道中線而靠近航道一側(cè)岸壁時(shí)，靠近岸壁的一側(cè)水流加速、壓力降低，產(chǎn)生使船舶靠近岸邊的附加作用力，即岸吸力，同時(shí)還產(chǎn)生一個(gè)使船首偏離岸壁的力矩。船舶在航道中心線附近航行時(shí)，由于左右舷均受到岸壁的作用，兩者幾乎是對稱的，作用力相互抵消，則不至于使船舶發(fā)生岸壁效應(yīng)。長江口深水航道D12燈浮至圓圓沙警戒區(qū)東側(cè)邊界線航道底寬只有350米，當(dāng)重載船舶被流壓至深水航道北邊線時(shí)，容易發(fā)生岸壁效應(yīng)，產(chǎn)生一個(gè)船首左轉(zhuǎn)的力矩。

2.3氣象因素

長江口附近水域風(fēng)向季節(jié)變化明顯，平均持續(xù)時(shí)間最長的風(fēng)向?yàn)?SE～SSE。歷年春季平均常風(fēng)向?yàn)镾E～SEE，頻率為25%;夏季平均常風(fēng)向?yàn)镾～SE，頻率為51%;秋季平均常風(fēng)向?yàn)镹NE～NE，頻率為28%;冬季平均常風(fēng)向?yàn)镹～NW，頻率為49%。特別是夏季的偏南大風(fēng)和D15附近牛皮礁高潮至高潮后一個(gè)小時(shí)左右因狹管效應(yīng)產(chǎn)生的瞬間加強(qiáng)流疊加，會產(chǎn)生一個(gè)非常大的推尾向右的轉(zhuǎn)船力矩。

2.4 船舶自身的因素

在筆者引領(lǐng)的重載船舶中，有的即使在風(fēng)小流弱的情況下，一旦停車，便會很快失去舵效。這和船型及舵的構(gòu)造、面積均有關(guān)，有的相同尺寸的船舶，但主機(jī)馬力小，小馬拉大車，滿載時(shí)，在受較強(qiáng)風(fēng)流影響時(shí)，無法提供足夠的舵力。

2.5 船舶操縱人員因素

船舶駕駛?cè)藛T對D15燈浮附近的流壓在牛皮礁高潮前后至高潮后一個(gè)小時(shí)左右突然變大缺乏足夠的戒備。在經(jīng)過D14燈浮時(shí)如果沒有預(yù)配好流壓角，因北槽深水航道非常狹窄，船舶很快便會被壓至進(jìn)口航道的北邊線。此時(shí)再較大角度左轉(zhuǎn)，使得左舷船尾受流面積更大，水動壓力也更大，推尾向右的轉(zhuǎn)船力矩也更大。舵工在得到一個(gè)左轉(zhuǎn)較大航向的指令時(shí)，往往傾向于施較大的舵角，舵力轉(zhuǎn)船力矩和左后方來流推尾向右的力矩疊加，船舶加速左轉(zhuǎn)。對于重載船舶，一旦加速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)頭慣性會非常大，以至于右滿舵也無法抑制。

3應(yīng)對措施

（1）牛皮礁高潮前后至高潮后一個(gè)小時(shí)，重載船舶過D13進(jìn)口，船位應(yīng)貼近分隔帶，與前船保持1海里左右的距離，不可與前船距離太近，以免為了增加舵效而緊急加車時(shí)畏手畏腳。過D14燈浮時(shí)，適度增配流壓角，大潮汛時(shí)，船舶對地航速10～11kn時(shí)，流壓角可達(dá)7°～10°。左轉(zhuǎn)調(diào)航向時(shí)，一定要注意轉(zhuǎn)頭角速度，盡量要慢，由于受左后來流影響，左轉(zhuǎn)容易右轉(zhuǎn)難。

（2）出口船舶在D18時(shí)就要對D13燈浮下游重載進(jìn)口船加強(qiáng)戒備，避免在D15燈浮附近水域交會。提前進(jìn)行高頻聯(lián)系，確保在緊急情況下可以有效溝通。出口船若吃水較小，可在此水域向吳淞VTS申請走槽外，增加交會時(shí)的橫向間距，避免緊迫局面的發(fā)生。

（3）D16，D15燈浮附近禁止追越。長江口深水航道通航安全管理辦法第十條規(guī)定：如確需追越的，當(dāng)通航環(huán)境及水深允許時(shí)，可利用深水航道兩側(cè)水域?qū)嵤┳吩?，但D12、D25、D36燈浮彎頭水域航段和牛皮礁上下游2海里航段兩側(cè)水域除外。規(guī)定明確了在D15水域附近禁止追越，船舶在此段水域航行，一定要遵章守紀(jì)，不可盲目追越。一旦有進(jìn)口船把不定沖進(jìn)出口航道或向左掉頭，不追越就會留出更多的空間和時(shí)間去應(yīng)急避讓。

（4）重載進(jìn)口船做好在此水域、此時(shí)間段船舶把不定的應(yīng)急準(zhǔn)備，備妥雙錨，備好船首瞭望人員。出口船也要有對進(jìn)口重載船把不定的應(yīng)急準(zhǔn)備。

4結(jié)語

2020年12月13日一艘出口集裝箱海輪因主機(jī)故障失控與一艘進(jìn)口的集裝箱船在D15附近水域發(fā)生碰撞，造成了多人遇難失蹤，一船翻沉的重大海事，對北槽深水航道的安全通行帶來了重大挑戰(zhàn)。近年來，也發(fā)生了多起重載進(jìn)口船舶在此水域、此時(shí)間段，航向無法把定沖入出口航道，造成與出口船舶的緊迫局面，帶來了重大的安全隱患。這一現(xiàn)象的發(fā)生往往不是單一因素造成的，是多種因素疊加的一個(gè)結(jié)果。航行此處，應(yīng)倍加謹(jǐn)慎，以策安全，保障北槽深水航道這條咽喉要道的暢通。

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