三峽壩區(qū)過閘船舶特殊水域抗風等級分析

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)勢得到進一步發(fā)揮[1]。但三峽成庫后，江面變寬，三峽河段大風天氣頻發(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天氣突發(fā)頻率增加趨勢較為明顯，極端大風天氣發(fā)生較為突然，風力瞬時提高，雖有時達不到轄區(qū)禁航標準，但對船舶在兩壩間航行、特別是引航道水域及進出船閘時都有較大影響，對船舶航行安全、通航建筑物安全及通航管理組織工作都造成較大困難，對通航安全和效率的影響已不容忽視。因此,加強對三峽壩區(qū)，尤其是兩壩間大風天氣的探討,從預警信息的發(fā)布、風險形勢研判，到相應的防御措施,對保障船舶航行安全具有重要意義[2]。

2.大風天氣下對過閘船舶的影響分析

本文通過對2019年、2020年、2021年近三年三峽壩區(qū)大風天氣統(tǒng)計分析：轄區(qū)因大風禁限航次數(shù)為77次，禁限航時間為547.08 小時，禁限航22.80天，其中2019年因風禁限航次數(shù)為17次，禁限航時間為103.41小時，禁限航4.31天；2020年因風禁限航次數(shù)為22次，禁限航時間為90.21小時，禁限航3.76天；2021年因風禁限航次數(shù)為38次，禁限航時間為353.46小時，禁限航14.73天。在此期間，三峽海事局發(fā)布大風三級、四級水上交通安全預警62次。通過近三年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)大風天氣發(fā)生的次數(shù)逐年增加，且2021年大風禁航的次數(shù)是2019 年的兩倍。此外，除正常大風天氣下，極端天氣頻發(fā)且呈現(xiàn)多發(fā)的趨勢，大風天氣成為了影響船閘運行和通航安全的最主要因素之一。大風天氣對船舶過閘安全影響除了基本大風造成的影響外，還存在以下幾個方面：

（1）轄區(qū)內(nèi)不同類型船舶抗風能力差異化現(xiàn)實存在。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，同時受風面積較大，與一般的干散貨船相比抗風能力可能較弱。同時轄區(qū)內(nèi)的危險品船存在方向性，下行的危險品船舶空載率較高，因此相比較于上行滿載危險品來說，下行危險品船舶抗風等級也有所降低。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能力差異化問題現(xiàn)實存在。

（2）未達到禁航等級前，不同等級大風下管控措施未具體化。三峽壩區(qū)現(xiàn)有的針對大風天氣管理規(guī)定為轄區(qū)風力達到6級及以上并持續(xù)10分鐘禁止開航，船閘升船機停止運行。相關(guān)部門也針對大風天氣下應急交通組織船閘運行控制、船舶避風提醒進行詳細歸納總結(jié)，都具有較強操作性，以上相關(guān)規(guī)定均為大風達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、空載危險品船舶等受風面積大的船舶抗風等級明顯低于其他干散貨船舶，在風力尚未達到禁航等級標準時，這幾類船舶的航行安全已經(jīng)受到影響。針對禁航并未細致到從氣象部門發(fā)布預警到風力達禁航標準過程中的相關(guān)管控以及突發(fā)極端大風的應對等方面提出詳細管控對策。因此，大風天氣下轄區(qū)水上交通以及船閘（升船機）安全運行的相關(guān)防范以及管控措施仍然存在挖掘空間。

（3）引航道水域安全風險。大風天氣下即便未達到禁航等級時，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，尤其對空載船、商品車滾裝船、集裝箱船受影響較大。

下行船舶排隊進入引航道水域，后船必須等待前船在靠船墩靠泊完畢，方能進車前進。此時船舶倒車效果差，加之航速較低，船舶抵抗風力和水流能力差，風流差大，如遇橫向風來襲，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險。

（4）靠船墩水域安全風險。大風天氣下，在引航道內(nèi)的靠船墩水域易受風壓傾側(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，當靠船墩水域附近船舶的風壓傾側(cè)力臂較大時，存在船舶打橫或向隔流堤困邊的安全風險。對于商品車滾裝船，由于其上層建筑豐滿，風壓傾側(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險。

3.不同類型過壩船舶受風影響等級分類

為更好的了解轄區(qū)內(nèi)船舶航行中、進出閘等受大風影響的情況、影響的程度等問題，本節(jié)通過選取合適的方法，對轄區(qū)內(nèi)大風對船舶的影響程度進行科學分析與總結(jié)。由于船舶受大風影響，尤其是在三峽河段內(nèi)受風影響的程度進行量化時存在較大困難或難以進行量化，對其影響分析主要通過船方駕駛經(jīng)驗、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的原因、態(tài)度、努力程序、行動決策依據(jù)。通過參與研究者能獲得一個特定的社會情景中一員的感受，因而能更全面地理解行動。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)果的準確性，特點是快速、成本低、信息量大、覆蓋面廣。缺點是只能獲取大概信息，像客戶的感受體會等是問卷無法精確統(tǒng)計的。通過向船方發(fā)放問卷進行問卷調(diào)查，可以較全面地了解船方、船員等在三峽河段航行、進出閘過程中遇到不同等級大風時，船舶的受影響情況，具有較強的可實施性。

3）電話訪談調(diào)查法。通過電話訪談法可以更加詳細的了解對象對某事物的想法感受，同時可以針對不同的對象設計不同內(nèi)容，有針對性地進行，對調(diào)查的真實性最可靠，缺點是調(diào)查對象范圍太狹窄，信息量小，調(diào)查難度大，成本高，只能用于特殊情況，比如想了解特殊對象的體會和感受方面，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,結(jié)合本項目所要解決的實際問題。最終選取問卷調(diào)查法和電話訪談調(diào)查法相結(jié)合進行。問卷調(diào)查法可以覆蓋轄區(qū)內(nèi)較多船舶類型，同時電話訪談法可以針對重點船舶，重點問題有針對性的進行一對一調(diào)研。

3.2 選取指標說明

通過對大風天氣下，船舶的受干擾情況、操作性能等影響分析可知，船舶航行過程中會發(fā)生減速、增速、偏轉(zhuǎn)和漂移等現(xiàn)象。尤其當船舶側(cè)面受風時，船舶受風面積的大小、受風位置的前后和受風的風力和角度大小，都將造成船舶向上風或下風側(cè)發(fā)生不同程度的偏轉(zhuǎn)問題。船舶受風作用還會向下風側(cè)漂移，同時考慮到三峽河段特殊情況，轄區(qū)內(nèi)橫向風對船舶航行、船舶進閘的影響較大，因此進行抗風分析時主要針對轄區(qū)船舶，分船舶類型所選擇的船型主要為當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力等級

表1 代表船型及尺度

圖2 集裝箱船引航道水域受影響風力等級

圖3 商品車船引航道水域受影響風力等級

本次調(diào)查問卷所選取的主要指標為不同種船型船舶種類、裝載量、受風面積、船寬、干舷高度、設計航速、設計抗風等級、吃水、引航道航行速度、靠泊靠船墩航行速度、進閘時航行速度、引航道操作受影響時風力等級、靠泊靠船墩操作受影響時風力等級、進閘操作受影響時風力等級。

3.3 結(jié)果分析

本項目在實施問卷調(diào)查過程中一直堅持可靠性和真實性，不引導船舶對問題進行回答，對樣本的數(shù)量和質(zhì)量進行全程把控，調(diào)查的過程貫穿整個項目的進行過程。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%；同時針對特殊重點船舶進行電話訪談，其中集裝箱船10艘、商品車船8艘，易燃易危險品船舶20艘，均得到有效回答，回答率達到100%。

通過樣本的調(diào)查，我們在進行調(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 空載危險品船引航道水域受影響風力等級

根據(jù)問卷調(diào)查結(jié)果，結(jié)合實際工作經(jīng)驗總結(jié)出以下幾點結(jié)論：

1）在三峽河段水域航行時，船舶抗風能力基本與船舶設計抗風能力吻合，水域大風達到六級時禁航適應于大多數(shù)普通散貨船，針對商品車、集裝箱大風達到五級時，船舶操縱受影響較大。

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

3）船舶在進閘時，風力低于六級時普通散貨船幾乎不受影響；對于集裝箱、空載危險品船舶在風力達到四五級時，進閘過程中容易出現(xiàn)傾斜；商品車船在風力達到四級以上時，船舶進出閘時操作困難。

4.結(jié)語

本文通過對船舶過閘時在特殊水域時抗風等級研究，對未達到禁航等級時大風天氣下船舶的管控進行更為細致的劃分，對于掌握突發(fā)大風天氣規(guī)律，進一步把握突發(fā)大風天氣下船舶管控，做好船舶防御工作有著重要的意義。對后續(xù)從預警信息發(fā)布到達到禁航標準這段時間內(nèi)的船舶交通組織及安全監(jiān)管工作打下基礎。