狹水道特點(diǎn)與安全通航措施

◎ 寇增鈺 壽欣悅 胡東亞

1.武警士官學(xué)校；2.武警裝備部裝備審價(jià)中心

1.引言

在全球國(guó)際貿(mào)易總量中，船舶承運(yùn)的貨物占總量的三分之二以上。而船舶在跨洋運(yùn)輸路徑中，往往要通行一些狹水道。狹水道往往位于關(guān)鍵的地理位置，是船舶航行的必經(jīng)之路，或者通行狹水道可以節(jié)省航程與時(shí)間。但出于狹水道的寬度狹窄、水體較淺、航道內(nèi)障礙物多等原因，船舶在通航時(shí)所受到的船間效應(yīng)、阻塞效應(yīng)等比平時(shí)明顯，面臨許多諸如觸礁、擱淺等潛在風(fēng)險(xiǎn)。因此，如何保證船舶能安全有效地通過(guò)狹水道是個(gè)重要的議題。駕駛員在充分認(rèn)識(shí)狹水道的相關(guān)特點(diǎn)后，結(jié)合本船參數(shù)特點(diǎn)制定科學(xué)合理的通航措施，按照相關(guān)計(jì)劃措施航行，可以大大降低潛在危險(xiǎn)發(fā)生的可能。

2020年3月23日，日本正栄汽船株式會(huì)社的“長(zhǎng)賜號(hào)”集裝箱由于船長(zhǎng)操作不當(dāng)，擱淺在蘇伊士運(yùn)河內(nèi)口，造成運(yùn)河癱瘓數(shù)日，蘇伊士運(yùn)河就是一條典型的狹水道，它的水面寬度在300米左右，最大吃水允許值只有18.89米。狹水道是一種可航水域狹窄。船舶在其中航行時(shí)操縱性能受到影響的一種特殊水域。運(yùn)河、海峽、島礁區(qū)、港口航道等均可認(rèn)定為狹水道。對(duì)于狹水道的寬度范圍，目前國(guó)際上還沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)則定義其寬度。航海慣例上通常認(rèn)為寬度小于2mile的航道可認(rèn)為是狹水道。不過(guò)隨著行業(yè)的發(fā)展，新下水船舶的體型越來(lái)越大以及航道內(nèi)通行密度增加，實(shí)際航行中判斷某航道對(duì)于本船是否為狹水道還應(yīng)根據(jù)航道情況、本船寬度、吃水及當(dāng)時(shí)通航密度等情況綜合考慮。通常在要進(jìn)入航道前，由船長(zhǎng)、引航員來(lái)確定是否應(yīng)當(dāng)將航道作為狹水道來(lái)看，從而確定是否需要注意在狹水道中的相關(guān)事項(xiàng)，以及是否遵循《國(guó)際海上避碰規(guī)則》中的有關(guān)條款。大洋上比較知名的狹水道有馬六甲海峽、巴拿馬運(yùn)河等，中國(guó)長(zhǎng)江等一些內(nèi)河也可看為狹水道。

2.狹水道對(duì)操縱性能的影響

2.1 舵效變差

船舶從深水區(qū)駛?cè)胨惠^淺的狹水道時(shí)，船體四周所受的水動(dòng)力也會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化。船舶底部的水流由于運(yùn)動(dòng)空間突然變薄而流速變得加快，水壓力呈下降狀態(tài)，使船舶趨于整體下沉，與水接觸的船體面積增大，因此船體所受到的水阻力會(huì)增大，導(dǎo)致舵效減弱；此外船舶的浮態(tài)也會(huì)發(fā)生改變，船體尾部的螺旋槳部位會(huì)由于船體的下沉而在水面處產(chǎn)生追尾浪，追尾浪的存在會(huì)削弱船舶螺旋槳與水體的接觸面積，減小對(duì)水體的作用力，進(jìn)而導(dǎo)致船舶的舵效變差。

2.2 船間效應(yīng)復(fù)雜

以一定速度航行在理想水域的船舶，由于水流具有粘滯性，船舶周?chē)乃痪哂写姿簧?，船中水位下降的特點(diǎn)，水壓大小呈現(xiàn)為船首高船中低船尾高的分布，船舶周?chē)@種水壓分布會(huì)在他船靠近時(shí)對(duì)他船產(chǎn)生或吸引或排斥的船間效應(yīng)影響。在狹水道中，船舶之間的距離更加靠近，此時(shí)船舶更易受到船間效應(yīng)的影響，產(chǎn)生波蕩、轉(zhuǎn)頭、吸引排斥現(xiàn)象，可分為追越與對(duì)駛兩種情況。對(duì)于兩艘長(zhǎng)度、寬度、噸位相近的船舶，在后船B追越前船A的情況下，當(dāng)B船船首靠近A船船尾時(shí)，由于各自的船首高壓，使得B船首與A船首相互排斥，并向外轉(zhuǎn)向；當(dāng)B 船首靠近A 船中時(shí)，B船首與A船尾受水壓影響相互向?qū)Ψ睫D(zhuǎn)向；當(dāng)兩船并排行駛時(shí)，船間水流流速大，水壓低，兩船相互吸引且各自船首向內(nèi)轉(zhuǎn)向；B船尾到A船中時(shí)，A船首向B船中轉(zhuǎn)向，B船尾向A船中轉(zhuǎn)向；當(dāng)B船駛過(guò)A船首時(shí)，B船首與A船尾會(huì)分別向外轉(zhuǎn)向。在A、B兩船對(duì)駛情況中：當(dāng)兩船首駛近時(shí)，受船首部高水壓影響，AB兩船頭相互排斥向外側(cè)轉(zhuǎn)向；到各自船首駛近對(duì)方船中時(shí)，兩船首有向?qū)Ψ酱修D(zhuǎn)向的趨勢(shì)，到A、B兩船并排駛過(guò)時(shí)，兩船間水流速快，壓力小，兩船有靠攏趨勢(shì)，并且船尾向?qū)Ψ酱變A斜，當(dāng)A、B兩船繼續(xù)對(duì)駛到兩船尾部并排時(shí)，兩船船尾均有向?qū)Ψ娇繑n的趨勢(shì)，繼續(xù)行駛兩船尾接近時(shí)，兩船船尾因高水壓而相互排斥，船首向內(nèi)轉(zhuǎn)向。

“長(zhǎng)賜號(hào)”所擱淺的蘇伊士運(yùn)河作為世界上最繁忙運(yùn)河之一，其通航密度大，航道內(nèi)船只眾多，船舶在通航運(yùn)河時(shí)會(huì)受到一船甚至多船的船間效應(yīng)，在這些船間效應(yīng)疊加影響下船舶的航行趨勢(shì)變化更為復(fù)雜。

2.3 阻塞效應(yīng)明顯

船舶在狹水道內(nèi)接近某岸側(cè)航行時(shí)，由于岸壁側(cè)水下空間較另一側(cè)狹小，船舶兩側(cè)的水流情況不同，會(huì)產(chǎn)生岸壁效應(yīng)。船首靠近岸側(cè)的水流受到船殼與岸壁的擠壓，水位迅速升高，且水流速度增大，根據(jù)伯努利方程，該側(cè)的水壓力上升，會(huì)使船首部位受到指向航道中心的岸推力，而船尾部分由于螺旋槳的作用，水流得以迅速?gòu)拇膊糠峙懦觯沟么膊糠值乃槐却椎?，水流速度加大使船尾受到岸吸力。船首受到推力，船尾受斥力，在兩力作用下，?dǎo)致船舶極易發(fā)生傾覆。此外，狹水道中船舶往往還會(huì)受到淺水效應(yīng)影響。與船舶航行在深水區(qū)相比，在水位較淺的狹水道內(nèi)航行時(shí)，船底部的水流因流動(dòng)空間變小，流速變大，此處水壓力變小，在船底低水壓作用下，對(duì)船艇施加下沉力，空間變化越劇烈，航速越高，該下沉力越大，船體下沉越大，船舶吃水增加越多，此時(shí)船舶極易發(fā)生墩底事故。

狹水道中航行的船舶會(huì)同時(shí)受到岸壁效應(yīng)與淺水效應(yīng)的影響，兩種效應(yīng)還會(huì)交叉干涉，使船舶加劇所受到的岸壁、淺水效應(yīng)，這種狀態(tài)下的船舶可稱(chēng)為受到了阻塞效應(yīng)。船舶寬度與航道寬度之比越大，所受到的阻塞效應(yīng)越明顯。

3.安全通過(guò)狹水道的注意事項(xiàng)

3.1 充分了解狹水道情況

當(dāng)要通航狹水道前，首先應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)備好與該狹水道相關(guān)的海圖、潮汐表、航路指南等圖書(shū)資料，還要獲取最新的航海通告，并打開(kāi)NAVTEX接收機(jī)，下載打印最新的航行警告、氣象傳真等有關(guān)信息，將此類(lèi)信息更新到有關(guān)資料上。歸類(lèi)整理好這些資料后放在駕駛臺(tái)閱覽室，以備值班駕駛員隨時(shí)查閱。駕駛員應(yīng)當(dāng)認(rèn)真學(xué)習(xí)這些圖書(shū)資料，對(duì)將要通航的狹水道的水文地理信息，如航道的長(zhǎng)度、寬度、水深、風(fēng)向、風(fēng)速、潮流等信息有明確認(rèn)識(shí)，掌握航道內(nèi)的岸標(biāo)、浮標(biāo)、燈浮等助航設(shè)施，以及淺灘、暗礁、高架橋、海底管道等障礙物的確切位置。對(duì)即將通航的狹水道做到充分了解，降低危險(xiǎn)發(fā)生的可能。

3.2 檢查全船儀器設(shè)備

在通航狹水道前，需要對(duì)本船的航行設(shè)備進(jìn)行一次全面細(xì)致的檢查。特別是雷達(dá)、羅經(jīng)、電子海圖等備，在狹水道中需要使用這些設(shè)備進(jìn)行精準(zhǔn)的定位導(dǎo)航，狹水道不同于寬闊的大洋，如果設(shè)備功能受損或顯示不準(zhǔn)，產(chǎn)生的一點(diǎn)偏差就可能導(dǎo)致碰撞、擱淺事故，因此狹水道中船舶對(duì)航行設(shè)備的精準(zhǔn)度、可靠性有較高要求。所以在通航前應(yīng)對(duì)全船儀器設(shè)備進(jìn)行仔細(xì)檢查，維修更換校準(zhǔn)故障設(shè)備，確保這些設(shè)備在狹水道中處于良好的工作狀態(tài)。此外還要與機(jī)艙聯(lián)系，擇機(jī)在開(kāi)闊水域進(jìn)行一次本船的舵機(jī)轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)與倒車(chē)實(shí)驗(yàn)，用來(lái)確認(rèn)本船的操縱性能是否良好。為保證在發(fā)生諸如突然大霧、突發(fā)大風(fēng)、前船主機(jī)故障等危險(xiǎn)情況時(shí)，本船可以立即采取應(yīng)對(duì)行動(dòng)，避免產(chǎn)生“東方之星”之類(lèi)事故，在通航前還要備好車(chē)錨，以便極端情況下可立即停車(chē)拋錨?？梢哉f(shuō)確保船舶設(shè)備處于穩(wěn)定可用的工作狀態(tài)時(shí)是安全通行狹水道的設(shè)備基礎(chǔ)。

3.3 確定科學(xué)合理的安全水深

在過(guò)帶有淺灘的狹水道時(shí)，需要計(jì)算出合理的安全水深，保證船體可以安全通過(guò)，可用下列式子來(lái)計(jì)算所需要的最小安全水深：

最小安全水深=吃水（出發(fā)港）-油水消耗減少吃水+咸淡水差+橫傾增加吃水+船體下沉+半波高+保留水深

式中油水消耗減少吃水計(jì)算公式：

式中：TPC為每厘米吃水噸數(shù)。

計(jì)算咸淡水差：

式中：ρ為標(biāo)準(zhǔn)海水密度；ρ0為初始位置水密度；ρ1為到達(dá)水域水密度。

計(jì)算橫傾增加吃水：

式中：B為船寬；θ為橫傾角[1]。

在最小安全水深基礎(chǔ)上，還需考慮船體下沉量、半波高和保留水深的影響，綜合計(jì)算安全水深。船體下沉量是由于行駛時(shí)船體周?chē)鞯奶攸c(diǎn)所決定的，舷側(cè)水流速度比首位快，導(dǎo)致其水壓力比首尾低，船體大部分位于首波與尾波的波谷中，為了保持平衡，船舶要比在大洋上時(shí)多下沉些。一般而言，船舶的航速越快，船寬越大，其下沉量越大。半波高與保留水深是由于船舶通過(guò)有淺灘的狹水道時(shí)，為確保安全，在計(jì)算時(shí)通常要加上半個(gè)海浪的波高，以防止在航行過(guò)程中，船舶處在波谷是墩底。而保留水深根據(jù)潮汐表的誤差、海圖測(cè)量誤差和底質(zhì)所決定，通?？扇?.1-0.5m的保留水深。

通過(guò)上述計(jì)算可求出允許船舶通行的安全水深，與航道水域的海圖、潮汐表進(jìn)行對(duì)照比較。當(dāng)航道內(nèi)的水深不能滿(mǎn)足最小安全水深時(shí)，則需要在錨地等待港內(nèi)漲潮，等待漲潮至水深滿(mǎn)足安全水深要求后方可通行航道。

3.4 確定合理的船間距

在船間效應(yīng)基礎(chǔ)上，藤井提出船舶領(lǐng)域模型理論，將船間效應(yīng)等簡(jiǎn)化為每艘船舶都有自己的一個(gè)不可接近的領(lǐng)域。在狹水道中，一艘船舶（長(zhǎng)度為L(zhǎng)）的藤井船舶領(lǐng)域的范圍是一個(gè)以自身為圓心的橢圓，該橢圓的長(zhǎng)軸為6L，短軸為1.6L。狹水道中航行的船舶一旦進(jìn)入了對(duì)方的藤井船舶領(lǐng)域，兩船所受到的船間效應(yīng)明顯增大，產(chǎn)生或吸引，或排斥的現(xiàn)象，極易導(dǎo)致船舶相互碰撞，因此在航行中應(yīng)該與他船保持合理的船間距，通過(guò)用車(chē)、操舵等方式，避免進(jìn)入他船的船舶領(lǐng)域，同時(shí)也應(yīng)當(dāng)密切注意他船是否過(guò)度靠近本船的船舶領(lǐng)域內(nèi)，如有則用VHF與他船溝通協(xié)調(diào)，進(jìn)行互相避讓。

3.5 選用合適的導(dǎo)航方法

航行在狹水道中時(shí)，由于航道內(nèi)環(huán)境復(fù)雜，要求嚴(yán)格把握船舶位置，需要用到高精度的導(dǎo)航方式，而GPS導(dǎo)航儀通常有幾米到幾十米的誤差，大洋中此數(shù)量級(jí)誤差可忽略不計(jì)，但在狹水道中定位產(chǎn)生1米的偏離船舶就可能會(huì)撞上水中障礙物。因此需要采用科學(xué)合理的非衛(wèi)星定位的導(dǎo)航方法。為保證船舶航行在計(jì)劃航線上，在狹水道一般根據(jù)導(dǎo)航設(shè)施進(jìn)行浮標(biāo)、疊標(biāo)、導(dǎo)標(biāo)導(dǎo)航。

3.5.1浮標(biāo)導(dǎo)航

通常主管機(jī)關(guān)會(huì)在狹水道內(nèi)設(shè)立數(shù)個(gè)排列整齊的浮標(biāo)，駕駛員可在海圖上將其標(biāo)出，沿航道方向?qū)⒏?biāo)挨個(gè)連線，就得到了數(shù)道由主管機(jī)關(guān)設(shè)置的推薦航線。浮標(biāo)導(dǎo)航就是選擇一條這樣的航線通航，通航期間，浮標(biāo)保持在船舶右側(cè)，確保船舶航行在航道右側(cè)，然后逐個(gè)通過(guò)浮標(biāo)。采用此方法定位時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)在海圖上連接每一個(gè)將要經(jīng)過(guò)的浮標(biāo)，然后將每一浮標(biāo)的形狀、顏色、頂標(biāo)、燈質(zhì)和編號(hào)，明確相鄰浮標(biāo)之間的航向與航程，免得看錯(cuò)浮標(biāo)導(dǎo)致偏航。還應(yīng)當(dāng)注意讓船體與浮標(biāo)保持一定距離，避免船身壓上浮標(biāo)損壞浮標(biāo)?？捎貌榭辞昂蟾?biāo)法或前標(biāo)舷角變化法，確認(rèn)本船是否航行于計(jì)劃航線上。但該方法受天氣影響較大，依靠目力觀察船舶周?chē)母?biāo)是否正確，在大風(fēng)浪、大霧等能見(jiàn)度天氣下，無(wú)法使用浮標(biāo)導(dǎo)航法。

3.5.2疊標(biāo)導(dǎo)航

疊標(biāo)導(dǎo)航法有方位疊標(biāo)導(dǎo)航與雷達(dá)距離疊標(biāo)導(dǎo)航兩種方式。其中方位疊標(biāo)通常選擇在船舶航向正前方或正后方，一組方位疊標(biāo)由前后標(biāo)兩個(gè)顯眼的標(biāo)志組成，其中離船身距離近的稱(chēng)為前標(biāo)，距船身遠(yuǎn)的稱(chēng)為后標(biāo)。將前后標(biāo)連起來(lái)，向前標(biāo)方向延伸，就得到了一條方位疊標(biāo)線。一般航道內(nèi)的方位疊標(biāo)線就是推薦航線，船舶可沿此通行。選用方位疊標(biāo)時(shí)應(yīng)注意：前后兩疊標(biāo)距離d與船舶到前標(biāo)距離D之比應(yīng)大于三分之一；前后標(biāo)的標(biāo)志越細(xì)長(zhǎng)，導(dǎo)航的效果越好，遠(yuǎn)處的旗桿、煙囪、建筑尖頂也可作為疊標(biāo)標(biāo)志使用；使用疊標(biāo)導(dǎo)航時(shí)要事先測(cè)定好疊標(biāo)位置，并在海圖上畫(huà)出，與周?chē)臉?biāo)志加以區(qū)分，避免在操作時(shí)認(rèn)錯(cuò)物標(biāo)，駕駛員在駕駛臺(tái)只要看到前后標(biāo)重疊在一起，就可確保船舶航行在方位疊標(biāo)線上。若出現(xiàn)前標(biāo)偏左的情況，則說(shuō)明航向向右偏離計(jì)劃航線，需采取左舵方式修正本船航向；若前標(biāo)偏右，則需要打右舵來(lái)修正本船航向。雷達(dá)距離疊標(biāo)導(dǎo)航通常選用航道內(nèi)兩個(gè)相對(duì)本船距離相等的物標(biāo)來(lái)作為距離疊標(biāo)使用。此導(dǎo)航方法需配合雷達(dá)使用。打開(kāi)雷達(dá)，調(diào)好參數(shù)后，在顯示面板上找到選好的兩個(gè)物標(biāo)，雷達(dá)的活動(dòng)距標(biāo)圈測(cè)定本船到兩物標(biāo)的距離，若兩物標(biāo)到本船的距離一直相等，就可確保本船航行在推薦的疊標(biāo)航線上。若發(fā)現(xiàn)右側(cè)標(biāo)志往距標(biāo)圈之外移動(dòng)時(shí)，則表明船舶向左偏離航線，需要操右舵修正；反之，若左側(cè)標(biāo)志出現(xiàn)在距標(biāo)圈之外，則應(yīng)操左舵調(diào)整航向。

選用雷達(dá)距離疊標(biāo)導(dǎo)航時(shí)應(yīng)注意：該方法的靈敏度隨著船舶與兩標(biāo)志的連線逐漸接近而增大，當(dāng)船舶與兩物標(biāo)共線時(shí)，靈敏度達(dá)到最大值。疊標(biāo)導(dǎo)航不受天氣影響，但依賴(lài)?yán)走_(dá)設(shè)備，由于雷達(dá)存有盲區(qū)，使用時(shí)還應(yīng)結(jié)合目視瞭望。

3.5.3導(dǎo)標(biāo)導(dǎo)航

當(dāng)船舶航行在航道中沒(méi)有合適的浮標(biāo)、方位疊標(biāo)與雷達(dá)距離疊標(biāo)可以使用時(shí)，可以選擇一個(gè)醒目的物標(biāo)，如山峰、燈塔等來(lái)作為導(dǎo)標(biāo)，進(jìn)行導(dǎo)標(biāo)導(dǎo)航。選取時(shí)需注意：物標(biāo)要容易確認(rèn)，在海圖上清晰可見(jiàn)，處于航線前方或后方。通過(guò)陀螺羅經(jīng)或磁羅經(jīng)連續(xù)觀測(cè)本船對(duì)該導(dǎo)標(biāo)的方位，保持本船相對(duì)該導(dǎo)標(biāo)的方位數(shù)值不變，就可以確保本船航行在這個(gè)導(dǎo)標(biāo)所指示的計(jì)劃航線上。進(jìn)行導(dǎo)標(biāo)方位導(dǎo)航時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)從海圖上找到醒目物標(biāo)的位置，測(cè)量得出該導(dǎo)標(biāo)的真方位，然后結(jié)合羅經(jīng)差、磁差計(jì)算出相應(yīng)的陀螺方位或羅方位。在航行中，如果導(dǎo)標(biāo)對(duì)于本船的方位值不斷增大，則表示本船向左偏離了計(jì)劃航線，駕駛員需操右舵修正航向。

3.6 保持良好的船間通信和船岸通信

航行在狹水道中的船舶還應(yīng)當(dāng)注意保持與外界的流暢通信。駕駛員要在對(duì)應(yīng)頻道上收聽(tīng)他船以及V TS的信息，明確對(duì)當(dāng)前航道內(nèi)發(fā)生的情況以及主管機(jī)關(guān)的提示。當(dāng)本船與他船將要發(fā)生追越、對(duì)遇等近距離接觸的情況時(shí)，駕駛員應(yīng)當(dāng)用VHF呼叫他船，請(qǐng)求溝通并建立后續(xù)通信，通過(guò)與他船駕駛員的協(xié)商，確定有效的通航解決方案。當(dāng)駕駛員對(duì)航道內(nèi)的設(shè)施、水面狀況有懷疑時(shí)，應(yīng)及時(shí)咨詢(xún)V T S，請(qǐng)求協(xié)助。在航道內(nèi)發(fā)生諸如主機(jī)故障的緊急情況時(shí)，駕駛員除了應(yīng)立即與VTS取得聯(lián)系外，還要在16頻道廣播本船位置、航向、速度等情況。“長(zhǎng)賜號(hào)”貨輪事故一定原因歸咎于通信不暢，未能與外界保持及時(shí)通暢的信息連接，沒(méi)有及時(shí)收到氣象警報(bào)等航行信息，導(dǎo)致全船在沒(méi)有準(zhǔn)備情況下就遭遇了強(qiáng)橫風(fēng)與沙塵暴，導(dǎo)致了傾覆結(jié)果。

4.結(jié)語(yǔ)

狹水道由于其本身的地理因素及航道特點(diǎn)，船舶航行其間時(shí)會(huì)面臨許多復(fù)雜的困境。設(shè)計(jì)通航航線時(shí)，駕駛員應(yīng)當(dāng)充分并仔細(xì)地閱讀最新航海圖書(shū)資料，對(duì)航道內(nèi)的氣象水文、浮標(biāo)導(dǎo)標(biāo)位置、障礙物等情況做到充分了解，結(jié)合本船車(chē)錨舵性能、沖程旋回等參數(shù)，并充分考慮船舶可能會(huì)受到的岸壁效應(yīng)、淺水效應(yīng)和阻塞效應(yīng)影響，在有分道通航制的狹水道中還要注意遵守分道通航規(guī)則，設(shè)計(jì)出最優(yōu)的航線。為保證通航安全，在本船通航狹水道前，還要檢查確保全船設(shè)備處于適航狀態(tài)。航行過(guò)程中，駕駛員要保持高度警覺(jué)，嚴(yán)格分工，謹(jǐn)慎駕駛，勤測(cè)船位，保持瞭望，時(shí)刻注意與他船的間距，避免進(jìn)入他船的船舶領(lǐng)域，與外界保持暢通的聯(lián)系，如遇意外情況及時(shí)與他船或VTS聯(lián)系。