泰州港靖江港區(qū)新港作業(yè)區(qū)深國(guó)際物流中心碼頭工程船舶航行及靠離泊模擬試驗(yàn)研究

梁濤

（江蘇興旺物流有限公司，江蘇 靖江 214500）

建設(shè)后的深國(guó)際物流碼頭需靠泊10萬(wàn)噸級(jí)散貨船，船型尺度較大，靠離泊作業(yè)難 度較大，并且考慮到長(zhǎng)江靖江港區(qū)航段船舶交通流密度大、航行狀況復(fù)雜等特點(diǎn)，10 萬(wàn)噸級(jí)散貨船航行及靠離泊作業(yè)存在風(fēng)險(xiǎn)，一旦發(fā)生碰撞事故，其后果將非常嚴(yán)重。為更好地保障本工程10 萬(wàn)噸級(jí)散貨船的航行及靠離泊作業(yè)安全，減少船舶進(jìn)江對(duì)長(zhǎng)江江蘇段黃金水道通過能力的影響，針對(duì)本工程的設(shè)計(jì)方案，根據(jù)實(shí)況模擬的風(fēng)浪流條件，采用全任務(wù)船舶大型模擬器進(jìn)行船舶進(jìn)出港及靠離泊模擬仿真試驗(yàn)，本次模擬試驗(yàn)選取10 萬(wàn)噸級(jí)散貨船減載作為試驗(yàn)船舶，以此研究本工程船舶在風(fēng)、浪、流條件下的進(jìn)出港的適應(yīng)性及進(jìn)出港限制條件，分析不同工況工程運(yùn)行、船舶進(jìn)出港、靠離泊作業(yè)等對(duì)航道布置、過往船舶正常航行、相鄰工程運(yùn)行等的影響，研究成果可作為航道通航條件影響評(píng)價(jià)的技術(shù)支撐，可作為工程的航道、港池、航標(biāo)布置和工程設(shè)計(jì)方案調(diào)整的技術(shù)參考[1]。

1 工程概況

本工程建設(shè)地點(diǎn)位于江蘇省靖江市長(zhǎng)江北岸，長(zhǎng)江下游福姜沙水道左岸，六 助港與和尚港之間，揚(yáng)子江通用碼頭下游并與之相連，沿江高等級(jí)公路南側(cè)，屬靖江市轄區(qū)，航道里程距吳淞口約142km 。項(xiàng)目地理坐標(biāo)為120°22′38”E，32°01′01”N。地理位置圖如圖1 所示。

圖1 工程地理位置圖

2 建設(shè)規(guī)模

本工程年設(shè)計(jì)吞吐量1275萬(wàn)噸，其中煤炭800萬(wàn)噸，石油焦375 萬(wàn)噸，鐵礦石50 萬(wàn)噸、其他散貨50 萬(wàn)噸；碼頭設(shè)計(jì)年通過能力1363 萬(wàn)噸；建設(shè)2 個(gè)10 萬(wàn)噸級(jí)散貨泊位(水工結(jié)構(gòu)按靠泊15 萬(wàn)噸級(jí)散貨船設(shè)計(jì))，兼顧1 艘10 萬(wàn)噸級(jí)散貨船、1 艘7 萬(wàn)噸級(jí)散貨船和1艘1 萬(wàn)噸級(jí)江輪同時(shí)靠泊作業(yè)，泊位總長(zhǎng)度 693m；并建設(shè)配套陸域堆場(chǎng)和生產(chǎn)、輔助生產(chǎn)設(shè)施，陸域占地約575.1 畝。

3 模擬試驗(yàn)研究范圍及方法

本工程10 萬(wàn)噸級(jí)散貨船(減載)通航安全模擬試驗(yàn)采用TRANSAS 公司新一代仿真軟件(NTPRO5000 型)[2]，綜合考慮本項(xiàng)目10 萬(wàn)噸級(jí)散貨船減載進(jìn)出港、靠離泊的通航安全需求，結(jié)合本工程水域交通流特征，確定了模擬試驗(yàn)范圍為本工程碼頭附近，上游至福姜沙北水道FB#19 浮與福姜沙中水道匯合的56#浮附近水域，下游至福姜沙北水道FB#1 浮附近水域，對(duì)本工程所在水域進(jìn)行了區(qū)域三維建模，仿真水域電子海圖如圖2～3 所示。研究方法及步驟為：①研究水域視景建模；②試驗(yàn)船型選取與建模；③試驗(yàn)工況條件設(shè)置；④駕引人員操船模擬；⑤試驗(yàn)數(shù)據(jù)收集與分析。

圖2 本工程碼頭附近仿真水域電子海圖

圖3 全任務(wù)大型船舶操縱模擬器實(shí)景圖

4 航海仿真技術(shù)及工程仿真試驗(yàn)?zāi)Ｐ徒?/h2>

應(yīng)用船舶操縱模擬器對(duì)港航工程進(jìn)行仿真研究，借助于船舶操縱模擬器模擬使用不同類型的船舶，按照符合實(shí)際航行操作慣例的方案，對(duì)港航工程進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真模擬操作，通過在港航工程所需的當(dāng)?shù)厮騼?nèi)的操縱模擬。

5 船舶航行及靠離泊模擬試驗(yàn)

5.1 10 萬(wàn)噸級(jí)散貨船減載福北進(jìn)港航行試驗(yàn)

本次進(jìn)港航行模擬試驗(yàn)初始船位設(shè)置在FB#7 浮附近，經(jīng)上行至FB#18 黑浮右轉(zhuǎn)靠泊。仿真模擬試驗(yàn)前提為航道進(jìn)行單向控制，10 萬(wàn)噸級(jí)散貨船進(jìn)港過程中小型船舶不應(yīng)占用航道水域。模擬試驗(yàn)中，航道內(nèi)航行過程按照4 級(jí)、6 級(jí)和7 級(jí)的東南風(fēng)、西北風(fēng)組合進(jìn)行控制，選擇對(duì)船舶影響較大的潮流資料落潮流2-2.5kn（1.03m/s～1.29 m/s，最大情況）、漲潮流0.8-1.5kn（0.41 m/s～0.77 m/s，一般船舶乘潮進(jìn)港常見情況）[4][5]，結(jié)合此特點(diǎn)本次試驗(yàn)對(duì)福北進(jìn)港航行進(jìn)行模擬。10 萬(wàn)噸級(jí)散貨船減載進(jìn)港航行試驗(yàn)航跡帶如圖4 所示。

圖4 落潮流（2-2.5kn）、東南風(fēng)7 級(jí)、福北上行進(jìn)港航行航跡帶

5.2 10 萬(wàn)噸級(jí)散貨船減載靠泊試驗(yàn)

本次靠泊模擬試驗(yàn)中，靠泊過程中按照4 級(jí)、6 級(jí)和7 級(jí)的東南風(fēng)、西北風(fēng)組合進(jìn)行控制，選擇對(duì)船舶影響較大的潮流資料落潮流2-2.5kn（1.03m/s～1.29 m/s，最大情況）、漲潮流0.8-1.5kn（0.41 m/s～0.77 m/s，一般船舶乘潮進(jìn)港靠泊常見情況），結(jié)合此特點(diǎn)本次試驗(yàn)對(duì)福北進(jìn)港落潮右舷靠泊進(jìn)行模擬。10 萬(wàn)噸級(jí)散貨船減載進(jìn)港靠泊試驗(yàn)航跡帶如圖5 所示。

圖5 落潮流（2-2.5kn）、東南風(fēng)7 級(jí)、福北減載進(jìn)港靠泊航跡帶

5.3 10 萬(wàn)噸級(jí)散貨船壓載離泊掉頭試驗(yàn)

根據(jù)現(xiàn)行通航管理規(guī)定，工程模擬船型出港穿越福北水道在#56 左右通航浮后掉頭進(jìn)入福中水道下行、穿越福北水道和福中水道上行航路（經(jīng)56#浮標(biāo)下游）掉頭進(jìn)入福中水道下行，此次模擬試驗(yàn)針對(duì)上述規(guī)定，離泊過程中風(fēng)力6 級(jí)和7 級(jí)的東南風(fēng)、西北風(fēng)組合控制；落潮流2-2.5kn、漲潮流0.8-1.5kn 進(jìn)行仿真模擬。10萬(wàn)噸級(jí)散貨船壓載離泊試驗(yàn)航跡帶如圖6 所示。

圖6 落潮流（2-2.5kn）、西北風(fēng)7 級(jí)、船舶離泊后掉頭進(jìn)入福中航道航跡帶

5.4 10 萬(wàn)噸級(jí)散貨船減載福北進(jìn)港航行及制動(dòng)試驗(yàn)

福北水道航行環(huán)境復(fù)雜，本工程設(shè)計(jì)代表船舶為10 萬(wàn)噸級(jí)，船型尺度較大，因此本報(bào)告設(shè)計(jì)10 萬(wàn)噸級(jí)散貨船減載FB#7～FB#9 航段（狹窄航段）進(jìn)港航行及制動(dòng)試驗(yàn)，以獲取設(shè)計(jì)代表船型在福北水道復(fù)雜通航環(huán)境下的制動(dòng)效果。如圖7～9 所示。

圖7 落潮（流速2.5kn）、風(fēng)向045o 風(fēng)力6 級(jí)FB#7～FB#9 進(jìn)港航行

圖8 落潮（流速1kn）、風(fēng)向180o 風(fēng)力4 級(jí)FB#7～FB#9 進(jìn)港制動(dòng)（最終狀態(tài)）

6 試驗(yàn)結(jié)論

（1）本工程深國(guó)際物流碼頭設(shè)計(jì)方案能夠滿足設(shè)計(jì)控制代表船舶10 萬(wàn)噸級(jí)散貨船減載狀態(tài)在設(shè)定的風(fēng)流條件下靠離泊作業(yè)的需要。本工程配套航道尺度能滿足本工程10 萬(wàn)噸級(jí)散貨船減載/壓載進(jìn)出港要求。

（2）本工程10 萬(wàn)噸級(jí)散貨船減載由福北水道航行至#18 號(hào)黑浮進(jìn)港，靠泊過程應(yīng)選擇3 艘拖輪協(xié)助入泊，靠泊方式為頂流右舷順靠；本工程10 萬(wàn)噸級(jí)散貨船壓載離泊過程應(yīng)在3 艘拖輪協(xié)助拖出后，直接上行至#56左右通航浮附近水域掉頭，沿福中水道下行。

（3）船舶在福北水道上行、減速靠泊及離泊后上行至#56 左右通航浮附近掉頭下行等過程，對(duì)福北、福中水道附近交通流有一定的影響。在采取拖輪協(xié)助、選擇合適靠離泊時(shí)機(jī)、密切溝通協(xié)調(diào)行動(dòng)、必要時(shí)采用警戒船艇等安全保障措施前提下，本工程碼頭船舶靠離泊安全及對(duì)附近過往船舶航行影響是可控的。