进口船易偏离航道的原因分析及对策——以长江口北槽航道D13灯浮附近水域为例

朱昱光（上海港引航站引航科　上海　200082）



进口船易偏离航道的原因分析及对策
——以长江口北槽航道D13灯浮附近水域为例

朱昱光
（上海港引航站引航科上海200082）

摘 要：北槽航道正式对外开放已经三十余年了，航道疏浚水深从1986年的-7．0米到2010年的-12．5米。随着船舶的大型化和长江口深水航道的整治，进口重载大型船舶易发生偏离航道的现象。通过对北槽航道D13灯浮附近水域航道、水文、相关规则等内容的详细介绍，分析进口船易偏离航道的原因，提出相应的对策，可避免船舶因为进入对方航道碰撞事故或偏出航道搁浅事故的发生。对来上海港的航运公司管理人员、船舶驾引人员等具有一定的参考价值，有助于船舶的安全航行。

关键词：船舶 航道 水文 规则 原因 对策

0　引言

自长江口灯船至圆圆沙灯船的长江口深水航道又称北槽航道，总长约43海里。北槽航道可航水域宽度狭窄，东端受流影响大，尤其是从海上航行驶入导堤范围外的D11灯浮至D13灯浮航段，受流影响特别大。如果忽视流的影响、采取的措施较晚或者不正确，进口重载大型船舶可能进入对方航道与出口船舶发生碰撞事故或偏出航道发生搁浅事故。研究进口重载大型船舶在D11灯浮至D13灯浮航段的船位控制有一定的实际意义。

1　北槽航道概况和水文介绍

1．1北槽航道概况

北槽航道于2010 年-12．5米水深全线贯通，航道自东侧的D3灯浮起至西侧的圆圆沙灯船，总长约43海里，维护水深-12．5米。D11灯浮下游航道底宽400米、设标宽度550米，航道外侧平均水深约11．0米；D13灯浮至圆圆沙灯船航道底宽350米、设标宽度500米，航道外侧平均水深约9．0米，吃水超过11．0米的重载船舶，若偏离航道到航槽外，会产生搁浅的风险。

1．2北槽航道东端D11灯浮-D13灯浮附近水域水文概况

上海海事局在D8灯浮附近水域分枯水季大潮和洪水季大潮进行了水文测量，见表1［1］。航行在D11灯浮-D13灯浮附近水域时可参考上述水文资料，供船舶驾引人员使用。

表1　D8灯浮附近平均流向表，单位度。

流向1是枯水季大潮的平均流向，流向2是洪水季大潮的平均流向。

在长兴高潮前6～7h，潮流向南；长兴高潮前5h左右，潮流从南向转至西向；长兴高潮前1～2h潮流转至北向；长兴高潮时流向基本上在50°～60°；长兴高潮后1～2h，流向向东；长兴高潮后5～6h潮流又转向南，新一轮潮水又开始了。洪水季略有区别。

1．3D11灯浮至D13灯浮航段概况

D11灯浮下游进口航道航向为270°，潮流为旋转流。（交管前3h至交管开始，即长兴高潮前7h～高潮前4h，该时段流向从180°顺时针转至260°左右，进口船舶通常都需要向右预配流压差角。D11灯浮下游航道，航道走向090°-270°；D13灯浮上游的航道，航道走向125°-305°；D11灯浮至D13灯浮航道走向287°，由于此处的流向接近垂直航道，作用力极大；由于是转向点，船舶转向减速明显。D15灯浮附近基本呈现往复流的特征，航道走向与流向夹角较小。

2　北槽进口船舶的管制及编队要求

《长江口深水航道（12．5米）试通航期间通航安全管理办法》规定：长兴高潮前4h至长兴高潮前2．5h为进口限于吃水船舶进入北槽航道的时间；长兴高潮前2h至长兴高潮前1h为出口限于吃水船舶进入交通管制区的时间；船舶富余水深应不小于船舶吃水的12%；航速不得超过15节。在交通管制期间，航速应不低于10节，出港船舶平均航速应不低于10节，正常情况应与前船保持1海里以上的安全距离；禁止船舶在航道内追越和同一断面三船相会，D10灯浮至D14灯浮之间航道外南北两侧禁止追越等要点。

3　一般风流情况下进口过D13　灯浮船位偏离航道现象

D13灯浮设置于深水航道端口的延长线上，由于涨潮流、富余水深和船舶转向等的影响，初涨时段到达此处的重载进口船舶，如不能正确预配合适的流压差角或者转向迟了，船位容易偏移至航道中心线甚至出口航道上。转向越迟或转向需要时间越长，受横流影响越明显，船位甚至会偏移至出口航道外面。图1 是某船进口，通过D11灯浮至D14灯浮的航行轨迹图。

图1　某船通过D11灯浮至D14灯浮的航行轨迹图

客观原因是集装箱船满载，受强风、强流、低速航行、富余水深小及转向迟等诸多不利因素影响，船位在转向过弯过程中易偏出航道。在接着等大角度返回航道的操纵中，船位逐渐进入进口航道后，由于在回调航向时又因为转向迟等和流压的影响，船舶左转缓慢，再次驶出北侧航道，船舶存在碰撞和搁浅风险。

4　以上例分析船位发生偏离的原因

某船是一艘长330米的满载集装箱船，吃水11．2米。当日是大潮汛，中浚高潮达4．65米；东北风8级。由于进口船舶比较多，船舶流速度小于8节，因前后船舶的间距较小，故提速空间有限。

4．1船舶所受的风压力根据船舶操纵理论，船舶所受风压力Fa

θ 为相对风舷角，取最大值90度；

根据此公式，以在不同风力情况下所受风舷角由150°、120°、 90°变化时，得到Fa值，如表1所示。

由表2可见，在受到八、九级大风时，转向过程中随着风舷角逐步趋向垂直，每30度的风舷角变化，会产生2倍至3倍的风压力差别。再考虑到甲板上满载集装箱时，水线上侧面受风面积近似最大值，所受风压力的增幅是相当大的。

4．2船舶所受风压力引起风致漂移

式中：Va为风速（m/s）；

Vx为船舶航行速度（kn）；

Vy为停船时的漂移速度（m/s）；

根据公式求得不同风力下船舶在不同航速下的漂移速度，如表2所示。

表3　不同风力、不同航速下的船舶漂移速度（风速和漂移速度是m/s）

强正横附近来风对船舶运动状态的影响有四点：①侧面受风时，船体向下风侧漂移；②当船速过低或停车状态立即就会丧失舵效，船尾受风向下风侧旋转，直到船首迎风；③向上风侧转向时转艏缓慢；④船速越低，风致漂移速度越大。

4．3船舶所受水动力

根据水动力Rw的公式

式中：Vw为相对流速（m/s）；

Lw为船舶水线长（m）；

D为船舶吃水（m）；

Cw为水动力系数。

根据公式可知，相对流速越大，船体受水动力则越大；强流情况下可能保向及转向困难，转向所需时间增加。

4．4船舶转向时的船速变化

（1）转向降速。船舶在满舵快速旋回时，由于船体斜航阻力增加，推进效率降低，速度会降低。需要适当加车，克服降速影响。

（2）在转向过程中，船体所受风舷角减小，逐步顶风航行，船速降低；由偏顺流转至受横流，船速降低。

（3） 浅水影响。进入浅水区后受浅水效应影响，阻力增大，速度减小。当船舶由水深12．5米的航道内移至10．5米左右的航道外时，富余水深减少，吃水与可用水深比发生变化，产生更明显的浅水效应，从而使得船速降低，旋回性变差，追随性变差。

4．5编队间距和船舶会遇

若进口船舶编队的船间距小于一海里，当前船由于转向、偏离航道等发生降速较快时，后船需谨慎；又由于与前船间距有限，无法大幅提速，克服风流压的措施需提前。由于进口船在D13灯浮附近水域容易偏离航道，顶流的出口船应尽量避免与进口船在此水域会遇。

5　一般航行对策

由以上分析可见，重载大型船舶受强正横风、急涨流影响时，要在转向时间长、停车减速失去舵效（如集装箱船）,或提速时间长（如矿船）等不利条件下，顺利过D11灯浮-D13灯浮附近水域，一般航行对策如下：

5．1与船长信息交流

引航员上船后，应立即与船长进行充分的信息交流，了解船舶的装载情况和操纵信息，告知深水航道的特殊性和操纵意图，听取船长的意见和建议，以获得船方最大限度地配合［2］。

5．2保证良好的初始船位

船舶在抵达D11灯浮前的直航道内，受南流的影响，通过预配合适的风流压差角，将船位控制在深水航道内。根据本船种类、吃水、载况、航速、风流压情况、船舶间距等选择时机采取转向动作，船首正横D11灯浮前，可开始向右转向以尽可能抱紧D11灯浮。

5．3及时调整风流压差角

重载大型船舶过D11灯浮后，风向、流向都发生了变化，应根据实际情况及时调整风流压差角，使航迹向与航道北侧边线平行。若船位已偏南，应加大预配的风流压差角，使船位向进口航道移。

5．4抱紧D13灯浮

接近D13灯浮前，开始以一定舵角保持船首向右慢慢连续转，控制好转首角速度，始终抱紧D13灯浮。D13灯浮正横船首后，可以大舵角甚至满舵加车转向，当船首向大于航道走向305°时，可根据实际船位把定航向。至后，流压慢慢地变小。

6　注意事项

进口重载船舶如遇大潮汛急涨流或有强正横风，当船位未占足上风上水、未预配充分的风流压差角、与前船间距小、航速慢或提速困难、转向未及早、舵效差、把定航向困难、遇到出口船等时，则会发生偏离航道的险情。若预配的风流压差角过大，船位可能会冲出航槽。如发现船位偏离航道迟，由于重载船惯性大、转向慢，可能无法有效控制船位。每一艘船舶应与前后船舶保持有效的联系，当有异常情况发生或需要大幅度转向、减速时，应用VHF16频道进行通报；在该水域禁止追越，防止船吸发生；注意浅水效应和斜坡效应的影响，控制船速是第一选择，尽可能保持船位在自己航道一侧的中央［3］。

7　结束语

船舶在D11灯浮-D13灯浮的进口转向，应当引起驾引人员的充分认识，尤其在不利的天气条件及复杂的通航环境时，更要谨慎操作和运用良好的船艺，防止因船位偏离造成的航行危险。船舶驾引人员必须依靠现代化设备驾驶船舶，如GPS、AIS、多功能和ARPA的高分辨率显示器雷达、ECDIS等设备，提前发现航行风险，采取正确的船舶操纵措施，确保船舶的航行安全。

参考文献

［1］上海海事局海测大队长江口南港、南北槽2010年度洪枯季水文潮流资料［R］.上海.

［2］陆悦铭，胡建国.引航员与船长间信息交流方式研究［J］.中国航海.2006（4）.46-50.

［3］陆悦铭，詹海东，胡建国. 长江口深水航道东端潮流、航法介绍和航行注意事项［J］.航海技术.2014（3）.17-19.