沿海航道灯浮标锚链长度配置探讨

2022-07-25■李阳

福建交通科技 2022年4期

■李阳

（福建省港航勘察设计院有限公司，福州 350001）

根据JTS181-2016《航道工程设计规范》[1]规定，在风浪、流速较小，锚抓力较好的航道水域，浮标锚链的长度宜取最大水深的3～4 倍；当风浪、流速较大，锚抓力较差时，锚链长度应根据具体情况适当增加。但在实际工程中，常常发现锚链配置过长会导致某些灯浮标回旋半径过大而侵入航道边线内水域，使航道内可航水域缩小，反而影响了船舶安全航行。

为更好配置沿海航道灯浮标锚链，充分发挥灯浮标的导助航功能，有必要对灯浮标锚链长度配置进行探讨。

1 灯浮标锚链长度配置方式

灯浮标锚链配套形式主要由马鞍链、全链节、半链节、短链节和链环、转环、卸扣组成，其中马鞍链根据规格不同长度为2.27～5.24 m、全链节的长度约27.5 m，半链节的长度约13.7 m，短链节的长度约4.5 m，详见图1[2]。

图1 灯浮标锚链配套形式

根据JTS181-2016《航道工程设计规范》[1]规定，在风浪、流速较小，锚抓力较好的航道水域，浮标锚链的长度宜取最大水深的3～4 倍，其中最大水深通常按当地理论最低潮面水深+平均高潮位计算。

根据国际航标协会2006 年出版的《助航指南》[3]，关于标准锚碇设计的建议指出浮标最大的回旋半径为：

式中rm为最大回旋半径（m）；L 为锚链长度（m）；H 为水深（m）。

从图2 可知，配置3 倍最大水深锚链长度的灯浮标在18 m 水深处最大回旋半径超过50 m；配置4 倍最大水深锚链长度的灯浮标在13 m 水深处最大回旋半径超过50 m。

图2 配置3～4 倍最大水深锚链长度灯浮标的最大回旋半径

根据GB/T26781-2011 《海区浮动助航标志配布导则》[4]规定，标识航道、港池界限的标志，其设置位置根据标志结构特性和船舶通航要求、底质、边坡、风浪流条件和维护疏浚等要求确定，通常在航道边界外30～50 m。因此必须按设标位置水深、潮流等因素，有效控制浮动助航标志回旋半径，避免浮筒侵占航道水域。

根据最大水深-回旋半径关系图，按规范要求灯浮标的锚链长度取最大水深的3～4 倍，则当水深超过18 m（或13 m）时，位于航道边线外50 m 处灯浮标的浮筒即可能侵占到航道水域；当水深超过11 m（或8 m）时，位于航道边线外30 m 处灯浮标的浮筒即可能侵占到航道水域。

2 工程实例简析

2.1 工程概况和自然条件

福建漳州液化天然气（LNG）接收站项目航道锚地工程位于福建省漳州龙海市兴古湾，后石电厂南侧流会村南侧海域。拟建工程北向距厦门岛约18 km，东北向距金门岛约25 km，隔台湾海峡距澎湖岛约160 km，距高雄港约250 km。工程概位为东经118°08′，北纬24°15′，为漳州LNG 接收站配套的进港航道锚地工程，建设26.6 万m3LNG 船单线不乘潮航道，航道全长约15.1 km；航道建设范围从东碇岛西南侧约6 km 处至漳州LNG 码头船舶回旋水域，航道H1～H2～H2’航段设计底高程-14.8 m（基面：理论最低潮面，下同），H2’～H3 航段-14.3 m，航道通航宽度366 m。

2.1.1 风况

本地区春、夏两季以SE 向风为主，秋、冬两季以NE 向风为主，每年5-6 月下午常有较强的NE或SW 向风，平均风力3～4 级，最大5～6 级，瞬时极大风力可达7～8 级。全年大于等于8 级风日数平均为6.3 d、大于等于6 级风日数平均为27 d。

根据国家海洋局第一海洋研究所在拟建工程区布设的临时气象观测站（位置：24°16.141′N、118°07.915′E，测风站海拔高程85 m）2012 年5 月-2013 年4 月的观测资料统计，工程区附近平均风速为4.7 m/s，平均风速最大值为15.0 m/s，最大风速为21.8 m/s；全年NE 向风速频率最大，为29.6%，其次为NNE 向，频率为24.7%。

2.1.2 潮汐

工程海域的潮汐性质属于正规半日潮，根据工程区附近临时潮位站实测的逐日高低潮出现时间和对应潮高资料，工程区平均高潮位为5.47 m。

根据实测资料，工程区附近常浪向为E 向，频率为40.6%，次常浪向为ENE 向，频率为12.1%；强浪向为ESE 向，Hm为5.2 m；次强浪向为E 向，Hm为5.1 m；全年H1/10 波高主要分布在0.5～2.0 m，约占82.11%；平均周期主要分布在4～6 s，约占69.87%，大于7 s 则占3.21%。

2.1.3 潮流

为了调查工程区海流情况，建设单位委托国家海洋局第一海洋研究所在工程区海域开展了7 个站点大、中、小3 个潮次定点海流观测，观测时间：2012 年4 月28 日-5 月7 日。大潮期兴古湾外侧海域测到最大垂线平均流速在0.94～1.05 m/s，最大值为1.05 m/s，对应流向15°；近岸海域测到最大垂线平均流速在0.53～0.91 m/s，最大值为0.91 m/s，对应流向58°；兴古湾内海域由于受到岛礁掩护，为旋转流且流速较小，全潮最大垂线平均流速为0.22 m/s。

大潮期落潮流平均流速最大为0.55 m/s，流向为222°、235°，涨潮流平均流速最大为0.61 m/s，流向为16°；中潮期落潮流平均流速最大为0.47 m/s，流向为214°，涨潮流平均流速最大为0.64 m/s，流向为57°；小潮期，落潮流平均流速最大为0.39 m/s，流向为221°，涨潮流平均流速最大为0.44 m/s，流向为62°。

2.1.4 波浪

国家海洋局第一海洋研究所在工程海域布设波浪临时测站，波浪观测站位于工程北侧烟墩山东偏南约1.6 km 处，海图水深25 m 左右。根据该观测站2012 年5 月-2013 年4 月1 年的观测资料统计分析得出，观测期间常浪向为E 向，频率为40.6%，次常浪向为ENE 向，频率为12.1%；强浪向为ESE向，Hm为5.2 m；次强浪向为E 向，Hm为5.1 m；全年H1/10 波高主要分布在0.5～2.0 m，约占82.11%。观测期间平均周期主要分布在4～6 s，约占69.87%，大于7 s 则占3.21%。

2.2 灯浮标锚链配置情况

航道工程导助航设施共新设9 座Φ3.0 m 灯浮标，均为侧方位标，分别设在航道的左侧和右侧，标识航道左侧和右侧界线。该工程航标工程已于2021 年11 月完成航标效能验收技术测定，本文选取其中2 座灯浮标作为实例简析：

2.2.1 漳州LNG1 号灯浮

该浮标为右侧标，设计位置24°07′54.5″N，118°10′6.2″E，距航道边线约50 m，抛设点水深23.6 m，位于航道H1～H2 航段，航道轴线与常风向夹角约78°、与常浪向夹角约57°。

根据规范要求，按最低标准3 倍最大水深的锚链长度至少应为（24.3 m+5.47 m）×3=89.31 m，配置方式为Φ42 mm 马鞍链1 节×5.24 m+全链3 节×27.5 m+短链1 节×4.5 m=92.24 m。

2.3 锚链配置效果

通过上述配置情况可以看出，本工程海域风浪较大，且2 座灯浮标锚链配置均小于规范要求最大水深的3～4 倍，下面通过浮标抛设后的实测位置对锚链配置效果进行复核验证。

2021 年11 月5 日实测漳州LNG1 号灯浮浮筒位置24°07′54.0″N、18°10′5.9″E，在航道边线外距航道边线约34 m；2022 年3 月4 日灯浮标遥测遥控系统显示浮筒实时位置为24°07′54.18″N、118°10′5.82″E，在航道边线外距航道边线约35 m。

根据东海航海保障中心厦门航标处航标监测系统显示，漳州LNG1 号灯浮自抛设至今未发生浮筒偏离设计位置50 m 以上情况，航标浮筒位置轨迹图见图3。

图3 漳州LNG1# 灯浮浮筒位置轨迹图

2021 年11 月5 日实测漳州LNG11 号灯浮浮筒位置24°13′43.2″N、118°07′23.7″E，在航道边线外距航道边线27 m；2022 年3 月4 日灯浮标遥测遥控系统显示浮筒实时位置为24°13′43.50″N、118°07′23.16″E ，在航道边线外距航道边线约10 m。

根据东海航海保障中心厦门航标处航标监测系统显示，漳州LNG11 号灯浮自抛设至今未发生浮筒偏离设计位置50 m 以上情况，航标浮筒位置轨迹图见图4。