三峡坝区过闸船舶特殊水域抗风等级分析

2023-04-13谢云云杨孝作司马俊杰赵尊荣裴鸿斐长江三峡通航管理局

珠江水运 2023年6期

谢云云杨孝作司马俊杰赵尊荣裴鸿斐长江三峡通航管理局

1.引言

随着三峡工程整体竣工验收，库区航道和港口条件大为改善，黄金水道优势得到进一步发挥[1]。但三峡成库后，江面变宽，三峡河段大风天气频发，在一定程度上降低了通航效率，增加了通航安全隐患。尤其近几年来极端大风天气突发频率增加趋势较为明显，极端大风天气发生较为突然，风力瞬时提高，虽有时达不到辖区禁航标准，但对船舶在两坝间航行、特别是引航道水域及进出船闸时都有较大影响，对船舶航行安全、通航建筑物安全及通航管理组织工作都造成较大困难，对通航安全和效率的影响已不容忽视。因此,加强对三峡坝区，尤其是两坝间大风天气的探讨,从预警信息的发布、风险形势研判，到相应的防御措施,对保障船舶航行安全具有重要意义[2]。

2.大风天气下对过闸船舶的影响分析

本文通过对2019年、2020年、2021年近三年三峡坝区大风天气统计分析：辖区因大风禁限航次数为77次，禁限航时间为547.08 小时，禁限航22.80天，其中2019年因风禁限航次数为17次，禁限航时间为103.41小时，禁限航4.31天；2020年因风禁限航次数为22次，禁限航时间为90.21小时，禁限航3.76天；2021年因风禁限航次数为38次，禁限航时间为353.46小时，禁限航14.73天。在此期间，三峡海事局发布大风三级、四级水上交通安全预警62次。通过近三年的统计数据可以发现大风天气发生的次数逐年增加，且2021年大风禁航的次数是2019 年的两倍。此外，除正常大风天气下，极端天气频发且呈现多发的趋势，大风天气成为了影响船闸运行和通航安全的最主要因素之一。大风天气对船舶过闸安全影响除了基本大风造成的影响外，还存在以下几个方面：

（1）辖区内不同类型船舶抗风能力差异化现实存在。目前辖区内过闸船型主要包括干散货船、商品车船、集装箱船、客船、危险品船舶等几种主要船型。由于商品车船、集装箱船、客船干舷较高，同时受风面积较大，与一般的干散货船相比抗风能力可能较弱。同时辖区内的危险品船存在方向性，下行的危险品船舶空载率较高，因此相比较于上行满载危险品来说，下行危险品船舶抗风等级也有所降低。所以，由于船舶类型不同或者由于货流的方向性造成的船舶抗风能力差异化问题现实存在。

（2）未达到禁航等级前，不同等级大风下管控措施未具体化。三峡坝区现有的针对大风天气管理规定为辖区风力达到6级及以上并持续10分钟禁止开航，船闸升船机停止运行。相关部门也针对大风天气下应急交通组织船闸运行控制、船舶避风提醒进行详细归纳总结，都具有较强操作性，以上相关规定均为大风达到禁航后的系列管控。辖区内过闸主要船型中的商品车船、集装箱船、客船、空载危险品船舶等受风面积大的船舶抗风等级明显低于其他干散货船舶，在风力尚未达到禁航等级标准时，这几类船舶的航行安全已经受到影响。针对禁航并未细致到从气象部门发布预警到风力达禁航标准过程中的相关管控以及突发极端大风的应对等方面提出详细管控对策。因此，大风天气下辖区水上交通以及船闸（升船机）安全运行的相关防范以及管控措施仍然存在挖掘空间。

（3）引航道水域安全风险。大风天气下即便未达到禁航等级时，在三峡船闸上引航道口、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响的现象，尤其对空载船、商品车滚装船、集装箱船受影响较大。

下行船舶排队进入引航道水域，后船必须等待前船在靠船墩靠泊完毕，方能进车前进。此时船舶倒车效果差，加之航速较低，船舶抵抗风力和水流能力差，风流差大，如遇横向风来袭，船舶易发生漂移，不易稳住航向，存在向禁航区漂移或者向隔流堤困边的安全风险。

（4）靠船墩水域安全风险。大风天气下，在引航道内的靠船墩水域易受风压倾侧力臂的影响，尤其是在三江上引航道内的靠船墩水域，在黄柏河与三江上引航道交汇水域常常出现由东北向西南向的大风，当靠船墩水域附近船舶的风压倾侧力臂较大时，存在船舶打横或向隔流堤困边的安全风险。对于商品车滚装船，由于其上层建筑丰满，风压倾侧力矩较大，使得该类型船舶普遍存在打横或向隔流堤困边的安全风险。

3.不同类型过坝船舶受风影响等级分类

为更好的了解辖区内船舶航行中、进出闸等受大风影响的情况、影响的程度等问题，本节通过选取合适的方法，对辖区内大风对船舶的影响程度进行科学分析与总结。由于船舶受大风影响，尤其是在三峡河段内受风影响的程度进行量化时存在较大困难或难以进行量化，对其影响分析主要通过船方驾驶经验、工作过程中总结等获得而来，因此本文主要采用定性方法来研究分析三峡河段大风天气下过闸船舶航行影响分析[3]。

3.1 研究方法选取

定性研究大多是采用参与观察和深度访谈而获得第一手资料，其中研究常用的几种定性方法有以下几种：

1）参与观察法。参与观察法的优势在于，不仅能观察到被观察者采取行动的原因、态度、努力程序、行动决策依据。通过参与研究者能获得一个特定的社会情景中一员的感受，因而能更全面地理解行动。然后通过观察所获得的资料，采用归纳法，将观察的现象问题进行总结归纳分析。

2）问卷调查法。问卷调查法可以在大范围内使用，方便快速的了解调查对象的想法和意见，主要依靠大量的调查以获得调查结果的准确性，特点是快速、成本低、信息量大、覆盖面广。缺点是只能获取大概信息，像客户的感受体会等是问卷无法精确统计的。通过向船方发放问卷进行问卷调查，可以较全面地了解船方、船员等在三峡河段航行、进出闸过程中遇到不同等级大风时，船舶的受影响情况，具有较强的可实施性。

3）电话访谈调查法。通过电话访谈法可以更加详细的了解对象对某事物的想法感受，同时可以针对不同的对象设计不同内容，有针对性地进行，对调查的真实性最可靠，缺点是调查对象范围太狭窄，信息量小，调查难度大，成本高，只能用于特殊情况，比如想了解特殊对象的体会和感受方面，这些无法通过问卷获得的信息，就可采用这种方式。

根据上述几种方法的特点,结合本项目所要解决的实际问题。最终选取问卷调查法和电话访谈调查法相结合进行。问卷调查法可以覆盖辖区内较多船舶类型，同时电话访谈法可以针对重点船舶，重点问题有针对性的进行一对一调研。

3.2 选取指标说明

通过对大风天气下，船舶的受干扰情况、操作性能等影响分析可知，船舶航行过程中会发生减速、增速、偏转和漂移等现象。尤其当船舶侧面受风时，船舶受风面积的大小、受风位置的前后和受风的风力和角度大小，都将造成船舶向上风或下风侧发生不同程度的偏转问题。船舶受风作用还会向下风侧漂移，同时考虑到三峡河段特殊情况，辖区内横向风对船舶航行、船舶进闸的影响较大，因此进行抗风分析时主要针对辖区船舶，分船舶类型所选择的船型主要为当前通过三峡枢纽的典型船舶，包括散货船、集装箱船、商品车船、危险品船、客船等，选取的代表船型及尺度如表1所示。

图1 普通散货船引航道水域受影响风力等级

表1 代表船型及尺度

图2 集装箱船引航道水域受影响风力等级

图3 商品车船引航道水域受影响风力等级

本次调查问卷所选取的主要指标为不同种船型船舶种类、装载量、受风面积、船宽、干舷高度、设计航速、设计抗风等级、吃水、引航道航行速度、靠泊靠船墩航行速度、进闸时航行速度、引航道操作受影响时风力等级、靠泊靠船墩操作受影响时风力等级、进闸操作受影响时风力等级。

3.3 结果分析

本项目在实施问卷调查过程中一直坚持可靠性和真实性，不引导船舶对问题进行回答，对样本的数量和质量进行全程把控，调查的过程贯穿整个项目的进行过程。2022年7-10月份，向船方发放调查问卷50份，收回有效问卷50份，有效率100%；同时针对特殊重点船舶进行电话访谈，其中集装箱船10艘、商品车船8艘，易燃易危险品船舶20艘，均得到有效回答，回答率达到100%。

通过样本的调查，我们在进行调查问卷的样本覆盖主要过坝船型，被调查的船方也都积极关注调查问题，所取得调查结果具有重要的参考意义。

将问卷调查及电话访谈结果制成图表形式，结果如图1至图4所示。

图4 空载危险品船引航道水域受影响风力等级

根据问卷调查结果，结合实际工作经验总结出以下几点结论：

1）在三峡河段水域航行时，船舶抗风能力基本与船舶设计抗风能力吻合，水域大风达到六级时禁航适应于大多数普通散货船，针对商品车、集装箱大风达到五级时，船舶操纵受影响较大。

2）船舶在进入引航道水域时，船舶航速降低，大概为6、7公里左右，普通散货船受风影响与正常水域抗风能力差异不大；但对于集装箱船舶此时受横向风影响较大，大概风力达到五级时，集装箱船舶在引航道水域容易出现横倾现象，操作困难；空载危险品船舶在风力达到五级左右时，容易在引航道水域出现侧倾，或者靠泊靠船墩时操作困难；商品车船舶在风力达到四、五级时在引航道操作困难，容易出现船体横倾。

3）船舶在进闸时，风力低于六级时普通散货船几乎不受影响；对于集装箱、空载危险品船舶在风力达到四五级时，进闸过程中容易出现倾斜；商品车船在风力达到四级以上时，船舶进出闸时操作困难。