LNG 船舶在盐城港滨海港区航道进出港航行可行性分析

严虎

（盐城港引航站，江苏 盐城 224100）

1 引言

江苏滨海液化天然气（LNG）项目码头工程，新建LNG 泊位1 个，码头结构设计船型为8 万-26.6 万m3LNG 船舶，主力船型为17.7 万m3考虑远期双泊位靠船卸料。新建工作船兼大件码头1 个，用于停靠3000 吨级杂货船和为本项目配备的工作船，码头工程还包括防波堤、港池、航道、锚地、取排水以及码头辅助设施。

本文以26.6 万m3LNG 船舶通过滨海港区航道进出港航行期间，分析LNG 船舶进出港航行期间，滨海港区进出港航道拓宽、浚深后能否满足本项目LNG 船舶进出港航行进行分析研究。

2 工程概况

2.1 地理位置

江苏滨海液化天然气（LNG）项目配套码头工程位于盐城港滨海港区，江苏省盐城市滨海县，江苏沿海中北部的海岸最突出部、废黄河口以北，中山河以南。滨海港区地处淮河入海水道滨海枢纽，位于北纬34°18′，东经 120°16′，东濒黄海，南距盐城市区80km，北距连云港90km，与日本、韩国隔海相望。拟建工程位于滨海港区南防波挡沙堤南侧海域，如图1 所示。

图1 江苏滨海LNG 工程概位图

图2 航道有效宽度示意图

2.2 航道及锚地布置

滨海港区航道规划航道为10 万吨级航道，结合码头建设时序，航道同步分期实施，一期先按照5 万吨级航道建设，二期按照10 万吨级航道建设。目前5 万吨级航道已建设完成，5 万吨级航道口门以内段航道通航宽度为145m，口门以外段航道通航宽度为190m，设计底标高均为-13.0m。10 万吨级航道口门以内段航道通航宽度为190m 口门以外段航道通航宽度为240m，设计底标高均为-14.5m。本项目利用滨海港区航道进出港，航道设计范围为在规划建设中的10 万吨级航道基础上进行拓宽、浚深，航道设计底标高从规划10 万吨级航道-14.5m 至-15.0m。航道通航宽度拓宽至320m，全长约2740m。本项目共用滨海2#锚地，LNG 船舶待泊在2#锚地东南角。

2.3 设计代表船型

根据国内外LNG 船型发展现状及发展趋势，以及我国 LNG 运输船型发展情况，结合本项目建设规模等实际情况分析，本次试验选取以下两种设计船型作为试验船型，各船型具体参数见表1 所示。

表1 设计船型尺度一览表

表2 船舶漂移倍数n 和风、流压偏角γ 值

3 LNG 船进出港航道分析

本项目利用滨海港区航道进出港，在规划建设中的10 万吨级航道基础上拓宽浚深，拓宽浚深后航道设计底标高为-15.0m，航道通航宽度320m。本项目最大设计代表船型 Q-MAX LNG 船，船长为345m，船宽55m，设计吃水12m。

3.1 航道宽度

航道宽度是指设计低水位或乘潮水位时，航槽断面设计水深（一般为公告水深，不含备淤深度）处两底边线之间的宽度。航道有效宽度一般由航迹带宽度、船舶间富裕宽度以及船舶与航道底边之间的富裕宽度等3 部分组成，如图 2 所示。

根据《海港总体设计规范》：

单线航道：W=A+2c

A=n (Lsinγ+b)

式中：W—航道通航宽度，A—航迹带宽度（m）；n—船舶漂移倍数；γ—风、流压偏角（°）；b—船舶间富裕宽度（m），取设计船宽 B；L—设计船长（m）；c—船舶与航道底边间的富裕宽度（m），航速小于等于6kn 时，c 取设计船宽 B；航速大于6kn，取 1.5B。

根据潮流统计结果，进港航道口门以外航段最大横流流速0.15—0.25m/s 左右，则n 取为1.75、γ 取为5°（横风≤7 级、横流 0.10＜V ≤0.25），船舶与航道间富裕宽度c 取1.5B（航速大于6kn），综上所述，口门以外航段船舶进出港航行所需航道宽度W 如表3 所示：

表3 口门以外航段航道通航宽度计算结果表（m）

根据潮流统计结果，进港航道口门段最大横流流速0.75m/s 以上，则n 取为1.45、γ 取为14°（横风≤7 级、横流0.75＜V ≤1.00），船舶与航道间富裕宽度c 取B（航速小于6kn），综上所述，口门段船舶进出港航行所需航道宽度W 如表4 所示：

表4 口门段航道通航宽度计算结果表（m）

综合分析结论：本项目进港航道有效宽度320m，满足规范要求设计代表船型单向通航所需航道宽度。

3.2 通航水深

进出港航道设计底标高设计为‐15.0m（当地理论最低潮面起算），按照《海港总平面设计规范》[1]（以下简称《规范》）对航道水深计算式：

式中：D—航道设计水深；

D0—航道通航水深；

T—船舶满载吃水，取12m；

Z0—船舶航行时船体下沉值，航速平均按8kn 计，取0.5m；

Z1—航行时龙骨下最小富裕深度，取 0.5m；

Z2—波浪富裕深度，取1.0m；

Z3—船舶装载纵倾富裕深度，取0.15m；

Z4—备淤富裕深度，该区域处废黄河三角洲冲刷区域，绝大部分水域自然底标高小于-14.0m，备淤深度取0。根据规范，对于通航液化天然气船舶等的航道，通航水位可取理论最低潮面。本项目LNG 船进出港航行所需航道水深计算结果如表5 所示。

表5 代表船型航行所需水深计算表 (单位：m)

综合分析：进出港航道设计底标高设计为‐15.0m，经计算，进出港航道设计底标高满足规范要求。

4 LNG 船舶进出港航道通航安全分析

本项目LNG 船舶进出港航行对航道宽度的要求较高，因此，本文构建船舶航行漂移量数学模型，首先应分别确定船舶在无风、无流影响情况下通过所需航宽和船舶在风流作用下因漂移增加的航迹带宽度，然后根据叠加原理建立船舶上、下水通过该顺直航段时，在有风、流影响情况下所需航宽数学模型。（模型如图3 所示）。

图3 LNG 船舶航行漂移量数学模型

5 航道适应性分析

（1）根据上述关于航道宽度规范性计算分析可知，本项目利用滨海港区航道进出港，航道设计范围为在规划建设中的10 万吨级航道基础上进行拓宽、浚深，拓宽后的进港航道有效宽度320m，满足规范要求设计代表船型单向通航所需航道宽度。

（2）根据上述关于航道水深规范性计算分析可知，本项目LNG 船舶利用滨海港区航道进出港，其进出港航道设计底标高设计为‐15.0m，经计算，进出港航道设计底标高满足规范要求。

（3）根据国家现行业标准《海港总体设计规范》(JTS165-2013)第6.4.4 条，“对液化天然气船舶通行的航道，通航宽度除满足上述规定外，还应满足不小于5倍设计船宽的要求。” 本项目最大设计代表船型Q-MAX LNG 船，船宽为55m，其5 倍设计船宽为275m，航道通航宽度为 320m，满足规范要求。

（4）根据本文构建的LNG 船舶进出港航行漂移量数学计算模型，设计出了基于LNG 船舶漂移量的航道宽度计算软件对本项目LNG 船舶单向进出港航行所需航道宽度进行计算分析。利用软件计算结果如图4 所示。根据本文漂移量计算模型分析，建议盐城港滨海港区LNG 船舶在航速≥6kn 情况下可以安全航行于盐城港滨海港区航道进出港。

图4 本项目LNG 船进出港单向航行所需航道宽度