瓊州海峽客滾船舶防臺(tái)對(duì)策研究

朱潤(rùn)資 海南海峽航運(yùn)股份有限公司

1.研究背景

瓊州海峽港航一體化作為國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略，將于2022年1月1日完成航運(yùn)資源融合并投入運(yùn)營(yíng)，船舶體量變大，類(lèi)型繁多，需要研究制定一套既保船舶防臺(tái)安全又兼顧生產(chǎn)效率的對(duì)策和科學(xué)措施。且瓊州海峽幾乎每年遭受2～3個(gè)臺(tái)風(fēng)考驗(yàn)，雖司空見(jiàn)慣，但遇超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)來(lái)襲，卻無(wú)所適從。防臺(tái)水域的地理位置、遮風(fēng)條件，錨地底質(zhì)、水深及船舶類(lèi)型、密度、回旋余地等因素選擇不當(dāng)，將導(dǎo)致船舶走錨、碰撞、擱淺等事件發(fā)生。因此，對(duì)防臺(tái)水域和防臺(tái)方法進(jìn)行有針對(duì)性地研究分析，尋求防臺(tái)科學(xué)對(duì)策和操作指南尤為重要。

2.瓊州海峽臺(tái)風(fēng)狀況及受其影響分析

據(jù)統(tǒng)計(jì)，臺(tái)風(fēng)在文昌市登陸的次數(shù)最多，占登陸總次數(shù)的25.6%。瓊州海峽客滾運(yùn)輸航線(xiàn)位于海口灣，其毗鄰文昌市，臺(tái)風(fēng)在海南島東部登陸，尤其超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)來(lái)襲，此水域往往處于10級(jí)風(fēng)圈范圍。據(jù)多年臺(tái)風(fēng)對(duì)瓊州海峽的影響，從客滾船防臺(tái)的難易程度大致分為兩大類(lèi)。

2.1 規(guī)律性的臺(tái)風(fēng)

規(guī)律性臺(tái)風(fēng)即為強(qiáng)度和移動(dòng)路徑相對(duì)穩(wěn)定的臺(tái)風(fēng)。生成于西太平洋，沿偏西北方向移動(dòng)，經(jīng)巴士海峽或菲律賓的呂宋島進(jìn)入南海，臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度逐漸加強(qiáng)、移動(dòng)路徑穩(wěn)定。

（1）西移路徑：西移入南海中部，影響海南島南部海面較大。

（2）西北移路徑：海南島東北部海面受影響較大，當(dāng)預(yù)報(bào)中心風(fēng)力達(dá)12級(jí)或超強(qiáng)時(shí)，瓊州海峽受影響最大。

（3）轉(zhuǎn)向路徑：臺(tái)風(fēng)主要在東經(jīng)125度以東轉(zhuǎn)向北上，西行路徑較偏北，在北緯15～20度之間，瓊州海峽有可能遭受臺(tái)風(fēng)侵襲。

2.2 特殊性的臺(tái)風(fēng)

特殊性臺(tái)風(fēng)是指移動(dòng)路徑詭異多變，登陸時(shí)強(qiáng)度驟增的臺(tái)風(fēng)，包括南海生成的土臺(tái)風(fēng)。此類(lèi)臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)過(guò)程中出現(xiàn)打轉(zhuǎn)、蛇行、停滯、突變等現(xiàn)象，如201816號(hào)臺(tái)風(fēng)“貝碧嘉”（如圖1）。

圖1 臺(tái)風(fēng)“貝碧嘉”移動(dòng)路徑

3.海南防臺(tái)錨地及周邊防臺(tái)水域

3.1 客滾船可用的防臺(tái)水域

通過(guò)每年防臺(tái)錨地及周邊防臺(tái)水域進(jìn)行實(shí)地勘察，踐于客滾船實(shí)際拋錨防臺(tái)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，可用作瓊州客滾船防臺(tái)的水域以下：

（1）海南島防臺(tái)水域：海口灣（秀英港錨地）、后水灣、洋浦灣和三亞灣。

（2）海南周邊防臺(tái)水域：廣西北海港外錨地、鐵山港外錨地；廣東湛江港內(nèi)錨地、茂名水東港外錨地、珠江口水域。

3.2 防臺(tái)錨地及水域分析

3.2.1 ?？跒常ㄐ阌⒏坼^地）

海口灣水域開(kāi)闊，共有8個(gè)錨地，錨地均位于外航道附近的?？跒硟?nèi)，大都為泥沙質(zhì)。

3.2.2 后水灣

①基本狀況：后水灣位置毗鄰洋浦，水深在15m以下，水深變化平緩；東北方向水域具有較好避風(fēng)條件。共有13個(gè)防臺(tái)錨地，最多可同時(shí)容納40艘5千噸級(jí)船舶。

②可用防臺(tái)錨地情況：后水灣東北口水域直至臨高調(diào)樓港外水域、5#安全水域標(biāo)附近及以東水域、“將印礁”以東直至新盈港等絕大部水域已被定置網(wǎng)箱所占用，NO6、NO7#防臺(tái)錨地已不能用于防臺(tái)拋錨，僅剩的西半部約8km2水域保留防臺(tái)錨地功能，最多可容納客滾船約22艘。

3.2.3 洋浦灣

①基本狀況：洋浦灣由于地形差異，波浪以風(fēng)浪為主，具有良好的掩護(hù)條件；地質(zhì)近岸水域底質(zhì)表層為淤泥，最大厚度7.8～18.8m。

②錨地情況：共有引航、檢疫和待泊、避風(fēng)錨地16個(gè)，水深7～36m不等。適合用于客滾船舶防臺(tái)的錨地僅有10#～13#共4個(gè)錨地。

③可用于客滾船防臺(tái)錨地：客滾船可用于防臺(tái)錨地有10#～13#，約27km2，可容70艘，實(shí)地采樣數(shù)據(jù)與以往資料記載相差不大。

3.2.4 鐵山港錨地及附近水域

鐵山港錨地位于鐵山港進(jìn)港1號(hào)標(biāo)附近水域，水深在10-16米之間，其西側(cè)局部水域水深不足5米，泥～泥沙底質(zhì)。

3.2.5 湛江港錨地

湛江港萬(wàn)噸級(jí)以上大型船舶錨地有17個(gè)，底質(zhì)多為泥沙底，條件優(yōu)越的防臺(tái)錨地有NO.17、18、19和NO.2錨地及附近水域，水深在10-18米之間。錨位緊張，謹(jǐn)慎使用，船舶進(jìn)入湛江港水域防臺(tái)要經(jīng)由湛江海事局統(tǒng)一安排。

3.2.6 茂名水東港防臺(tái)錨地

①基本情況：水東港主航道東側(cè)的“四號(hào)防臺(tái)錨地”和“一號(hào)檢疫錨”是水東港較好的防臺(tái)錨地，水深在6.2-11.7米之間，底質(zhì)為泥～泥沙，錨地東面有大放雞島形成天然屏障遮擋。

②2、3號(hào)錨地使用提醒：水東港主航道西側(cè)的“二號(hào)危險(xiǎn)品錨地”和“三號(hào)檢疫錨地”水深在9.5-10.6米，泥沙底，位置偏西，受風(fēng)和涌浪影響較大。

③在水東港附近水域：位于NO.4 防臺(tái)錨地東北方向，東西長(zhǎng)3.0海里，南北寬1.5海里，面積約15.44km2，可容納客滾船約38艘。水深在5-11.6米之間，底質(zhì)多為泥沙；水域北、東北兩面有博賀港遮擋，南面有大放雞島遮擋，臺(tái)風(fēng)造成的風(fēng)浪入侵較小，客滾船在該水域拋錨防臺(tái)時(shí)應(yīng)盡量選擇南面較深水域。

4.船舶防臺(tái)對(duì)策及措施

船長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)臺(tái)風(fēng)的移動(dòng)路徑和發(fā)展情況，選擇正確的防臺(tái)水域和防臺(tái)方法，讓船舶處于“防臺(tái)”位置，遠(yuǎn)離“抗臺(tái)”局面。

由于運(yùn)營(yíng)航線(xiàn)固定，數(shù)量大，類(lèi)型多，吃水小，受風(fēng)面積大，周邊可用防臺(tái)水域不富裕等因素決定了客滾船防臺(tái)的難度，正確選擇防臺(tái)時(shí)機(jī)和水域?qū)Q定防臺(tái)工作的成敗。

4.1 瓊州海峽客滾船的數(shù)量及狀況

海安航線(xiàn)客滾船49艘，海南鐵路火車(chē)輪渡4艘，北海航線(xiàn)3艘，共計(jì)56艘。選取典型的代表船型說(shuō)明如下。

海安航線(xiàn)南岸“鸚哥嶺”輪技術(shù)參數(shù)：

總長(zhǎng)：123.90米；

設(shè)計(jì)吃水：4.20米；

型寬：20.50米；

型深：6.30米；

總噸：10940；

凈噸：5907；

最大排水量：7205噸；

最大載重：2542.77噸；

空載/滿(mǎn)載吃水：2.60/3.40米；

錨鏈直徑/鏈長(zhǎng)：48mm/275m。

4.2 客滾船（以“鸚哥嶺”輪為例）拋錨防臺(tái)錨泊力與外力分析

4.2.1 錨泊力

①錨鏈強(qiáng)度計(jì)算：

②單位錨鏈長(zhǎng)度的重量：

③錨重：Wa＝3780＊2Kg

④錨泊力計(jì)算：

P＝Pa+Pc，（其中Pa為錨抓力，Pc為鏈抓力。）

且Pa＝λa＊Wa，Pc＝λc＊Wc＊?

(其中，λa為錨的抓力系數(shù)，粘性土混沙底質(zhì)該系數(shù)取5、泥為4和沙為3；λc為臥底錨鏈的抓力系數(shù)，在粘性土混沙底質(zhì)中取0.7；?為臥底鏈長(zhǎng)。)

4.2.2 船舶錨泊時(shí)所受外力計(jì)算

4.2.3 錨泊力與外力分析

在不同風(fēng)力等級(jí)的情況下為保證船舶錨泊安全，錨泊力與船舶所受外力間必須滿(mǎn)足：

①風(fēng)力10級(jí)（26m/s）時(shí)，θ＝30°，Cw取1.4，（Aa＝384.38m2；Ba＝1563.46m2）：

②風(fēng)力10級(jí)時(shí)在?？跒冲^地拋雙錨8節(jié)（220m）防臺(tái)，海域水深為10.5m，假設(shè)潮高3.2m，錨泊力P10（錨鏈孔至水面為5.45m，所以y＝19.15m）：

單錨抓力：Pa10 ＝λa＊Wa＝5×3780＝18900Kg

懸鏈長(zhǎng)度：S10＝[y(y+2·Tχ/W'c)]?＝[19.15×(19.15+2×35192.535/50.458×0.87/)]?＝176.3m

臥底錨鏈抓力：

單錨泊力：P10＝Pa10+Pc10＝20443.51Kg

雙錨泊力：P10D＝2×P10=40887.02Kg（40.9t）

③當(dāng)風(fēng)力11級(jí)（31m/s）時(shí)，雙錨8節(jié)（220m），θ＝20°，Cw取1.2。

雙錨泊力：P11D＝2×P11＝40470.24Kg（40.5t）。

④當(dāng)風(fēng)力12級(jí)（33m/s）時(shí)，雙錨8節(jié)（220m），θ＝20°，Cw取1.2。

分析結(jié)果，此類(lèi)型船舶雙錨8節(jié)下水（一點(diǎn)錨）防臺(tái)。當(dāng)風(fēng)力10至11級(jí)影響，則可以滿(mǎn)足安全錨泊防風(fēng)要求；當(dāng)風(fēng)加強(qiáng)至12級(jí)時(shí)，“錨泊力”已不能抵御船體所受的“風(fēng)壓力”作用。

當(dāng)風(fēng)力加強(qiáng)為10級(jí)及以上時(shí)，臥底鏈長(zhǎng)明顯減少，錨鏈抓力相應(yīng)銳減。船舶10級(jí)風(fēng)力在28m水深地方拋錨或14級(jí)（45m/s）風(fēng)力在10m水深地方拋錨時(shí)錨鏈抓力為零。

4.3 瓊州海峽客滾船防臺(tái)方向及錨位選擇

瓊州海峽客滾船基于船型和水域限制的考慮，一般都要以“避臺(tái)為主，防抗結(jié)合，由近至遠(yuǎn)”為原則選擇防臺(tái)水域，需要對(duì)臺(tái)風(fēng)路徑、水域位置、自然條件、錨地布置、航道條件、船舶錨泊力等因素綜合考慮確定。

4.3.1 遠(yuǎn)離臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑，避開(kāi)10級(jí)風(fēng)圈

影響瓊州海峽熱帶氣旋路徑主要有4類(lèi)：

西移路徑：多出現(xiàn)冬春季節(jié)，受西太平洋副熱帶高壓南撤的影響，在北緯16度以南西進(jìn)入南海中部，影響海南島南部海面較大，此情況的?？跒?、后水灣、洋浦灣在臺(tái)風(fēng)10級(jí)風(fēng)圈之外。預(yù)計(jì)風(fēng)力在11級(jí)及以下且臺(tái)風(fēng)路徑穩(wěn)定，可以選擇?？跒硳佸^防臺(tái)，其次是后水和洋浦灣。

西北移路徑：多出現(xiàn)盛夏季節(jié)，影響海南島東北部海面較大，從文昌附近登陸進(jìn)入瓊州海峽，再移進(jìn)北部灣最為常見(jiàn)。當(dāng)預(yù)報(bào)中心風(fēng)力達(dá)12級(jí)時(shí)，瓊州海峽在10級(jí)風(fēng)圈之內(nèi)，?？跒巢灰藪佸^防臺(tái)，可選擇后水灣或洋浦灣水域；當(dāng)預(yù)報(bào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)時(shí)，且臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑經(jīng)雷州半島進(jìn)入北部灣海面，建議船舶機(jī)動(dòng)防臺(tái)，東行至茂名水東港，乃至陽(yáng)江港或珠江口。

轉(zhuǎn)向路徑：多出現(xiàn)在6～10月過(guò)度季節(jié)，受冷高壓疊加影響和西太平洋副熱帶高壓的牽引，臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑多變。多數(shù)從陵水至瓊海一帶登陸，橫穿海南島再進(jìn)入北部灣海面，洋浦灣和后水灣將在臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑之上或10級(jí)風(fēng)圈之內(nèi)，洋浦灣不可取，后水灣和?？跒晨梢杂袟l件選擇；當(dāng)預(yù)報(bào)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)時(shí)或以上三者都在10級(jí)風(fēng)圈之內(nèi)，選擇廣東茂名水東港或鐵山港外錨地（10級(jí)風(fēng)圈之外）。

特殊路徑：如打轉(zhuǎn)、蛇行、停滯、突變等等，此臺(tái)風(fēng)詭異多變，（201816“貝碧嘉”）。建議時(shí)刻關(guān)注臺(tái)風(fēng)路徑和強(qiáng)度變化，船舶背離臺(tái)風(fēng)運(yùn)動(dòng)防臺(tái)，西行洋浦灣拋錨，視情況再次起錨運(yùn)動(dòng)至鐵山港、北海港或繞海南島西側(cè)運(yùn)動(dòng)至三亞灣。

4.3.2 防臺(tái)水域的錨位選擇

根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀箢A(yù)報(bào)和海區(qū)盛行的季節(jié)風(fēng)，船舶所選的錨地盡可能靠上風(fēng)位置。原則上，我國(guó)沿海一般選擇東北方向的避風(fēng)錨地。

船長(zhǎng)要根據(jù)本船的具體情況和當(dāng)時(shí)周?chē)陀^條件，選擇安全的下錨點(diǎn)，主要應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：

①水深：防臺(tái)拋錨最小水深應(yīng)能保證在低潮時(shí)具備20%吃水的富裕水深；防臺(tái)拋錨最大水深，10級(jí)大風(fēng)及以上時(shí)，出于客滾船受風(fēng)面積、錨、錨鏈特征及臥底鏈長(zhǎng)等綜合考慮，建議客滾船舶所選擇的最大水深（包括潮高）不得超過(guò)25m。

②底質(zhì)和海底地勢(shì)：錨抓力與底質(zhì)關(guān)系密切，經(jīng)以上錨泊力分析可知，提供給船舶的抵抗力主要在于錨的抓力，臥底錨鏈抓力僅占錨抓力的5～10%。粘性土混沙底質(zhì)較好，泥次之，硬質(zhì)沙較差，石底不宜下錨。海底地勢(shì)以平坦為好，若坡度較大，將影響錨的正常抓力，容易出現(xiàn)走錨現(xiàn)象。

③具有符合水深要求的足夠回旋余地：回旋余地應(yīng)根據(jù)底質(zhì)、拋錨時(shí)長(zhǎng)、附近障礙物、氣象、海況來(lái)綜合加以確定。既要滿(mǎn)足單船回旋的需要，還應(yīng)考慮其它船進(jìn)出錨地航行、停泊的安全問(wèn)題，以瓊州海峽代表船“鸚哥嶺”輪計(jì)算，

其半徑R＝220＋124＝344m

面積S＝0.37km2。

4.3.3 拋錨注意事項(xiàng)及應(yīng)變措施

錨的抓力客觀上主要決定于底土的底質(zhì)，主觀上決定于錨的自重，最大抓力約為錨體自重的3～5倍；相應(yīng)作用于船舶的外力主要取決于本水域的風(fēng)速的平方值?？蜐L船進(jìn)入防臺(tái)水域拋錨時(shí)首先選擇遮蔽較好的有利錨位，其次選擇較好的底質(zhì)，再之考慮拋錨的水深，重點(diǎn)考慮以下幾點(diǎn)：

①根據(jù)水域底質(zhì)和其他環(huán)境條件，對(duì)錨的抓力系數(shù)不能估值過(guò)高，以防出現(xiàn)不測(cè)；

②雙錨的抓力數(shù)值上等于單錨幾何和，客滾船當(dāng)風(fēng)力影響7級(jí)風(fēng)前，采取“一點(diǎn)錨”拋法，出鏈8節(jié)入水；

③正確拋錨，保證錨爪入土抓牢，以免在外力作用下錨體自轉(zhuǎn)，導(dǎo)致錨的抓力下降，甚至錨爪翻轉(zhuǎn)抓力頓失，造成拖錨走錨；

④密切風(fēng)速變化和錨鏈?zhǔn)芰η闆r，適當(dāng)備車(chē)頂風(fēng)減少錨鏈?zhǔn)芰?，如果發(fā)現(xiàn)走錨現(xiàn)象及時(shí)起錨重新選擇錨位拋錨，假如首錨無(wú)法絞起，有拖錨擱淺的可能，須想方設(shè)法保護(hù)車(chē)舵，選擇時(shí)機(jī)拋下尾錨，避免船尾觸礁或擱淺。

5.結(jié)語(yǔ)

船長(zhǎng)是本船安全管理的第一責(zé)任人，選擇正確的防臺(tái)水域，讓船舶時(shí)刻處于“防臺(tái)”位置，遠(yuǎn)離“抗臺(tái)”局面，乃為“天時(shí)”。

瓊州海峽周邊防臺(tái)錨地布置不合理和規(guī)模不足，船舶始終堅(jiān)持“及早進(jìn)入防臺(tái)錨地選擇可靠錨位”原則，避免因?yàn)檎也坏胶线m的防臺(tái)錨位而陷入被動(dòng)局面，乃為“地利”。

船長(zhǎng)對(duì)影響防臺(tái)水域的風(fēng)力和環(huán)境條件充分估計(jì)，確定錨位的土質(zhì)、水深、拋錨方法、出鏈長(zhǎng)度，加強(qiáng)值守，密切關(guān)注臺(tái)風(fēng)變化，做足應(yīng)變處置措施，乃為“人和”。