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日照港石臼港区防波堤对附近水域水流的影响—基于两起事故的分析
作者:日照港引航站  点击次数:1634  发布时间:2016-02-24 08:47:30

 张炳强

(日照港引航站 山东日照 276826  rzgyhzajk@126.com

 

【摘要】本文结合两起事故,分析日照港石臼港区防波堤建成后对流场的影响,提出操纵船舶的对策及注意事项,确保船舶的安全。

【关键字】 防波堤;流场;分析;建议

     0引言

日照港石臼港区防波堤建成后,附近流场发生很明显的变化,水流的流向和流速都有了很明显的改变。但是由于受各种条件的限制,一些很重要的数据、信息很难及时向公众发布,因此给船舶航行带来较大的安全隐患。笔者长期从事引航工作,通过分析相关数据,结合两起典型事故,以提醒驾引人员注意,提早采取措施,避免紧迫局面的发生,保证船舶的安全。

1防波堤建成前日照港石臼港区的潮流、潮汐概况

日照港石臼港区的潮汐属正规半日潮,即一个太阳日(24小时)内出现两次高潮和两次低潮。潮流属于正规半日潮流,涨潮主流向为西南,历时5小时,落潮主流向为东北,历时6小时,涨潮流平均历时小于落潮流平均历时,流向按逆时针方向旋转,最大涨潮流速为0.88m/s,最大落潮流速为0.76m/s

2、防波堤工程

随着港口的飞速发展,日照石臼港区西二期、三期相继建设,从一定程度上缓解了船舶压港严重的问题,但是新建成的泊位为开敞式泊位,无任何遮挡。涌浪进入港池后,船舶横摇严重,且涌浪触码头前沿,形成叠加,港池内涌浪要大于锚地,严重影响生产作业及船舶的安全,年均影响达60多天,给港口生产带来很大影响。有鉴于此,港口生产建设部门会同相关单位进行了研讨,一致认为修建防波堤势在必行。

防波堤于2007年开始修建,2010年正式建成,分南北两段,南端位于进港浮筒112#附近,长度为3068米;北端位于进港浮筒111#附近,长度为1964米,口门宽度为515米,有效宽度为365米(航道宽度为290米)。

 

日照港石臼港区防波堤示意图       2 日照港石臼港区防波堤工程图

防波堤建成后,石臼港区港池内涌浪情况得到明显的改善,确保了港口生产的有序进行。

3、日照港石臼港区进港主航道概况

日照港石臼港区进港主航道的总长度是7746m,其中101#102#111#112#浮筒之间的长度是6000m,走向为297°/117°111#112#113#114#浮筒之间的长度是890m,走向为306°/126°113#114#115#浮筒之间的长度是852m,走向为337°/157°。航道的宽度(底宽)为290米,航道水深为-18.0米。

           3 日照港石臼港区进港主航道示意图

4 事故案例

案例一:2013124日,A轮重载自靠石臼港区东9泊位,该轮船长225米,吃水12.05米,时值落流,流向东北,即进港时船舶左舷受流。当船舶行至107#108#浮筒时,船长减速至6节,船位受横流影响,向航道右侧偏移。当接近109#110#浮筒时,船首突然向左旋转,右满舵无法克服,船尾螺旋浆挂住109#浮筒,无法动车,于是船长命令船舶停车,此时速度大约在4.5节左右,对着南防波堤驶去。恰巧有引航员乘坐拖轮去引领船舶,发现此情况非常紧急,赶紧命令拖轮顶推大船左舷船头,大船在没有办法的情况下抛下双锚,并启动主机,全速后退,恰巧浮筒的固定链在大船倒车的时候脱落,没有影响船舶倒车。最终,在船头距离防波堤约60米处将船舶停住,避免了特大事故的发生。后来,在拖轮的协助下,该轮靠泊东9泊位。

案例二:2014929日,B轮满载自靠石臼港区西12泊位,该轮船长225米,吃水13.6米。时值急涨流,流向西南,即进港时船舶右舷受横流。由于该轮所靠泊位离防波堤只有1.3海里,当船舶正横防波堤的时候,船长命令大船停车,此时速度大约为5节左右,拖轮还没有到位。突然,船首出现向右偏转趋势,舵工用左满舵无法克服,在余速的作用下,船舶冲向航道右侧,当船长动车克服船首右偏时,船舶已经搁浅在111#113#浮筒连线的航道边上。船长自力拖浅未果,第二天高潮,在引航员的指挥下,多艘拖轮协助成功脱浅并靠泊码头。

         4  B轮进港搁浅过程示意图

其实,在2012年,C轮在自行进港靠泊石臼港区西11泊位过程中,出现过和B轮一样的情况。但是由于C轮船长173米,吃水10.2米,又恰逢高潮,在偏离航道冲进浅滩后并未搁浅,经过拖轮协助,又驶入深水区靠泊码头。

5 事故分析

造成事故的原因是多方面的,比如船况、通航环境、天气海况、操作者的处置措施等等,但从这两起事故来看,最关键的原因是船长对防波堤建成后对流场影响导致流向、流速的变化不熟悉、不了解,应对措施不及时。

防波堤未建前,船舶驶入航道直至驶过113#浮筒转入港池,所受水流的流向是固定的。对于船舶而言,航道行驶时保持适当的流压角,并注意控制速度,可以较为容易地进港。

防波堤建成后,改变了防波堤口门附近的流场,水流的流向和流速发生了很大的变化,流向改为沿防波堤方向,流速增大。

防波堤修建前与修建后口门附近流向和流速的对比

 

涨潮平均

涨急

落潮平均

落急

流(m/s

流向(°)

流速(m/s

(°)

流速(m/s

流向(°)

流(m/s

流向(°)

工程前

0.43

232

0.60

227

0.43

48

0.68

42

工程后

0.53

261

0.74

244

0.46

65

0.73

77

但在实际引航工作中发现,防波堤口门附近实际的流速应比此测量数值还要大,有时超过2节。

当涨潮流进港时,船舶行至107#浮筒之前,流向和流压是相对稳定的。当船舶行至109#111#浮筒的时候,由于水流触防波堤后沿防波堤分散,一部分向北,一部分向南(防波堤口门),分散水流与正常来流逐渐叠加,造成防波堤口门附近流速明显大于航道中所受流速,船位比航道中航行时偏移明显。

水流沿防波堤南行后,在口门附近突然没有阻碍物,到南防波堤又有阻碍物,相当于中间空、两头堵,形成了旋回流。当船舶部分进入防波堤的时候,流对船首的作用力减小,主要集中在船中及船尾,转船力矩增大,在旋回流的作用下,船首右转趋势突然增大,有时用满舵无法克服。

        涨潮流防波堤口门附近流场示意图

   事故案例二中,B轮船况良好,车、舵正常,航道清爽,能见度良好,东北风5级,浪高接近2米,但是正处于急涨流时段,流压较大。据船长讲,当时考虑涌浪较大,想进入防波堤后再带拖轮,又考虑泊位离防波堤较近,以为船舶进入防波堤后,没有什么流,所以下达了大船停车的口令。后来发现船舶出现右偏趋势,想动车又犹豫了一下,当下决心动车的时候,船舶已经搁浅了。当船首触浅滩后反弹,想全速动车驶离,反而加剧了搁浅的程度。

笔者认为造成此次事故的主要原因一是船长对防波堤建成后水流的变化不了解,思想上没有引起足够的重视,认为船舶进入防波堤就不再受流影响了,为了控制船速,采取停车趟航的措施,导致船舶丧失舵效过早。二是措施不果断,当发现船首出现右偏且左满舵无法克服的时候犹豫不决,没有及早命令大船动车以增加舵效克服右偏,导致船首冲出航道;当船首触浅滩反弹的时候,在不明情况下盲目动车转向,导致船舶整体搁浅。三是进港时机选择不合适,船长选择急涨流时段进港,且船舶吃水较大,航道中受横流影响非常明显,增大了操纵难度。四是过分追求经济利益,该轮开始申请引航员,后来又不申请,后来又申请引航员,最后决定不申请,犹豫不决也说明船长对能否自靠进港把握不是很大,但是考虑经济利益,决定不申请引航员。另外,为节省拖轮作业时间,减少费用,船长带拖轮较晚,如果提早带好拖轮,当船舶出现向右偏转时,通过拖轮协助,极有可能避免事故的发生。

当落潮流进港时,船舶行至108#浮筒之前,流向和流压也是相对稳定的,当船舶行至108#110#浮筒之间时,受防波堤工程的影响,水流叠加,流速增大,船舶向下偏移明显,且船首所受流压要小于船尾所受流压(可以从下图中发现,108#浮筒附近水流矢量线密集,110#浮筒附近水流矢量线相对稀疏),转船力矩增大,船舶易出现左偏趋势,尤其在船速较慢、舵效较差的情况下,有时用满舵难以克服。

       落潮流防波堤口门附近流场示意图

事故案例一中,A轮船况良好,车、舵正常,航道清爽,白天,能见度良好,北风2级,浪高0.8米。从船舶轨迹来看,在行驶至105#106#浮筒的时候已经减速至6节,船舶整体处于航道中心线偏下流一侧,但是船长认为稍微偏点也没有什么太大影响,没有及时调整船位。当船舶行驶至107#108#浮筒的时候,离浮筒只有80米,船长向左调整了几度,由于船速较慢,效果并不明显,当接近109#110#浮筒时候,流速增大,船舶出现大幅度左转趋势,船尾向绿浮筒偏移并挂住浮筒链,为保护螺旋桨,船舶停车,造成了紧张局面。

笔者认为造成此次事故的最主要原因也是船长对防波堤建成后水流的变化不了解,思想上没有引起足够的重视。航道前段受落流流压较小,当发现船位偏下流一侧时,也没有采取相应措施,及时调整流压角,造成船舶整体离航道边线越来越近,以至于挂碰浮筒,险些造成碰撞防波堤的重大事故。

6几点建议

日照港石臼港区防波堤建成后,附近水流发生了明显变化,操纵不慎,容易发生紧张局面和事故。笔者长期从事引航工作,对防波堤附近水流的变化相对熟悉,针对船舶尤其是吃水超过12米的自靠船舶,提出以下几点建议供参考。

6.1进港时机。根据实测,石臼港区涨潮流的最大流速出现的时间大约在高潮前2小时左右;落潮流的最大流速出现在高潮后大约3.5小时左右,重载船舶尤其是吃水超过12米的重载船舶尽量避免在最急流的时候通过防波堤口门。所以,船长应选择好进港的时机,个人认为重载大船进港时潮差以每小时不超过80cm为宜。

6.2船位。涨潮流时,船舶行至防波堤附近时容易出现船首向右旋转、难以把定的现象;落潮流时,船舶行至110#浮筒容易出现船首向左旋转、难以把定的现象。所以船舶应提早调整好船位,航道初始段抢好上流,使船位在航道中心线偏上流位置。当涨流过防波堤之前,调整好航向,使船位处于航道中间即可,即使船首向右旋转,还有时间和距离来克服,如果船位抢的太偏上,一旦船首右转,就偏离航道。落潮流进港同样如此,船舶行至110#之前,提早向右调整航向,并提醒舵工,如果用满舵不能把定时,及早增加主机转数以增大舵效,使船位保持在航道中间即可。

另外,落潮流时船舶正横防波堤时,受旋回流影响,也会出现船首左偏的趋势,但是程度不如涨潮流时明显,船方也不能大意。

6.3船速。很多自靠船舶尤其靠泊西港11-13泊位的船舶担心泊位离防波堤距离近,停车趟航距离短,有时在船舶没有完全进入防波堤的时候就采取大船停车的措施。从笔者长期引领重载船舶进港的经验来看,建议重载船舶进入防波堤的时候,速度不要低于6节(超大型船舶一般在高平潮时段过防波堤,流压较小,速度可以再慢一些),稍高的航速既可以缩短经过防波堤的时间,又能保持一定的舵效,在船舶整体进入防波堤并且航向稳定住后,可以采取停车、拖轮协助减速等措施,完全能够在进入港池前将船速控制在合理的范围内。船速太低,舵效丧失的早,且船舶整体经过防波堤的时间拉长,受流作用力明显,反而给操纵船舶带来被动。

6.4拖轮。很多自靠船舶为节省拖轮作业时间,提高经济效益,都选择进入防波堤后再带拖轮。两个事故案例中,如果拖轮早一些带好,极有可能避免了事故的发生。建议船方在109#浮筒之前就将协作拖轮带好,一旦船舶出现操纵困难,可以通过拖轮来协助,很大程度上能够避免事故的发生。

6.5申请引航。安全永远放在任何事情的第一位,在安全的前提下,才能去追求经济效益。当船长发现对港区的通航环境、水文气象等不熟悉或对自引船舶进港安全把握不大的时候,应果断申请引航,不要存在侥幸心理,盲干蛮干。事故案例二中,船方就是在申请引航和不申请引航之间徘徊多次,事实上,船长仅是第二次自引靠泊日照港石臼港区,上一次自引靠泊的时候,防波堤还没有正式建成,且船舶尺度小,操纵灵活。

7结束语

安全是永恒的主题。随着港口的建设,港区内的水流势必发生变化,给船舶操纵带来新的挑战。只有不断地提高操纵船舶的技术,及时搜集、了解相关资料,才能确保船舶的安全。

【参考文献】

1】龚雪根 陆志材 船舶操纵  人民交通出版社  2006.8

2】交通部天津水运工程科学研究院  日照港石臼港区防波堤工程潮流数学模型研究报告  2007.8

 

标注:本论文已发表于《港口经济》2015年第3期(总第139期)

 



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