天津臨港港務(wù)集團有限公司 翟征秋

一、航道概況及水文條件

1. 航道概況

天津港10萬t級大沽沙航道位于天津港南疆港區(qū)與大沽口港區(qū)之間，是經(jīng)人工開挖形成的天津港第二深水航道，現(xiàn)航道等級已達10萬t級，航道長32.5 km（里程2+0-34+5），底寬375 m，底標高-14.5 m（理基），邊坡1：5，在里程15+0處順時針旋轉(zhuǎn)17°。

2. 航道所在海域水文條件

長期統(tǒng)計資料顯示，大沽沙航道所在海區(qū)常風向為S向，次常風向為E向，出現(xiàn)頻率分別為9.89%、9.21%。強風向為E向，次強風向為ENE向，風力大于7級和風力等于7級的頻率分別為0.32%、0.11%。航道所在海區(qū)常浪向為ENE、E向，頻率分別為9.68%和9.53%，強浪向為ENE向，該向H4%＞1.5 m的波高頻率為1.35%。

根據(jù)實測水文全潮資料統(tǒng)計分析可知，本海區(qū)近岸受地形影響，落潮流速大于漲潮流速；近海潮流基本屬于往復流性質(zhì)且流向較為集中，漲潮流向WNW，落潮流向E-SE；本海域流速相對較小，平均流速小于0.3 m/s，屬弱流海區(qū)。

二、通航尺度研究

1. 設(shè)計代表船型

根據(jù)港區(qū)規(guī)劃，天津港10萬t級大沽沙航道設(shè)計代表船型尺度如表1所示。由于近中期大沽沙航道主要通航10萬t級以下的油船和散貨船，因此本文僅對油船和散貨船進行論述。

2. 船舶通航寬度標準

根據(jù)《海港總平面設(shè)計規(guī)范》（以下簡稱《規(guī)范》），航道有效寬度W由船舶航跡帶寬度A、船舶間富裕寬度b和船舶與航道底邊線間的富裕寬度c組成，如圖1所示。

表1 主要設(shè)計船型尺度m

圖1 航道有效寬度

根據(jù)《規(guī)范》，單、雙向航道的有效寬度可分別按照公式（1）和（2）計算。

其中，A為航跡帶寬度，指船舶以風流壓偏角在擬定航線擺動航行所占的水域?qū)挾?，可通過公式（3）計算。

其中：n為船舶漂移倍數(shù)，取值見表2；L為設(shè)計船長；B為設(shè)計船寬；γ為風流壓偏角（°），取值見表2。

船舶與航道底邊線間的富裕寬度（c）是指船舶在航道中以蛇行航跡前進時，航跡帶外側(cè)與邊坡底邊線的最小安全距離，該項富裕寬度可按表3取值。

表2 橫風≤7級漂移倍數(shù)和風流壓偏角γ值

表3 船舶與航道底邊線間的富裕寬度

在計算設(shè)計船型所需航道寬度時，其主要涉及船長與船寬之比（L/B）。筆者通過對大量船型數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析后得到所涉及船型尺度的長寬比如表4所示。

表4 研究船型的平均長寬比

3. 船舶單向通航

按照《規(guī)范》，在船速＞6 kn下考慮，由式（1）和表2、3可得出各類船型單向通航寬度如表5所示。由表5可知，在不同風流壓偏角下，10萬t級大沽沙航道可單向通航設(shè)計船舶的最大通航寬度如表6所示。通過表6與《規(guī)范》中船型資料對比可知，設(shè)計寬度為375 m的大沽沙航道可滿足所有設(shè)計船型單向通航對航道寬度的要求。

表5 設(shè)計代表船舶航跡帶寬度表

表6 設(shè)計代表船舶單向最大通航寬度表 m

4. 船舶雙向通航

按照《規(guī)范》，當風流壓偏角為3°、船速＞6 kn時，由式（2）和表2、3可得出各設(shè)計船型雙向通航寬度，如表7所示。由表7可知，當風流壓偏角為3°、船速＞6 kn、雙向通航時，設(shè)計寬度為375 m的大沽沙航道所允許通航的各船型組合最大寬度之和值如表8所示。

表7 γ=3°、航速＞6 kn時的雙向通航寬度

表8 γ=3°、航速＞6 kn時雙向通航允許通過的各船型最大寬度之和m

同理，可計算風流壓偏角為7°、船速＞6 kn和≤6 kn時，各設(shè)計船型雙向通航所需通航寬度分別如表9、10、11、12所示。

表9 γ=7°、航速＞6 kn時的各種船型組合雙向通航所需寬度值

表10 γ=7°、航速＞6 kn時雙向通航允許通過的各船型最大寬度m

表11 γ=7°、航速≤6 kn時的各種船型組合雙向通航所需寬度值

表12 γ=7°、航速≤6 kn時雙向通航允許通過的各船型最大寬度m

5. 組合船型雙向通航計算結(jié)果分析

根據(jù)實際情況可知，船舶在航道中航行所需航道寬度與當時的風流壓偏角、橫流流速、船舶航速有關(guān)。另外，根據(jù)潮流統(tǒng)計資料可知，天津港10萬t級大沽沙航道附近水域不利潮流的最大流速＜0.75 m/s，其與航道的夾角＜27°。根據(jù)船舶類型、船舶航速以及流壓差情況，分析可得天津港10萬t級大沽沙航道允許雙向通航的最大船型組合如下：

（1）當橫流流速≤0.25 m/s（γ=3°）、橫風≤7級、船速＞6 kn時，天津港10萬t級大沽沙航道允許雙向通航的各船型最大寬度值如表13所示。

表13 橫流流速≤0.25 m/s、橫風≤7級、船速＞6 kn時雙向通航允許通過的各船型最大寬度m

（2）當0.25 m/s＜橫流流速≤0.5 m/s（γ=7°）、橫風≤7級、船速＞6 kn時，允許雙向通航的各船型最大寬度值如表14所示。

表14 0.25 m/s＜橫流流速≤0.5 m/s、橫風≤7級、船速＞6 kn時雙向通航允許通過的各船型最大寬度m

（3）當0.25 m/s＜橫流流速≤0.5 m/s（γ=7°）、橫風≤7級、船速≤6 kn時，允許雙向通航的各船型最大寬度值如表15所示。

通過以上分析可知，設(shè)計寬度為375 m的天津港10萬t級大沽沙航道應(yīng)：

（1）能滿足10萬t級設(shè)計船型船舶在橫風≤7級、橫流流速≤0.25 m/s條件下雙向航行。雙向通航兩船船寬之和值如表13所示。

（2）能滿足10萬t級散貨船和10萬t級油船以及兩條10萬t級散貨船在橫風≤7級、橫流流速介于0.25～0.5 m/s、航速≤6 kn時的雙向通航。雙向通航兩船船寬之和值如表15所示。

（3）不能滿足10萬t級設(shè)計船型在橫風≤7級、橫流流速介于0.25～0.5 m/s、航速＞6 kn時的雙向通航要求。

表15 0.25 m/s＜橫流流速≤0.5 m/s、橫風≤7級、船速≤6 kn時雙向通航允許通過的各船型最大寬度m

三、結(jié) 論

根據(jù)2004—2005年潮流統(tǒng)計資料，10萬t級大沽沙航道水域不利潮流最大流速為0.53 m/s，該向與大沽沙航道軸線夾角為27°，此時橫向流速為0.24 m/s。另外，根據(jù)2008年附近水域潮流實測資料，不利潮流最大流速為0.75 m/s，該向與航道軸線夾角在20°以內(nèi)，此時橫向流速為0.257 m/s?？梢?，10萬t級大沽沙航道水域最大橫流流速一般不超過0.25 m/s。因此，在按照《海港總平面設(shè)計規(guī)范》計算單雙向通航所需航道寬度時可將值取為3°。由此可知，天津港10萬t級大沽沙航道在正常水文氣象條件下航道設(shè)計寬度為375 m可滿足10萬t級設(shè)計代表船型單雙向通航對航道寬度的要求。

[1]中交水運規(guī)劃設(shè)計院,中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計院.海港總平面設(shè)計規(guī)范(JTJ211-1999)[M].北京:人民交通出版社,1999.

[2]李邦川,周鋒.天津臨港10萬噸級航道通航標準研究[J].中國水運,2010(1):22-23.

[3]蘇志國.黃驊港200米航道船舶通航尺度研究[J].商情(財經(jīng)研究),2008(6):118.