楊炳棟

（黃驊港引航站　河北 滄州　061113）

黃驊港冬季海冰災(zāi)害防抗措施

楊炳棟

（黃驊港引航站河北 滄州061113）

海冰大大減緩了船舶靠離泊以及航道航行的速度，影響了港口生產(chǎn)和通航效率。海冰可能會(huì)損壞船體、螺旋槳和舵，導(dǎo)致全船失電、主機(jī)失控，甚至導(dǎo)致擱淺、碰撞等事故的發(fā)生。采取拖輪破冰、拖輪護(hù)航協(xié)助、使用內(nèi)循環(huán)、D G PS設(shè)備導(dǎo)航、合理安排進(jìn)出港順序等有效的防抗冰措施，可以減少海冰帶來(lái)的危害。

黃驊港；海冰災(zāi)害；防冰措施

一、黃驊港發(fā)展概況

黃驊港是我國(guó)重要的能源輸出港，2015年完成貨物吞吐量1.7億噸，集裝箱吞吐量50萬(wàn)TEU。黃驊港有神華煤炭港區(qū)和綜合港區(qū)兩個(gè)主港區(qū)，神華煤炭港區(qū)2001年開(kāi)港，綜合港區(qū)2010年開(kāi)港。兩港區(qū)現(xiàn)共有萬(wàn)噸級(jí)以上生產(chǎn)泊位33個(gè)，各自擁有獨(dú)立的航道和掩護(hù)水域，神華煤炭港區(qū)貨物以煤炭為主，綜合港區(qū)以礦石和集裝箱為主。

1.航道情況

神華煤炭港區(qū)航道中線與綜合港航道中線距離為3600米，兩條航道都是人工航道。神華煤炭港區(qū)的航道是5萬(wàn)噸級(jí)有條件雙向通航航道，全長(zhǎng)約為24海里，自新口門至最里面的100泊位前沿，距離約為8海里。綜合港區(qū)的航道是20萬(wàn)噸級(jí)單向通航航道，全長(zhǎng)約為33海里，自口門至最里面的冀海碼頭前沿，距離約為9海里。

2.防波堤

神華煤炭港區(qū)一期工程建設(shè)的防波堤呈環(huán)抱式，南、北防波堤共長(zhǎng)約11公里，南、北防波堤外端至老口門處，寬度約為600米。2004年開(kāi)始的航道整治工程，新建南、北防沙堤總長(zhǎng)21.6公里，新口門寬度約為1000米。綜合港區(qū)防波堤呈環(huán)抱式，全長(zhǎng)約為23公里，綜合港區(qū)防波堤口門寬度約為960米。

3.水文氣象

黃驊港是大風(fēng)較多的港口，強(qiáng)風(fēng)向?yàn)镋NE，次強(qiáng)風(fēng)向?yàn)镹E。黃驊港海域?qū)儆诓灰?guī)則半日潮，張潮流向?yàn)?90°、流速1.4kn；落潮流向?yàn)?5°、流速1kn。兩個(gè)港區(qū)的防波堤口門附近，由于受到防波堤阻擋的作用，防波堤口門處的流向與航道的夾角較大，流速較快，在潮差大于2米的初漲階段，流速可達(dá)2節(jié)以上。

二、黃驊港冰情概況

黃驊港是全球緯度最低的季節(jié)性結(jié)冰海域之一，冬季寒潮侵襲時(shí)容易形成較大范圍的冰區(qū)，嚴(yán)重影響船舶通航安全和港口生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)效率。黃驊港初冰日在12月上旬，以冰皮、尼羅冰、蓮葉冰為主，不影響船舶航行和靠離泊，但當(dāng)冰量較多時(shí)，冰絮容易堵塞海底門，造成主機(jī)高溫。盛冰日在12月下旬，融冰日在2月下旬。在盛冰期，以灰冰和灰白冰為主，由于船舶航行和海浪的作用，使海冰疊加起來(lái)，某些區(qū)域疊加厚度可達(dá)30厘米左右，嚴(yán)重影響船舶航行和靠泊作業(yè)。

黃驊港水域每年的冰情差別較大，2015年為最輕的1級(jí)，2013、2014為1.5級(jí)。2009年冰情最為嚴(yán)重，達(dá)到了4級(jí)，在當(dāng)年的海冰災(zāi)害中，黃驊港24海里長(zhǎng)的人工航道有20多海里被浮冰覆蓋，冰層平均厚度在15-30厘米，最厚冰層達(dá)到半米多；港池浮冰厚30-40厘米，最厚疊冰處達(dá)到1米以上。

三、黃驊港海冰災(zāi)害的形成原因

1.海水鹽度偏低

河流入海和大面積曬鹽造成了黃驊港水域海水鹽度偏低。黃驊港位于河北、山東兩省交界處，漳衛(wèi)新河（山東省境內(nèi)）與宣惠河（河北省境內(nèi)）交匯的大口河、南排河、北排河、獨(dú)流減河、子牙新河等多條河流在黃驊港水域入海，淡水的匯入，降低了海水鹽度。黃驊港地區(qū)周邊有大量的鹽場(chǎng)，曬鹽會(huì)使海水的鹽分析出，降低海水的鹽度。海水的冰點(diǎn)與海水鹽度成線性關(guān)系，鹽度越低冰點(diǎn)越高，黃驊港水域海水鹽度偏低，所以海水更容易結(jié)冰。

2.灘寬水淺

老黃河口埕北海區(qū)在黃驊港水域，由黃河水搬運(yùn)的泥沙，受到潮水的頂推、沖刷形成了“灘寬水淺”的地形。黃驊港水域海底坡度非常平緩，水深很淺，從不受潮水侵蝕的岸邊到5米等深線，距離約為15海里。淺水使海水與寒冷空氣接觸面大，寒潮來(lái)襲時(shí)海水降溫快，由于水體保溫效果比深水海域差，所以海水結(jié)冰快，可迅速發(fā)展形成較大范圍的沿岸冰區(qū)。

3.風(fēng)向、地理位置和環(huán)抱掩護(hù)水域形狀的影響

黃驊港冬季多出現(xiàn)持續(xù)的偏北風(fēng)，無(wú)風(fēng)日很少，寒潮對(duì)海冰發(fā)展影響很大。寒潮大風(fēng)天氣每年約發(fā)生十多次，時(shí)間一般在11月份至次年3月份，主要集中在12月份至次年2月份，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的寒潮大風(fēng)平均每月2～3次。寒潮來(lái)襲時(shí)，隨著氣溫的急劇下降，風(fēng)力一般為7～8級(jí)，最大可達(dá)10級(jí)以上，強(qiáng)風(fēng)向?yàn)镋NE，次強(qiáng)風(fēng)向?yàn)镹E。近年來(lái)隨著氣候的異常變化，寒潮發(fā)生的頻率也有所增加。黃驊港處于渤海灣的西南沿岸，受冬季常風(fēng)向影響和寒潮大風(fēng)影響時(shí)都處于下風(fēng)，渤海灣的海冰在風(fēng)力的作用下漂入黃驊港水域，形成大面積的冰區(qū)。

神華煤炭港區(qū)的防沙堤和防波堤，形成了葫蘆形狀的兩個(gè)內(nèi)寬外窄的掩護(hù)水域（見(jiàn)圖1）。在8海里長(zhǎng)的葫蘆形掩護(hù)水域，老防波堤口門的寬度僅約為600米，新防波堤口門的寬度僅約為1000米。綜合港區(qū)的防波堤，形成了口袋形狀的掩護(hù)水域。在9海里長(zhǎng)的口袋形掩護(hù)水域，防波堤口門的寬度僅約為960米。神華煤炭港區(qū)和綜合港區(qū)的兩個(gè)掩護(hù)水域的防波堤口門都處于冬季強(qiáng)風(fēng)向和次強(qiáng)風(fēng)向的上風(fēng)位置，在ENE或NE的大風(fēng)作用下，伴著潮水，大量海冰涌入掩護(hù)水域。海冰進(jìn)入防波堤口就像鉆進(jìn)葫蘆和口袋里一樣，進(jìn)來(lái)的多出去的少，直到填滿了整個(gè)防波堤內(nèi)的航道水域和港池。涌進(jìn)來(lái)的海冰，在風(fēng)力和潮水的作用下越積越厚，隨著氣溫的降低，層層疊疊凍在一起，形成了面積大、冰層厚的疊冰區(qū)。

圖1　神華煤炭港區(qū)和綜合港區(qū)的掩護(hù)水域

四、海冰對(duì)港口生產(chǎn)和船舶的危害

1.海冰對(duì)燈浮破壞嚴(yán)重

海冰在大風(fēng)、水流的作用下移動(dòng)，就會(huì)形成流冰，流冰會(huì)將燈浮壓到浮冰之下，刮掉燈浮的油漆、頂端燈器和標(biāo)識(shí)物，使燈浮失去導(dǎo)航定位的效能。在冰區(qū)，許多燈浮都會(huì)被壓在冰下，燈浮的油漆、頂端燈器和標(biāo)識(shí)物幾乎都會(huì)被刮掉。有少數(shù)燈浮，還會(huì)在大塊流冰的強(qiáng)大作用力下，整體移位、斷鏈漂失，成為礙航物。整體移位到航道中的燈浮，如果被流冰壓在冰下無(wú)法被發(fā)現(xiàn)時(shí)，就有可能與船舶發(fā)生碰撞。冰期燈浮損壞率很大，在2009-2010年度的冬季，燈浮壞損率高達(dá)90%。

2.海冰對(duì)船速的影響

冰區(qū)海冰層疊聚集，尤其是在口門附近的厚冰區(qū)，船舶航行困難，經(jīng)常會(huì)使船速急劇下降。如浮冰過(guò)厚船舶無(wú)法破冰前行，與浮冰的相對(duì)速度變?yōu)榱銜r(shí)，就形成了冰困局面。漲落潮時(shí)，流冰在口門強(qiáng)流和防波堤約束力的作用下，幾乎與航道垂直運(yùn)動(dòng)，船舶航行至此遇到流冰，如果降速太大或者形成冰困，就有碰撞燈浮、擱淺、甚至觸碰防波堤的危險(xiǎn)。

3.海冰對(duì)船舶的影響

當(dāng)主機(jī)循環(huán)水使用外循環(huán)時(shí)，海冰極容易堵塞海底門，造成主機(jī)高溫停車、船舶失控，嚴(yán)重的還會(huì)造成全船失電。遇到厚冰區(qū)，船舶降速嚴(yán)重時(shí)，容易造成主機(jī)負(fù)荷突然增大，損壞船舶主機(jī)。船舶在冰區(qū)中航行，冰體與船體的撞擊會(huì)刮掉油漆、鋅塊，刮傷船殼；船舶與大塊硬冰猛烈的撞擊力還會(huì)造成局部船體受損；海冰也有可能損壞螺旋槳和舵，尤其是在壓載狀態(tài)下。

5.海冰對(duì)靠離泊的影響

大量海冰在港池聚集，對(duì)船舶靠離碼頭影響比較大，進(jìn)港船難于靠攏碼頭，出港船難于調(diào)頭轉(zhuǎn)向，船舶靠離碼頭速度明顯要慢很多，有時(shí)候還會(huì)出現(xiàn)自引船靠不上碼頭而臨時(shí)申請(qǐng)引航員重靠的情況，這些都嚴(yán)重影響了冰期港口生產(chǎn)的運(yùn)營(yíng)效率。另外，拖輪作業(yè)時(shí)如被大船擠到厚冰區(qū)，會(huì)難于控制，嚴(yán)重的有被擠翻的危險(xiǎn)。

6.海冰對(duì)通航的影響

冰期進(jìn)出港航行極易導(dǎo)致險(xiǎn)情高發(fā)，據(jù)黃驊港引航站統(tǒng)計(jì)，在2009年的海冰災(zāi)害中，引航員共計(jì)排除主機(jī)短時(shí)停車、冰困的險(xiǎn)情60余起；執(zhí)行因主機(jī)失控、全船失電，必須拖航的搶險(xiǎn)任務(wù)20余次。海冰減慢了船舶通過(guò)航道速度的同時(shí)，還會(huì)因?yàn)槠湟l(fā)的險(xiǎn)情，而使航道被迫暫時(shí)關(guān)閉，這些都嚴(yán)重影響了港口的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)效率。

五、冰期防冰、抗冰的措施

（1）破冰。對(duì)于港池內(nèi)的海冰，可派拖輪不定時(shí)破冰，并在靠泊時(shí)集中破冰，保證港池、碼頭前沿不出現(xiàn)大塊兒冰體。航道上的海冰對(duì)航行有影響時(shí)，可派拖輪在口門處破冰，冰情嚴(yán)重時(shí)，還要增派拖輪在航道上的厚冰區(qū)實(shí)行24小時(shí)往返破冰，保證船舶航行安全。（2）護(hù)航。船舶進(jìn)出港時(shí)，派拖輪在口門附近流冰最重的區(qū)域護(hù)航，逐一協(xié)助航行困難的船舶；在船舶發(fā)生冰困時(shí)要進(jìn)行破冰協(xié)助，必要時(shí)頂推大船船尾增加動(dòng)力。（3）優(yōu)化進(jìn)出港順序。多艘船舶進(jìn)出港時(shí)，要合理調(diào)整前后順序，破冰能力強(qiáng)、主機(jī)功率大、船況好的船舶應(yīng)排在前面，小型船排在后面穿插排序；小船在大船后的航行間距要適當(dāng)縮小，大船在小船后的航行間距要適當(dāng)增大，要密切注意前船的速度變化，船舶靠泊時(shí)，要按泊位順序，由里向外依次靠泊。（4）使用DGPS導(dǎo)航。冰區(qū)燈浮被破壞時(shí)將失去導(dǎo)航作用，而岸上導(dǎo)標(biāo)因作用距離有限等原因，很少能起到導(dǎo)航的作用，所以要使用DGPS導(dǎo)航設(shè)備才可以獲取精確的船位，確保進(jìn)出港船舶的安全。DGPS導(dǎo)航設(shè)備的海圖要及時(shí)更新，在確保設(shè)備工作正常后，再進(jìn)行船舶進(jìn)出港操作，船舶上下線時(shí)要遠(yuǎn)離燈浮位置。（5）主機(jī)循環(huán)水的選擇。船舶主機(jī)冷卻系統(tǒng)應(yīng)使用內(nèi)循環(huán)，如果沒(méi)有內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，海底閥應(yīng)改為低位，并試驗(yàn)各海底閥箱的蒸氣或壓縮空氣沖冰閥，清理各海水進(jìn)口濾器，保證拆裝迅速，備齊工具，隨時(shí)準(zhǔn)備拆開(kāi)濾器清除冰塊。（6）調(diào)整船舶吃水?？沾M(jìn)出港前要保證有適當(dāng)吃水差，要盡量使螺旋槳沒(méi)在水面以下，以此保護(hù)螺旋槳和舵，提高螺旋槳的推進(jìn)效率，提供更大的破冰動(dòng)力。（7）確保船舶設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。船舶進(jìn)入冰區(qū)前，要保證主機(jī)、輔機(jī)、舵機(jī)、錨機(jī)、纜機(jī)都正常可靠，鍋爐和加溫設(shè)備，應(yīng)徹底檢修，保持其正常狀態(tài)，并準(zhǔn)備必要的備件。船舶要做好防冰措施，做好應(yīng)急堵漏準(zhǔn)備。

責(zé)任編輯：張明