趙 峰

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我國(guó)擁有發(fā)展海上風(fēng)電的天然優(yōu)勢(shì)，海岸線長(zhǎng)達(dá)18 000 km，可利用海域面積逾3 000 000 km2，海上風(fēng)電可發(fā)展區(qū)域主要集中在我國(guó)東部沿海地區(qū)。大力發(fā)展海上風(fēng)電，不僅可以滿足東部用電需求，且陸、海風(fēng)電相結(jié)合，更會(huì)加快我國(guó)綠色發(fā)電的步伐[1-4]。更重要的是，海上風(fēng)電是我國(guó)“一帶一路”倡議及“十三五”新能源規(guī)劃的重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)，是推動(dòng)沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)能源轉(zhuǎn)型的重要手段。

1 工程概況

江蘇龍?jiān)词Y家沙300 MW海上風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目（下稱“蔣家沙項(xiàng)目”）位于江蘇省省管區(qū)內(nèi)的蔣家沙，風(fēng)電場(chǎng)中心離岸距離17 km，海底高程－11～1 m，局部有溝槽。風(fēng)電場(chǎng)形狀呈不規(guī)則多邊形，東西長(zhǎng)約為22 km，南北寬約為7 km，規(guī)劃面積100 km2。

本工程總裝機(jī)規(guī)模為300 MW，布置75臺(tái)單機(jī)容量4.0 MW的風(fēng)電機(jī)組（圖1）。

圖1 工程場(chǎng)區(qū)平面

本風(fēng)電場(chǎng)配套建設(shè)1座220 kV升壓變電站，以2根220 kV海纜線路送出，再轉(zhuǎn)架空線后就近接入電網(wǎng)系統(tǒng)。風(fēng)電場(chǎng)電能送出推薦方案采用220 kV海上升壓站—陸上集控中心形式。

風(fēng)電場(chǎng)220 kV海上升壓站至陸上集控中心的220 kV海纜線路，采用2根3×500 mm2三芯220 kV海纜傳送300 MW海上風(fēng)電場(chǎng)容量，220 kV海纜登陸點(diǎn)位于海安外側(cè)海堤。

2 影響海上風(fēng)電場(chǎng)移船安全的主要因素

2.1 氣象

根據(jù)如東氣象站多年長(zhǎng)期觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，多年平均氣溫為15.4 ℃，多年平均氣壓為101.58 kPa，多年平均水汽壓為1.60 kPa，多年平均相對(duì)濕度79%，多年平均空氣密度為1.223 kg/m3。實(shí)測(cè)最大風(fēng)速為20.0 m/s，相應(yīng)風(fēng)向?yàn)镋SE，出現(xiàn)在1983年6月3日；實(shí)測(cè)極大風(fēng)速為31.5 m/s，相應(yīng)風(fēng)向?yàn)閃，出現(xiàn)在2000年5月12日。氣象站多年平均雷暴天數(shù)為30.8 d，多年平均暴雨天數(shù)為3.0 d，多年平均大風(fēng)天數(shù)為8.7 d，多年平均冰雹天數(shù)為0.3 d。

大數(shù)據(jù)時(shí)代，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)既反映平均狀況，也反映極端情況，依靠著數(shù)據(jù)的支撐為海上移船安全提供保證。氣象的變化因?yàn)椴粩嗟赜^測(cè)記錄，是一種穩(wěn)定且準(zhǔn)確率較高的數(shù)據(jù)，可以在惡劣天氣來(lái)臨前就先安排船只退場(chǎng)，避免損失。但是大部分極端天氣卻又是局部性的，極難預(yù)測(cè)，這種小概率發(fā)生的事件，對(duì)于追求本質(zhì)安全來(lái)說(shuō)卻是必須要考慮的。

2.2 風(fēng)況

根據(jù)收集到的參證氣象站資料，如東氣象站1959—2003年多年平均風(fēng)速為3.50 m/s，其中1959—1969年多年平均風(fēng)速為4.05 m/s，1970—1997年多年平均風(fēng)速為3.27 m/s，1998—2003年多年平均風(fēng)速為3.53 m/s，改為自動(dòng)站測(cè)風(fēng)后，2003—2010年平均風(fēng)速為3.03 m/s。從歷年年平均風(fēng)速看，風(fēng)速變化范圍較大，這就造成工程船舶施工易受風(fēng)況影響，特別是臺(tái)風(fēng)或季后風(fēng)影響。蔣家沙項(xiàng)目所采用的施工船是無(wú)動(dòng)力船舶，移船過(guò)程中需要錨艇和拖輪的協(xié)同配合，移船工作比起動(dòng)力船要更加的繁瑣。風(fēng)速范圍較大導(dǎo)致施工移船的頻率相對(duì)較高，如果不及時(shí)采取有效措施加以控制和消除，就有可能發(fā)生人員傷亡和船機(jī)損毀事故。

2.3 潮汐

水尺觀測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)自國(guó)家高程基準(zhǔn)點(diǎn)（等級(jí)不低于四等）進(jìn)行高精度水準(zhǔn)引測(cè)得到。對(duì)專用潮位站2014年1月—12月逐時(shí)潮位資料進(jìn)行調(diào)和分析計(jì)算，并結(jié)合周邊其他驗(yàn)潮站的已有資料進(jìn)行綜合分析后得知，該站的平均海平面位于1985國(guó)家高程基準(zhǔn)以上0.30 m，理論深度基準(zhǔn)面位于平均海平面以下3.86 m（圖2）。

圖2 工程海域基面關(guān)系示意

目前國(guó)內(nèi)規(guī)?；_發(fā)的海上風(fēng)電場(chǎng)，均在平均水深不足5 m的潮間帶。潮間帶的特點(diǎn)：沿海灘涂地是似海非海、似路非路的特定區(qū)域，是介于高潮線與低潮線之間的地帶，也就是從海水漲至最高時(shí)所淹沒(méi)的地方開始至潮水退到最低時(shí)露出水面的范圍，也稱為潮間帶或海涂。江蘇沿海灘涂屬于淤泥質(zhì)型海岸，主要是由細(xì)顆粒的淤泥組成，灘面地耐力承載力很小，常規(guī)施工機(jī)械、運(yùn)輸設(shè)備根本無(wú)法直接進(jìn)入，經(jīng)過(guò)過(guò)往幾年國(guó)內(nèi)率先進(jìn)入風(fēng)電領(lǐng)域的行業(yè)專家對(duì)潮間帶風(fēng)電場(chǎng)施工工藝的摸索與改進(jìn)，創(chuàng)造了漲潮時(shí)可以用船運(yùn)輸設(shè)備及施工船只移船、進(jìn)出場(chǎng)，落潮時(shí)坐灘施工的施工手段。這就需要密切關(guān)注潮位潮高的變化，在高平潮施工的時(shí)候，移船過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)中的風(fēng)機(jī)葉片擊打到施工船體的事故，在退潮時(shí)，因?yàn)槭┕ご俺运^深，移船不及時(shí)可能會(huì)發(fā)生船舶擱淺的情況，不僅會(huì)影響后續(xù)施工，還可能造成設(shè)備修復(fù)、風(fēng)機(jī)葉片修復(fù)的損失。

2.4 波浪

如東監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)顯示該站全年有效波高平均值為0.56 m，最大波高最大值為3.89 m，周期平均值為2.80 s，最大值為6.00 s。從有效波高平均值看，總體較小，在0.44～0.87 m之間。從最大波的最大值看，8月份出現(xiàn)全年最大值3.89 m，發(fā)生時(shí)間為2012年8月28日09：00。周期的平均值和最大值各月變化均不大，分別在2.60～3.30 s和4.50～6.00 s之間。該站全年以小浪為主，出現(xiàn)頻率共占50.29%；其次為輕浪，出現(xiàn)頻率為45.38%；大浪出現(xiàn)頻率很小，僅占0.01%。

蔣家沙所屬海域常年以小到輕浪為主。船舶施工技術(shù)的日趨完善和施工海域區(qū)段施工期間的封鎖，使施工移船的風(fēng)險(xiǎn)變小很多，但大風(fēng)浪對(duì)于船舶的影響仍然是主要危害之一。蔣家沙項(xiàng)目所使用的建基3001施工船舶，總長(zhǎng)63.3 m，寬22 m，型深4.5 m，滿載排水量2 813 t，空載吃水2.32 m。對(duì)于一般風(fēng)況變化，可選擇原地拋錨抗風(fēng)，但是因風(fēng)況變化造成的波浪增大或者涌浪情況，極易造成錨鋼絲斷裂、走錨等現(xiàn)象，造成撞船或者撞擊風(fēng)機(jī)導(dǎo)致人員和財(cái)產(chǎn)損失。

2.5 海流

蔣家沙項(xiàng)目建基3001移船主要采取拖輪拖帶或綁拖2種方式，到預(yù)定路由拋錨停泊。因地處潮間帶的原因，必須在每天2次漲潮退潮之間完成移船工作方能繼續(xù)開展后續(xù)的施工。漲落潮時(shí)，流速增大；正橫方向來(lái)流，由于船舶橫截面受水流沖擊最大，將導(dǎo)致船舶橫向漂移更為明顯；反之，首尾方向來(lái)流，船舶受水流沖擊力較小；因此，為防止船舶出現(xiàn)錨鋼絲斷裂或走錨現(xiàn)象，宜采取船舶首尾頂流，并在迎水流側(cè)加拋錨的措施。

2.6 泥沙

水體的含沙量變化受制于地形、潮流、徑流、波浪、水深、風(fēng)速和底質(zhì)等諸多因素，不同海域的含沙量有較明顯的變化。蔣家沙施工區(qū)段地處潮間帶，懸浮海中的泥沙常年堆積產(chǎn)生淤泥，移船過(guò)程稍有不慎，或水深估計(jì)不足就易發(fā)生船只擱淺，特別是大風(fēng)過(guò)后，航道水深可能會(huì)有較大變化，淤泥較高的區(qū)段也會(huì)隨之發(fā)生變化。擱淺不僅耽誤工期，遭遇極端天氣也不能及時(shí)退場(chǎng)，更嚴(yán)重的是泥沙松軟導(dǎo)致擱淺的船只受力不均，發(fā)生船體斷裂的情況。

3 安全保障

3.1 成立水上施工作業(yè)調(diào)度指揮中心

以蔣家沙項(xiàng)目為例，蔣家沙項(xiàng)目部及其余施工方會(huì)同業(yè)主，成立水上施工作業(yè)調(diào)度指揮中心，根據(jù)施工進(jìn)度要求，負(fù)責(zé)船舶統(tǒng)一調(diào)度和管理，所有船舶服從調(diào)度員及業(yè)主的統(tǒng)一指揮，調(diào)度指揮中心的職責(zé)包括：

1）調(diào)控船舶交通流，通過(guò)一定的信息公告和交通管制方式，提醒周圍船只在施工期間于施工區(qū)域外繞行，禁止直接從施工區(qū)域駛過(guò)。

2）根據(jù)工程施工進(jìn)展和周圍環(huán)境的變化，規(guī)劃各類船舶進(jìn)出施工區(qū)域的航線，各施工方統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，制訂和調(diào)整施工水域的航行避讓、錨泊等規(guī)定，避免各施工方船舶隨意航行、停泊而威脅到工程或其他船舶安全。各施工方船隊(duì)?wèi)?yīng)確定領(lǐng)航船，并在航行中增加人員瞭望。如東項(xiàng)目施工區(qū)段就曾發(fā)生過(guò)施工方船隊(duì)與風(fēng)機(jī)碰撞事件，某船隊(duì)接到調(diào)度中心大風(fēng)通知前往避風(fēng)途中，由于當(dāng)時(shí)海上大霧能見(jiàn)度差，船隊(duì)之中未具體確定哪艘船為領(lǐng)航船只，致使意見(jiàn)難統(tǒng)一、命令執(zhí)行延誤，在穿越2座風(fēng)機(jī)時(shí)，對(duì)風(fēng)況、海浪估計(jì)不足，造成風(fēng)機(jī)2片葉片擊打到船體而損壞。

3）根據(jù)值班拖輪反饋的信息，在船舶及人員發(fā)生緊急情況時(shí)，指揮協(xié)調(diào)搶救力量趕赴第一現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行搶救。

4）收集天氣水文預(yù)報(bào)、航行和航海通告、臺(tái)風(fēng)預(yù)警，及時(shí)監(jiān)測(cè)掌握氣象信息、潮汐時(shí)間表、海圖圖書資料，施工區(qū)域淤泥分布資料、波浪、流速情況等重要信息，及時(shí)與施工船舶溝通聯(lián)系。

5）調(diào)度指揮中心在下達(dá)包括進(jìn)出場(chǎng)、移船等任務(wù)指令時(shí)，應(yīng)根據(jù)船舶類型、技術(shù)性能、施工水域環(huán)境等，合理調(diào)度使用，并同時(shí)下達(dá)安全生產(chǎn)注意事項(xiàng)。

3.2 應(yīng)對(duì)影響海上風(fēng)電場(chǎng)移船安全的對(duì)策

3.2.1 應(yīng)對(duì)氣象、風(fēng)況、潮汐、波浪影響的對(duì)策

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平的提升，各種高科技設(shè)備監(jiān)測(cè)手段代替了以往人工依靠經(jīng)驗(yàn)判斷各種氣象、風(fēng)況、潮汐規(guī)律的問(wèn)題，并不斷通過(guò)監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)得出數(shù)據(jù)，譬如：電子海圖、AIS、GPS、數(shù)字風(fēng)速儀等儀器使海上施工船舶能在相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境下進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，并在惡劣條件來(lái)臨前及時(shí)撤場(chǎng)。

蔣家沙項(xiàng)目協(xié)同各施工方及業(yè)主成立的水上施工作業(yè)調(diào)度指揮中心，及時(shí)收集各監(jiān)測(cè)站給予的氣象、風(fēng)況、潮汐、波浪等信息，并及時(shí)與施工船舶溝通聯(lián)系，在施工移船過(guò)程中根據(jù)建基3001的船體高度、寬度、吃水深度制訂合理的施工計(jì)劃，避開潛在的擱淺、高潮位風(fēng)機(jī)擊打到船體等風(fēng)險(xiǎn)。調(diào)度指揮中心同時(shí)會(huì)針對(duì)氣象、風(fēng)況、波浪監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，在大風(fēng)浪、極端天氣來(lái)臨前通過(guò)船舶自帶的甚高頻設(shè)備、移動(dòng)電話或微信等網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)播報(bào)大風(fēng)、大浪、極端天氣預(yù)警，并通過(guò)調(diào)度指揮中心的安排，及時(shí)撤場(chǎng)，保障海上風(fēng)電場(chǎng)施工、移船的安全。

3.2.2 應(yīng)對(duì)海流影響的對(duì)策

建基3001施工船舶屬于無(wú)動(dòng)力船舶，移船需要拖輪的協(xié)助，移船過(guò)程中不僅要保持船體始終在施工規(guī)劃的路由線路上，還要克服橫流，不斷修正拖帶方向。為了始終把船舶控制在路由線路上，拖輪必須與被拖船保持聯(lián)系暢通，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)溝通，時(shí)刻注意船位的變化，一旦發(fā)生偏離應(yīng)盡早采取措施。拖帶無(wú)動(dòng)力船舶首先要合理運(yùn)用雷達(dá)、電子海圖和GPS/AIS自動(dòng)定位導(dǎo)航系統(tǒng)，其次要實(shí)時(shí)根據(jù)不同時(shí)段的流向、流速，不斷修正航向、合理預(yù)配流壓角，確保施工船舶始終保持在預(yù)定的路由上。

3.2.3 應(yīng)對(duì)泥沙影響的對(duì)策

波浪掀沙、潮流輸沙是泥沙運(yùn)動(dòng)的主要形式。一般天氣情況下，施工區(qū)域海域水體表層含沙量總體較少，大風(fēng)天施工海域含沙量明顯增大，大風(fēng)天氣條件的不同，海區(qū)水體表層含沙濃度差別較大，導(dǎo)致大風(fēng)過(guò)后，航道水深可能由于泥沙變化有較大變化。以蔣家沙項(xiàng)目附近海域船只為例，大風(fēng)過(guò)后，由于駕駛?cè)藛T對(duì)水域通航環(huán)境和水深、泥沙的估計(jì)不足，時(shí)有擱淺事故發(fā)生。過(guò)往船只的事故給項(xiàng)目部提供了警醒，在項(xiàng)目伊始，編制施工組織設(shè)計(jì)時(shí)，便將泥沙納入影響因素之一，制訂了應(yīng)對(duì)措施。包括及時(shí)查閱海圖圖書資料，及時(shí)收取航行警告和通告，成立的調(diào)度中心也會(huì)及時(shí)將掌握的航道淤泥資料告知正在移船的施工船只，以免發(fā)生擱淺事故，從而造成更大的損失。

3.2.4 險(xiǎn)情應(yīng)急對(duì)策

為保障施工移船的安全，項(xiàng)目部針對(duì)各種可能發(fā)生的意外險(xiǎn)情或事故制訂相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，應(yīng)急處置方案包括：人員落水應(yīng)急處置措施；船舶碰撞事故應(yīng)急處置措施；船舶擱淺應(yīng)急處置措施；船舶失控應(yīng)急處置措施；船舶有沉沒(méi)危險(xiǎn)時(shí)的應(yīng)急處置措施；船舶防臺(tái)、抗臺(tái)的應(yīng)急處置方案；極端氣候應(yīng)急預(yù)案等。

事故發(fā)生后，為盡量降低損失，需要充足而有效的應(yīng)急資源，應(yīng)急資源可分為狹義和廣義2種。狹義的應(yīng)急資源指為應(yīng)急救助提供所需的各種物資資源，廣義的應(yīng)急資源包括通信保障、醫(yī)療衛(wèi)生保障、物資保障、交通運(yùn)輸、人力資源、財(cái)力資源、信息資源、技術(shù)資源等。項(xiàng)目部針對(duì)施工可能發(fā)生的各種事故，統(tǒng)籌配備應(yīng)急物資，為移船過(guò)程中突發(fā)事故災(zāi)難應(yīng)急救助提供更好的應(yīng)急保障。

4 結(jié)語(yǔ)

海上風(fēng)電場(chǎng)施工移船的安全需要在統(tǒng)一指揮、各方協(xié)助、充分的準(zhǔn)備工作以及統(tǒng)籌協(xié)調(diào)等方面的保障前提下，方能圓滿完成。由于施工內(nèi)容、施工方案及所處的海域環(huán)境不同，具體的水上水下工程中移船安全的風(fēng)險(xiǎn)也不相同，以蔣家沙項(xiàng)目為例的海上風(fēng)電場(chǎng)移船安全保障分析可作參考。施工單位要結(jié)合工程實(shí)際，積極與業(yè)主單位、海事等主管機(jī)關(guān)溝通協(xié)商，建立完善的管理制度，最大限度地減少移船過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)。