李俊娜

(中鐵建港航局集團勘察設(shè)計院有限公司，廣東 廣州 511442)

隨著近年來航運的快速發(fā)展，運輸船舶日益大型化，大型船舶通過進出港航道的頻次越來越多。據(jù)統(tǒng)計，2017年湛江港進出港船舶為12 482艘次，其中20萬噸級以上船舶進出港為892艘次，日均2.67艘次。預(yù)測2030年20萬噸級以上船舶進出港為1 406艘次，日均4.20艘次[1]。

湛江港為綜合性港口，集商港、漁港、軍港等多功能為一體，往來商船、漁船和軍艦等船舶較多，且大型船舶均須乘潮靠、離泊，交會頻繁，通航環(huán)境復(fù)雜多變[2]。進港航道里程約64 km，大體上呈東西走向。在湛江港30萬噸級航段，龍騰航道0#浮至29#燈浮及33#燈浮至碼頭水域，15萬t以上的船舶只能單向航行，航行距離約為28 n mile(51 856 m)，以船舶平均航速 10 kn計算，需用時約3 h。

湛江港進港航道距離長，大型船舶進出港密度增加，且乘潮單向通航，大大壓縮了其余船舶通航時間，加之靠離泊時間集中在高平潮，造成船舶進出港時間不均衡，加劇航道通航緊張，大型和超大型船舶在航道上航行不可避免。在遭遇突發(fā)情況時，如臺風(fēng)來臨，大量船舶需要到灣外或其他地方防臺，短時間內(nèi)須疏散船舶出港；或處于國防需要的臨時管制船舶需要緊急撤離等，對于局部瞬時高密度船舶通航情況，亟需要航道具備完善的會船功能。自湛江港10萬～30萬噸級進港航道建設(shè)以來，尚未設(shè)置大型船舶會船區(qū)，一定程度上制約了經(jīng)濟發(fā)展，同時對于通航安全帶來了很大的壓力。因此，在湛江港30萬噸級航道改擴建工程中增設(shè)大型船舶會船區(qū)是非常必要的，將有利于保障30萬噸級船舶通暢航行同時兼顧其他船型安全通航，有利于減少等待時間、提升通過能力，有利于為南海軍事戰(zhàn)略交通提供必要保障，并促進一帶一路支點港臨港經(jīng)濟的發(fā)展。

1 港口航道條件

1.1 港口航道現(xiàn)狀

湛江港灣內(nèi)港區(qū)碼頭泊位主要分布在調(diào)順島、霞海(已騰退)、霞山、寶滿、東海島、坡頭等港區(qū)。30萬噸級航道改擴建工程沿途所經(jīng)過港區(qū)有霞山、寶滿、東海島港區(qū)?，F(xiàn)有30萬噸級大型碼頭泊位包括：湛江港集團200#泊位、210#泊位，均為30萬噸級原油泊位；霞山港區(qū)30萬噸級散貨泊位；寶鋼湛江鋼鐵基地30萬噸級散貨碼頭；東海島港區(qū)中科煉化項目配套碼頭工程30萬噸級原油泊位。

天然的掩護條件，使得灣內(nèi)航道受風(fēng)浪影響較小，船舶年工作天數(shù)較長，航道水深條件優(yōu)良，航槽基本穩(wěn)定。湛江港潮差大，平均潮差1.74～2.41 m，最大潮差為3.90～4.51 m，有利于大噸位船舶乘潮進港；落潮流速大于漲潮流速，有利于泥沙向海方向輸移。

1.2 設(shè)計船型

設(shè)計船型見表1。

表1 設(shè)計船型尺度

1.3 船舶流量分析

船舶艘次預(yù)測結(jié)果見表2，30萬噸級船舶2020年進出港的船舶密度為360艘次/a，2030年為616艘次/a，相應(yīng)日均1.03～1.76艘次/d;10萬噸級以上船舶2020年進出港船舶密度為1 360艘次/a，2030年為2 296艘次/a，相應(yīng)日均3.89～6.56艘次/d。30萬噸級船舶會遇的概率較小，但2030年10萬～15萬噸級船舶年進出港船舶艘次為889艘，日均約2.6艘次/d，隨著船舶大型化趨勢日益明顯，10萬～15萬噸級主流船舶與30萬噸級船舶會遇的概率較大。根據(jù)10萬～15萬噸級船舶進出港統(tǒng)計，15萬噸級船舶進出港艘次接近10萬噸級與12萬噸級船舶艘次總和，10萬～15萬噸級進出港船舶中15萬噸級船舶艘次占比較大，因此推薦會船區(qū)按30萬噸級船舶滿載與15萬噸級船舶滿載會船標(biāo)準(zhǔn)進行建設(shè)。

表2 項目現(xiàn)狀及預(yù)測到港艘次

注：船舶進出港艘次為進港艘次的2倍，即2030年為21 162艘次；2017年到港艘次6 241艘次，其中20萬噸級以上船舶艘次為446艘次。

2 會船區(qū)平面布置

2.1 選址條件

會船區(qū)宜選擇航道開闊、水深充裕、水流穩(wěn)定、泥沙回淤少的水域。本進港航道會船區(qū)可選位置較少，灣內(nèi)均為港區(qū)，水域緊張，不適合設(shè)置會船區(qū)。如灣外設(shè)置會船區(qū)，需要在原有航道基礎(chǔ)上拓寬較多，開挖量較大，且灣外受風(fēng)浪影響大，回淤強度大，維護量增加，成本較高。

內(nèi)外分界點航道為目前大型船舶習(xí)慣的會船點，水域開闊，潮流、波浪與船舶的夾角不大。綜合考慮后，擬選擇該處作為會船區(qū)，此處設(shè)置會船區(qū)既不會造成大量的開挖，也盡可能減少了與港區(qū)水域交叉。該區(qū)域自然水深條件較好，集中于25～30 m，局部達到40 m，見圖1。位置距離航道起止點距離適中。灣內(nèi)掩護良好，風(fēng)浪較小，灣外開敞，受波浪影響較大。海域波浪以風(fēng)浪為主，會船區(qū)設(shè)計波浪要素計算結(jié)果見表3。

圖1 擬選位置水深云圖

表3會船區(qū)設(shè)計高水位時重現(xiàn)期2 a一遇波浪要素

波向H1%∕mH4%∕mH5%∕mH13%∕mH ∕mT ∕sL∕mNE0.600.500.480.400.256.056E3.593.032.922.431.526.362SE2.982.512.422.011.266.260

水文測驗及數(shù)模結(jié)果表明，擬選址水域?qū)崪y海流流速較強，表層最大流速均超過0.6 m/s，灣口處為漲潮期間0.95 m/s，流向226°，落潮期間最大流速超過1 m/s，灣口處為1.35 m/s，流向52°。漲潮期間潮流由灣外沿著航道走勢向灣內(nèi)推進，落潮期間潮流由灣內(nèi)流向灣外，落潮大于漲潮，淺海區(qū)大于深海區(qū)，表層大于底層[3]。擬選址位置與《湛江港船舶安全航行管理規(guī)定》四號會船區(qū)位置一致，符合大型船舶習(xí)慣航路。

2.2 會船區(qū)尺度確定

會船區(qū)按30萬t船舶(油船及散貨船)乘潮滿載與15萬t全潮滿載會船設(shè)計，規(guī)范中對于會船區(qū)的尺度計算未作明確規(guī)定。本文提出了2個方案，方案1航道水深統(tǒng)一按照30萬噸級船舶滿載吃水考慮，斷面形式為標(biāo)準(zhǔn)斷面，見圖2；方案2航道水深分別按30萬噸級和15萬噸級船舶吃水設(shè)計，航道斷面形式為復(fù)式斷面，見圖3。

圖2 方案1：雙向航道設(shè)計尺度

圖3 方案2：復(fù)式航道橫斷面

2.2.1通航寬度

根據(jù)《海港總體設(shè)計規(guī)范》，參照雙線航道計算公式，提出方案1會船區(qū)航道通航寬度計算公式：

W=A+A′+b+c+c′

(1)

其中:A=n(L30sinγ+B),A′=n(L15sinγ+B)。

方案2會船區(qū)航道通航寬度[4]:

W=A+A′+2c+b+c′

(2)

兩個方案會船區(qū)航道通航寬度計算結(jié)果見表4。方案1取值510.00 m,方案2取值 600.00 m。

表4 會船區(qū)航道通航寬度

方案1為非復(fù)式斷面，對應(yīng)寬度為30萬噸滿載船舶設(shè)計底高程對應(yīng)寬度，30萬噸級船舶滿載進、30萬噸級船舶空載出利用了30萬t空載船舶吃水淺，利用邊坡通航；方案2為復(fù)式斷面，對應(yīng)寬度為30萬t空載船舶底高程對應(yīng)的通航寬度。

2.2.2航道底高程

兩個方案對應(yīng)的航道底高程見表5。

方案1通航寬度相對較小，對周邊錨地及碼頭水域影響較小，在會船過程中30萬噸級船舶減載、空載以及滿載(少數(shù)情況)出港可以靠近南側(cè)航行(出港方向的右側(cè))，15萬噸級船舶滿載進港靠近北側(cè)航行(進港方向的右側(cè))，這樣會船時船舶均位于航行方向的右側(cè)，符合航行習(xí)慣要求，方便管理，同時利用航道邊坡還可滿足30萬噸級船舶滿載與30萬噸級船舶空載會船，能夠較好適應(yīng)大多數(shù)情況下船舶會遇需求。方案2航道邊坡為復(fù)式，通航寬度較寬，且航標(biāo)布設(shè)較復(fù)雜，管理難度較大。因此推薦方案1，即會船區(qū)航道設(shè)計水深統(tǒng)一按照30萬噸級船舶滿載吃水考慮，通航寬度510 m，會船區(qū)航道底高程分別為內(nèi)航道-23.0 m、外航道-23.6 m。

表5 兩個方案對應(yīng)航道底高程

2.2.3會船區(qū)平面布置

會船區(qū)包括會船區(qū)和前、后過渡區(qū)，前、后過渡區(qū)長均為926 m(0.5 n mile)，會船區(qū)總長7 408 m(4 n mile)。會船區(qū)長度按照船舶會船所需時間確定。根據(jù)湛江港船舶安全航行管理規(guī)定以及到湛江港引航站調(diào)研情況，30 min可滿足會船要求，會船區(qū)該30萬噸級進港航道的設(shè)計航速按8 kn考慮，則會船區(qū)總長取為7 408 m[5]。會船區(qū)航道在該處轉(zhuǎn)角為36°，位于30°< Φ≤60°，航道加寬采用折線切割法，轉(zhuǎn)彎半徑均采用2 800 m，可滿足大型船舶轉(zhuǎn)彎要求。會船區(qū)平面布置見圖4。

圖4 會船區(qū)平面布置

2.3 會船區(qū)通航環(huán)境分析

采用30萬噸級船舶滿載與15萬噸級船舶滿載會船標(biāo)準(zhǔn)，可滿足30萬噸級船舶和15萬噸級及以下船舶會船以及30萬噸級滿載與30萬噸級空載船舶會船，即可滿足大多數(shù)情況下船舶會遇需求，從通航安全及未來發(fā)展考慮，其標(biāo)準(zhǔn)是適宜的。會船區(qū)未占用回旋水域，對船舶靠、離泊作業(yè)的影響降至最小。

2.4 會船區(qū)維護措施

會船區(qū)航道水域條件良好，疏浚量少，根據(jù)預(yù)測回淤強度小，與進港航道一起進行維護，注意加強臺風(fēng)期的泥沙觀測。

3 結(jié)語

1)大型進港航道會船區(qū)設(shè)置在國內(nèi)案例較少，針對湛江港航道里程長、規(guī)模大、通航環(huán)境復(fù)雜的客觀實際，在水深良好、位置恰當(dāng)?shù)膮^(qū)域設(shè)置會船區(qū)是必要的。

2)現(xiàn)行規(guī)范中對于會船區(qū)的相關(guān)計算尚未明確。本文在調(diào)研現(xiàn)狀船型尺度的基礎(chǔ)上，分析了擬建會船區(qū)的水深、波浪、流速條件以及船舶航行習(xí)慣，將會船區(qū)選址于湛江灣灣口內(nèi)外分界點。

3)提出了30萬、15萬噸級不同船舶組合通航方案，并計算了統(tǒng)一斷面與復(fù)式斷面兩種形式下的航道通航寬度，計算了會船區(qū)長度、寬度、轉(zhuǎn)彎半徑、設(shè)計底高程等參數(shù)，確定會船區(qū)平面布置方案。

4)設(shè)計的會船區(qū)可滿足30萬噸級船舶和15萬噸級及以下船舶會船以及30萬噸級滿載與30萬噸級空載船舶會船，可滿足大多數(shù)情況下船舶會遇需求，水域良好、投資省，可為類似進港航道設(shè)計提供參考。