天津港10万t级大沽沙航道船舶通航尺度

天津临港港务集团有限公司 翟征秋

一、航道概况及水文条件

1. 航道概况

天津港10万t级大沽沙航道位于天津港南疆港区与大沽口港区之间，是经人工开挖形成的天津港第二深水航道，现航道等级已达10万t级，航道长32.5 km（里程2+0-34+5），底宽375 m，底标高-14.5 m（理基），边坡1：5，在里程15+0处顺时针旋转17°。

2. 航道所在海域水文条件

长期统计资料显示，大沽沙航道所在海区常风向为S向，次常风向为E向，出现频率分别为9.89%、9.21%。强风向为E向，次强风向为ENE向，风力大于7级和风力等于7级的频率分别为0.32%、0.11%。航道所在海区常浪向为ENE、E向，频率分别为9.68%和9.53%，强浪向为ENE向，该向H4%＞1.5 m的波高频率为1.35%。

根据实测水文全潮资料统计分析可知，本海区近岸受地形影响，落潮流速大于涨潮流速；近海潮流基本属于往复流性质且流向较为集中，涨潮流向WNW，落潮流向E-SE；本海域流速相对较小，平均流速小于0.3 m/s，属弱流海区。

二、通航尺度研究

1. 设计代表船型

根据港区规划，天津港10万t级大沽沙航道设计代表船型尺度如表1所示。由于近中期大沽沙航道主要通航10万t级以下的油船和散货船，因此本文仅对油船和散货船进行论述。

2. 船舶通航宽度标准

根据《海港总平面设计规范》（以下简称《规范》），航道有效宽度W由船舶航迹带宽度A、船舶间富裕宽度b和船舶与航道底边线间的富裕宽度c组成，如图1所示。

表1 主要设计船型尺度m

图1 航道有效宽度

根据《规范》，单、双向航道的有效宽度可分别按照公式（1）和（2）计算。

其中，A为航迹带宽度，指船舶以风流压偏角在拟定航线摆动航行所占的水域宽度，可通过公式（3）计算。

其中：n为船舶漂移倍数，取值见表2；L为设计船长；B为设计船宽；γ为风流压偏角（°），取值见表2。

船舶与航道底边线间的富裕宽度（c）是指船舶在航道中以蛇行航迹前进时，航迹带外侧与边坡底边线的最小安全距离，该项富裕宽度可按表3取值。

表2 横风≤7级漂移倍数和风流压偏角γ值

表3 船舶与航道底边线间的富裕宽度

在计算设计船型所需航道宽度时，其主要涉及船长与船宽之比（L/B）。笔者通过对大量船型数据进行统计分析后得到所涉及船型尺度的长宽比如表4所示。

表4 研究船型的平均长宽比

3. 船舶单向通航

按照《规范》，在船速＞6 kn下考虑，由式（1）和表2、3可得出各类船型单向通航宽度如表5所示。由表5可知，在不同风流压偏角下，10万t级大沽沙航道可单向通航设计船舶的最大通航宽度如表6所示。通过表6与《规范》中船型资料对比可知，设计宽度为375 m的大沽沙航道可满足所有设计船型单向通航对航道宽度的要求。

表5 设计代表船舶航迹带宽度表

表6 设计代表船舶单向最大通航宽度表 m

4. 船舶双向通航

按照《规范》，当风流压偏角为3°、船速＞6 kn时，由式（2）和表2、3可得出各设计船型双向通航宽度，如表7所示。由表7可知，当风流压偏角为3°、船速＞6 kn、双向通航时，设计宽度为375 m的大沽沙航道所允许通航的各船型组合最大宽度之和值如表8所示。

表7 γ=3°、航速＞6 kn时的双向通航宽度

表8 γ=3°、航速＞6 kn时双向通航允许通过的各船型最大宽度之和m

同理，可计算风流压偏角为7°、船速＞6 kn和≤6 kn时，各设计船型双向通航所需通航宽度分别如表9、10、11、12所示。

表9 γ=7°、航速＞6 kn时的各种船型组合双向通航所需宽度值

表10 γ=7°、航速＞6 kn时双向通航允许通过的各船型最大宽度m

表11 γ=7°、航速≤6 kn时的各种船型组合双向通航所需宽度值

表12 γ=7°、航速≤6 kn时双向通航允许通过的各船型最大宽度m

5. 组合船型双向通航计算结果分析

根据实际情况可知，船舶在航道中航行所需航道宽度与当时的风流压偏角、横流流速、船舶航速有关。另外，根据潮流统计资料可知，天津港10万t级大沽沙航道附近水域不利潮流的最大流速＜0.75 m/s，其与航道的夹角＜27°。根据船舶类型、船舶航速以及流压差情况，分析可得天津港10万t级大沽沙航道允许双向通航的最大船型组合如下：

（1）当横流流速≤0.25 m/s（γ=3°）、横风≤7级、船速＞6 kn时，天津港10万t级大沽沙航道允许双向通航的各船型最大宽度值如表13所示。

表13 横流流速≤0.25 m/s、横风≤7级、船速＞6 kn时双向通航允许通过的各船型最大宽度m

（2）当0.25 m/s＜横流流速≤0.5 m/s（γ=7°）、横风≤7级、船速＞6 kn时，允许双向通航的各船型最大宽度值如表14所示。

表14 0.25 m/s＜横流流速≤0.5 m/s、横风≤7级、船速＞6 kn时双向通航允许通过的各船型最大宽度m

（3）当0.25 m/s＜横流流速≤0.5 m/s（γ=7°）、横风≤7级、船速≤6 kn时，允许双向通航的各船型最大宽度值如表15所示。

通过以上分析可知，设计宽度为375 m的天津港10万t级大沽沙航道应：

（1）能满足10万t级设计船型船舶在横风≤7级、横流流速≤0.25 m/s条件下双向航行。双向通航两船船宽之和值如表13所示。

（2）能满足10万t级散货船和10万t级油船以及两条10万t级散货船在横风≤7级、横流流速介于0.25～0.5 m/s、航速≤6 kn时的双向通航。双向通航两船船宽之和值如表15所示。

（3）不能满足10万t级设计船型在横风≤7级、横流流速介于0.25～0.5 m/s、航速＞6 kn时的双向通航要求。

表15 0.25 m/s＜横流流速≤0.5 m/s、横风≤7级、船速≤6 kn时双向通航允许通过的各船型最大宽度m

三、结 论

根据2004—2005年潮流统计资料，10万t级大沽沙航道水域不利潮流最大流速为0.53 m/s，该向与大沽沙航道轴线夹角为27°，此时横向流速为0.24 m/s。另外，根据2008年附近水域潮流实测资料，不利潮流最大流速为0.75 m/s，该向与航道轴线夹角在20°以内，此时横向流速为0.257 m/s。可见，10万t级大沽沙航道水域最大横流流速一般不超过0.25 m/s。因此，在按照《海港总平面设计规范》计算单双向通航所需航道宽度时可将值取为3°。由此可知，天津港10万t级大沽沙航道在正常水文气象条件下航道设计宽度为375 m可满足10万t级设计代表船型单双向通航对航道宽度的要求。

[1]中交水运规划设计院,中交第一航务工程勘察设计院.海港总平面设计规范(JTJ211-1999)[M].北京:人民交通出版社,1999.

[2]李邦川,周锋.天津临港10万吨级航道通航标准研究[J].中国水运,2010(1):22-23.

[3]苏志国.黄骅港200米航道船舶通航尺度研究[J].商情(财经研究),2008(6):118.