鼠浪湖码头水域潮流及其对船舶操纵的影响分析

夏良军　冯开峰

摘 要：根据超大型船舶靠泊鼠浪湖矿石中转码头的操纵实践，结合地形特点和潮流的定点观测资料，探讨鼠浪湖码头水域的潮流特征及其对超大型船舶操纵的影响，优化蛇移门航道和码头水域的航行和靠泊方案。

关键词：超大型船舶;潮流分析;水动力;航行;靠泊

中图分类号：U675            文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2019）05-0083-02

1 鼠浪湖码头和配套航道概况

（1）鼠浪湖矿石中转码头。鼠浪湖矿石中转码头位于宁波舟山港衢山港区，地处蛇移门水道东侧，建有卸船码头、装船码头各1座。卸船码头方位角取167°～347°，拥有40万吨散装矿石泊位2个，总长度835米，码头前沿设计水深为-25.3米。于2016年1月26日正式投入營运。

（2）蛇移门航道。蛇移门航道总长164.1公里，进港主航道最大设计通航水深-25.7米，可满足40万吨散货船进出港。靠离鼠浪湖矿石中转码头的船舶，主要使用的是北向主航道、港内航道和南向主航道，到港卸货的船舶采用的是北进南出的方式。

2 潮流的定点观测和分析

2.1 潮流的观测

蛇移门航道及码头前沿设有多个关键测流点位。2015年8月15日至30日，在蛇移门航道进行了多点潮流观测;2015年10月21日至30日，在卸船1号码头前沿30～100米进行了潮流观测;2017年5月25日至6月6日，在卸船2号码头前沿30～80米进行了潮流观测。

2.2  潮流的整体概述

鼠浪湖矿石中转码头水域属规则半日浅海潮流海区，潮流运动以往复流为主，略带旋转性，潮流强度较大。码头北面的黄泽洋水域，涨潮流多为WNW向，落潮流多为ESE向，涨急和落急时流速均在2节以上。码头南面的岱衢洋水域，涨潮流多为WNW向与NW向，落潮流多为ESE、SE向，急涨和急落时的流速接近3节。

2.3 蛇移门水道段和卸船码头前沿重点水域的潮流分析

综合潮流分析和超大型船舶靠泊的经验，现阶段该类型船舶通常选择涨末潮流时间段贴码头。船舶在蛇移门水道段航行时，会遭遇大约1节的涨潮流。周边有大盘山、小盘山、小鼠浪山、外蛇舌山诸多岛礁分布，水道纵横，受岛屿岸线约束使得航道内水流强劲，深槽众多，造成蛇移门水道段和码头前沿的水流条件极为复杂。

2.3.1蛇移门水道段的潮流分析

选择涨末入泊的船舶，从北航道南下进入蛇移门水道段时，通过外蛇舌山前，潮流多从北口东部进出。随着船舶的继续南下，涨潮横流的影响逐渐减少和偏转，并最终以航道北上的涨潮流影响为主;过外蛇舌山后，涨潮流沿着该山嘴和外扫叶礁形成的弧形海湾，产生回流。在接近小盘山附近时，由于水深的变化，以及北上的涨潮流和大小盘山之间横流的影响，航道内又会产生不小的“潮流切变”现象。当超大型满载船舶航行至此段水域时，保持直线航行较为困难。

2.3.2卸船码头前沿的潮流分析

该码头卸船泊位里档为头岗山嘴的突出部分。涨潮时，潮流方向沿着岸线和等深线，在泊位附近无船舶的情况下，潮流流经深槽较为通畅自然。随着船舶逐渐接近泊位，泊位外档的潮流通道被航经此处的船舶堵塞，泊位内侧逐渐形成一个临时强压区。而流经此处的涨潮流因无法循正常通道而去，被动选择从航经此处的船舶底部和船首方向，流向泊位外侧的深沟，从而在入泊过程中遭遇到一股较强的推开流。

选择涨末入泊的船舶，由于码头边深槽和礁盘的影响，如果船位控制不同，将受到不同的潮流和水流切变的作用。1号码头位于2号码头的南面，靠泊的操纵方式存在差异。2号码头前沿容易受到主航道北上涨潮压拢流的影响，而1号码头前沿则容易受到来自装船码头方向涨潮推开流的影响。

3潮流对船舶航行的影响分析

蛇移门水道段和码头前沿，航道特征为宽500～800m、水深30m以上的深槽，是鼠浪湖港区的主要潮流通道。航道受附近地形和水深的变化影响，存在着明显的涡流、潮流切变、浅水和深沟效应。

3.1涡流、回流、潮流切变的影响

选择涨末潮时靠泊的船舶，由蛇移门北航道南下时，受航道东面涨潮流的影响，通常会遭遇10°向西的流压差;当接近外蛇舌山北面，由于地形阻挡在航道西侧形成涡流。船首通过外蛇舌山后，船首右舷受到弧形海湾引导的向东回流的影响，而船尾左舷受到来自衢山临时锚地涨潮横流的影响，前者的水动力大于后者，船舶会产生向左偏转的趋势，且整体船身向左漂移，如图1中①。

过外蛇舌山之后，船尾右舷受到弧形海湾引导的向东回流的影响逐渐加强，而此时船首因为要抑制上阶段向左的偏转角和漂移量，航向已调整为超过180°，船首左舷开始受到由南航道北上的约为355°方向涨潮流的作用，两者的水动力基本相当，船舶产生向右偏转的趋势，如图1中②。应注意控制船位，避免靠近小盘山西侧的水深为-25.1米的礁盘水域。

3.2 礁盘附近浅水效应的影响

整个航道有两处清礁后形成的礁盘水域：位于小盘山西侧的礁盘，南北长度约300米，东西宽度约160米，距离航道中心线以东约130米;位于2号码头前沿以西约130米处的礁盘，南北长度约285米，东西宽度约200米。礁盘处水深为-25.1米。

以40万吨满载矿船为例，船舶长度为360米，满载平均吃水为23.0米，当矿船进入礁盘水域时，以船舶中垂线划分前后部分，船首和船尾富余水深的不同，导致船舶前后部分受到的水动力相差极大。参考流压力的计算公式：

Y_w=ρ_w×C_wy×V_w²×L×d/2                                              （1）

式中：Yw为横向水动力，N;ρw为水密度，取1025kg/m?;Cwy为水动压力横向分力系数;Vw为船与水的相对运动速度，m/s;L为船舶两柱间长，m;d为船舶吃水，m。其中Cwy值随漂角和船体水下形状等因素的变化而变化，可以通过水池船模试验数据确定。当没有资料可以参考时，深水中Cwy取0.6;水深吃水比h/d<3.0时，取1.0;h/d小于1.5时，取2.0;当富余水深分别为船舶吃水的10%、20%、30%时，分别取4.8、3.8、3.0。根据首尾富余水深的不同，可计算出船舶首尾受到的水流作用力的差异。

3.3 深沟效应

船舶通過蛇移门2号浮之后，北上的涨潮流，经过码头附近的头岗山嘴之后，受到大小盘山之间海峡的引导，有一部分支流转向海峡而去，形成向东的横流，作用在进口船舶的右舷船尾部位。而船首右舷则受到航槽深沟内北上的约为5°方向涨潮流的作用，后者的水动力大于前者，船舶向左偏转，且整体船身会向左漂移，如图1中③。此时要注意船舶与蛇移门2号浮的横距，并控制船首的偏转。

4潮流对船舶靠泊的影响分析

4.1 卸船2号码头的靠泊

船舶通过蛇移门2号浮之后，2号码头前沿以西约130米处，有一清礁后残留的礁盘。该码头受到装船码头和头岗山嘴的阻挡，若控制好船位避开该礁盘，从其东面通过去靠泊2号码头，则整个入泊过程较为顺畅，整体船身受到由南航道北上的约为5°方向涨潮压拢流的作用，若控制好船舶横距和速度，基本不会受到因为水深的变化而引起的水动力的突变。

现阶段靠泊该码头的案例中，经过蛇移门2号浮之后，船舶因为涨潮流的影响整体往东漂移，且船首往左偏转，操纵时会选择增大横距入泊，则船身在入泊过程中势必会经过码头西侧的礁盘。以40万吨满载矿船为例，由船舶中垂线划分前后部分，船首部进入礁盘水域时，船尾部位于码头前沿水深约-33米左右，根据上述公式计算可知，船身前半部分受到的水流作用力约为后半部分的2倍。而此时泊位外档的潮流通道被航经此处的船舶堵塞，泊位内侧逐渐形成一个临时强压区，形成一股较强的推开流，由于地形的关系，船舶受到水流作用的部位主要集中在左舷船中之前，导致船首向右偏转，整体船身向外漂移，如图1中④。因此需要在船首右舷配置大马力拖轮提早顶推，或者以大角度接近泊位，车、舵、拖轮配合安全入泊。

4.2 卸船1号码头的靠泊

当2号码头有船在泊时，入泊1号码头过程中会经过2号码头前沿的礁盘水域。因此有必要讨论图1中④时的船舶，继续南下入泊该码头过程中的水动力分析。船舶经过该位置后，船首出、船尾进礁盘水域，船首位于码头前沿水深约36米左右，根据上述公式计算可知，船身后半部分受到的水流作用力约为前半部分的2.4倍，船舶向左偏转，整体船身向西漂移，如图1中⑤。此时应果断利用倒车效应减少船尾的向外漂移，并提早安排大马力拖轮于右舷顶推;也可以先驶过泊位一定距离后，在倒退的情况下，拖轮顶推入泊。此方式入泊时，潮流初始时仍有一定的通道可走，产生的推开流并不强，船首入泊也较容易，快到泊位时，船尾再利用车、舵配合入泊。要特别注意的是，随着时间的拖延，涨末潮流会转变为初落潮流，该码头南面约470米处即是-20米等深线。

图1   蛇移门水道段和码头前沿潮流影响示意图

5结语

超大型满载船舶通常选择涨末缓流时段进港靠泊，于鼠浪湖高潮后0.5小时左右进入蛇移门水道段，高潮后1小时贴上卸船码头。此时间段的优点在于在进港时，蛇移门水道以及码头前沿流速逐渐变缓，高潮后进港吃水不受通航水深限制，潮流速度逐渐趋缓，对于大角度转向点和水道段航行的控速，以及码头前沿的入泊，都是非常有利的;缺点在于进港时蛇移门北口流速偏大。

鼠浪湖矿石中转码头因为所处航道和潮流的特殊性，使得超大型满载船舶的操纵存在很大的难度和风险。通过整理和分析重点水域段详尽的测流资料，并根据地形和富余水深的变化，来讨论对超大型船舶操纵的影响，结合多次引航的经验，提出超大型船舶靠泊该码头的方法，从而不断提高和完善靠泊技术。

参考文献：

[1] 陆志材.船舶操纵[M].大连：大连海事大学出版社，2000.