北槽深水航道集装箱船超宽交会规则修订建议

张 亮

一、引言

作为世界第一大港，上海港异常繁忙，每天进出长江口深水航道（以下简称“北槽航道”）的外轮近100条。由于北槽航道可航宽度受限，难以满足逐步大型化的船舶交会的需求，2017年在安全评估的基础上对以前的超宽规定作出了一次修订：（1）大型重载集装箱船与大型邮轮可利用长江口深水航道两侧的边坡100米水域实施超宽交会；（2）超宽交会是指在长江口深水航道交会的两船宽度，总和大于80米且不超过90米时的情形。同时，对北槽的设标宽度作出如下调整：A警戒区西侧边界线至D12灯浮航道底宽400米，设标调整为600米；D12灯浮至圆圆沙警戒区东侧边界线航道宽350米，设标宽度调整为550米。新规定实施以来，仅2019年就安全完成北槽航道超宽交会190次，实船实验数据得到了进一步完善，《长江口深水航道利用边坡自然水深提升通航效率总体方案》得到有效推进。但随着船舶大型化以及上海港集装箱吞吐量不断提高，现行超宽交会设定的80米已经对上海港的安全运转造成了很大影响，急需对现行规定作一定的调整。因此，有必要对现行规则开展探讨。

二、规则修订的迫切性

随着长江三角洲区域一体化战略不断推进，上海港吞吐量不断递增，主力集装箱船型已由5万吨级升级至7万～10万吨级，第五代和第六代集装箱船增多，此类集装箱宽度大多40米以上。在引航站2019年与2018年的数据对比中发现：2019年总艘次为68 348艘次，同比增长0.09%；船长在250米和300米之间的进长江的船舶2 558艘次，同比增长8.67%；载重吨大于10万吨的10 644艘次，同比增长8.35%；引领长度300米以上超大型船舶8 236艘次，同比增长3.6%。由此可见，船舶大型化趋势越来越明显，提高长江深水航道通航效率迫切需要突破超宽限制。在超宽限制下，许多船舶不得不在外高桥航段淌航，存在重大安全隐患。

引航站调度已经将长江下水的超宽船向后推迟到其他交会超宽船即将出槽以后集中出口，相对于外高桥滞航，集中出口风险相对小一点但仍是存在的。而最迫切需要突破超宽限制的集装箱船，除了船期受影响之外，还因为当需要靠泊的船舶趁潮进口到来后，此泊位离泊船只能进入航道滞航等待，给靠泊船掉头及出口船航行都带来了很大的风险，尤其是外高桥四期和外高桥五期码头相关的集装箱船。集装箱船况一般都比较好，且大型集装箱船都装有电子海图系统，给北槽航道内精细操作提供了保证，本文就当前情况论证集装箱船出口放宽限制的可行性。

三、集装箱船出口最大会遇宽度增加的可行性

（一）不利用边坡情况下的理论计算

根据《海港总平面设计规范》（JTS165—2013），双向航道有效宽度的计算公式为：

式中：W为航道有效宽度（m）；A为航迹带宽度（m）；n为船舶漂移倍数；γ为风、流压偏角（°）；b为船舶间富余宽度（m）；c为船舶与航道底边间的富余宽度（m）；L为设计船长（m）；B为设计船宽（m）。

当双向通航船的船型不同时，有效宽度可表示为：

北槽航道的潮流为往复流，涨潮和落潮的流向只稳定在两个相反或接近相反的方向上，流向流速是已知的，γ取值在特殊航段不应按设计最大7°来计算（见表1）。在D41—D36与D35—D27航段，流向与航道的夹角一般在3～7°，这里取7°；D27以外流向均不理想不做讨论，可知以北槽涨流最大流速4节计算，横向流速为4×sin7°=0.48节≈0.24 m/s。

表1 满载船舶漂移倍数和风流压偏角

在横风小于7级的情况下，γ取3°，且符合引航员实际操船数据。船舶间富余宽度b取1倍船 宽[2]，船舶与航道底边间的富余宽度c的取值见 表2。

根据表3船舶设计船型的宽度与长度的比值，取散货船B/L=0.17，集箱船B/L=0.13，油船B/L=0.177。

表2 船舶与航道底边间富余宽度

表3 船舶设计船型的宽度与长度比值

根据公式（2），航迹带宽度A测算结果见表4[2]。

表4 不同风流压偏角船舶的航迹带宽度

根据北槽深水航道有效宽度W为350米，可计算出在风流压偏角为3°的情况下集装箱船与其他船的最大会遇宽度，见表5。

表5γ取3°时与集装箱船的最大会遇宽度

由此可见，除油船外，在风流压偏角取3°的时候是可以满足集装箱船90米超宽交会的。由于上海港超油码头较少，因而船舶进出北槽航道的机会较少。每当有此类船舶进出北槽航道时，不论是海事局还是引航站都高度重视，发布航行警告。因此，没有超油进北槽航道情况时可以满足集装箱船在特殊航段90米超宽需要。假设会遇宽度有条件地放宽到90米，且允许在D27灯浮之前会遇，一部分超宽会遇的船舶就有将近20海里可以控制操纵，不用占用外高桥航道以及圆圆沙警戒区滞航，可以大大提高外高桥的通航效率与安全。

（二）利用边坡情况下的理论计算

先参考现行利用边坡超宽交会条件：（1）集装箱与邮轮之间；（2）要求边坡100米水域理论最低潮面以下水深8米及以上；（3）蒲氏风力不大于7级、能见度距离不低于1 000米、风流压差不大于10度、交会两船宽度总和不大于90米。以以上条件为基础，近两年以来，每年安全交会近200艘次，方案已相对成熟。

假设对进口航道不设要求，可以进口的船如常进口，我们只对出口航道的边坡利用进行计算，根据最新修订的《长江上海段船舶定线制规定》，浮筒各向外进行调整到距离深水航道边线外100米，在不计算进口航道边坡的情况下，加上出口航道边坡100米，我们在不出浮筒连线的情况下，可用航道为450米，在船舶能保障足够富余水深、不出浮筒连线的基础上，以航道宽度450米为基础计算出集装箱船与他船的最大会遇宽度如表6所示。

由此可见，如能很好地像大型邮轮一样利用好出口边坡，在风流压偏角γ取7°的情况下，会遇宽度可以放宽到96米，基本能满足当下的超宽交会需要。只要能确保出口集装箱船有足够的富余水深，理论上是可以出口交会的。

表6 不同风流压偏角下航行船舶与集装箱船的最大会遇宽度

四、放开超宽限制的时机与注意事项

（一）超宽限制交会的时机

在可直接出口的情况下，最晚出口时间为此泊位进口靠泊集装箱船的计划靠泊时间，因此可以做到在当地高潮时段进入北槽，有些类似于南槽航道趁潮出口。如果超宽交会时间为当地高潮前时段，可利用的潮高非常可观，参考航道设计规划，趁潮通航保证率为90%对应的潮位达到3.35米[3]。根据航道设计规范，内段坡度为1：30，外段1：40，这里取内段，理论上在100米边坡距离内得出水深为9.17米，加上平均可利用潮高为12.52米，去除集装箱船12%富余水深，可趁高潮出口的集装箱船吃水可以为11.18米。这里说明两点：一是潮位是每天都变化的，具体到每一天不同时段也是变化的，制订计划时要计算好交会时间区间，具体可由开船引航员仔细计算，留足够富余量出口；二是目前北槽底边线外南侧D41至D27之间100米边坡水深条件较好，均在10米以上（2020），甚至圆圆沙到D35之间100米边坡（浮筒连线内）有11米的水深，且比较稳定，根据数据监测可知，常年变化在0.3～0.4之间[4]，加上当地高潮前后出口，此航段如果能取到10米，相加13.35米，去除集装箱富余水深12%，可供出口的集装箱船吃水可以为11.92米，具体每一天数值应各引航员自己计算，且此航段流压航道条件良好，利用边坡在此航段交会不失为一个很好的备用方案。

（二）放宽超宽限制交会的注意事项

注意边坡的水深变化，会同东海航海保障中心海测大队针对水深变化频繁的航段加强台风或长江汛期过后水深监测。集装箱船由于操纵性能较好，交会时应尽量留好余量，尽量避开浮筒。超宽交会规定的细化对海事局和引航站提出更高的要求，需制订合理的计划，设专人负责核实。在现有规定下，圆圆沙到D42附近水深都很好，可以把交会地点适当调整到D42浮[1]。这里只对集装箱船进行探讨，当富余水深可满足要求利用100米边坡的其他类型船舶超宽出口时，也可适当放开超宽限制，这里不再专门论述。

五、结语

综上所述，本文提出以下建议：

（1）设置D41至D37以及D35至D27为重点航段，该重点航段集装箱船在没有大型油轮进口的情况下出口超宽交会放宽到90米。

（2）吃水小于11米的集装箱船出口超宽交会放宽到96米，重点航段交会吃水可以放宽到11.9米（具体各项富余量可会同相关部门讨论确定）。

长江深水航道是推进长江三角洲区域一体化发展的重要通道，如何利用好现有资源，提高通航安全和效率是各相关部门一直在考虑的问题。本文只是对集装箱船的超宽出口做了一些探讨，提供一种思路，还有很多需要深入研究的内容，期待各位同行专家批评指正。