狭水道特点与安全通航措施

◎ 寇增钰 寿欣悦 胡东亚

1.武警士官学校；2.武警装备部装备审价中心

1.引言

在全球国际贸易总量中，船舶承运的货物占总量的三分之二以上。而船舶在跨洋运输路径中，往往要通行一些狭水道。狭水道往往位于关键的地理位置，是船舶航行的必经之路，或者通行狭水道可以节省航程与时间。但出于狭水道的宽度狭窄、水体较浅、航道内障碍物多等原因，船舶在通航时所受到的船间效应、阻塞效应等比平时明显，面临许多诸如触礁、搁浅等潜在风险。因此，如何保证船舶能安全有效地通过狭水道是个重要的议题。驾驶员在充分认识狭水道的相关特点后，结合本船参数特点制定科学合理的通航措施，按照相关计划措施航行，可以大大降低潜在危险发生的可能。

2020年3月23日，日本正栄汽船株式会社的“长赐号”集装箱由于船长操作不当，搁浅在苏伊士运河内口，造成运河瘫痪数日，苏伊士运河就是一条典型的狭水道，它的水面宽度在300米左右，最大吃水允许值只有18.89米。狭水道是一种可航水域狭窄。船舶在其中航行时操纵性能受到影响的一种特殊水域。运河、海峡、岛礁区、港口航道等均可认定为狭水道。对于狭水道的宽度范围，目前国际上还没有统一的规则定义其宽度。航海惯例上通常认为宽度小于2mile的航道可认为是狭水道。不过随着行业的发展，新下水船舶的体型越来越大以及航道内通行密度增加，实际航行中判断某航道对于本船是否为狭水道还应根据航道情况、本船宽度、吃水及当时通航密度等情况综合考虑。通常在要进入航道前，由船长、引航员来确定是否应当将航道作为狭水道来看，从而确定是否需要注意在狭水道中的相关事项，以及是否遵循《国际海上避碰规则》中的有关条款。大洋上比较知名的狭水道有马六甲海峡、巴拿马运河等，中国长江等一些内河也可看为狭水道。

2.狭水道对操纵性能的影响

2.1 舵效变差

船舶从深水区驶入水位较浅的狭水道时，船体四周所受的水动力也会相应发生变化。船舶底部的水流由于运动空间突然变薄而流速变得加快，水压力呈下降状态，使船舶趋于整体下沉，与水接触的船体面积增大，因此船体所受到的水阻力会增大，导致舵效减弱；此外船舶的浮态也会发生改变，船体尾部的螺旋桨部位会由于船体的下沉而在水面处产生追尾浪，追尾浪的存在会削弱船舶螺旋桨与水体的接触面积，减小对水体的作用力，进而导致船舶的舵效变差。

2.2 船间效应复杂

以一定速度航行在理想水域的船舶，由于水流具有粘滞性，船舶周围的水位具有船首水位升高，船中水位下降的特点，水压大小呈现为船首高船中低船尾高的分布，船舶周围这种水压分布会在他船靠近时对他船产生或吸引或排斥的船间效应影响。在狭水道中，船舶之间的距离更加靠近，此时船舶更易受到船间效应的影响，产生波荡、转头、吸引排斥现象，可分为追越与对驶两种情况。对于两艘长度、宽度、吨位相近的船舶，在后船B追越前船A的情况下，当B船船首靠近A船船尾时，由于各自的船首高压，使得B船首与A船首相互排斥，并向外转向；当B 船首靠近A 船中时，B船首与A船尾受水压影响相互向对方转向；当两船并排行驶时，船间水流流速大，水压低，两船相互吸引且各自船首向内转向；B船尾到A船中时，A船首向B船中转向，B船尾向A船中转向；当B船驶过A船首时，B船首与A船尾会分别向外转向。在A、B两船对驶情况中：当两船首驶近时，受船首部高水压影响，AB两船头相互排斥向外侧转向；到各自船首驶近对方船中时，两船首有向对方船中转向的趋势，到A、B两船并排驶过时，两船间水流速快，压力小，两船有靠拢趋势，并且船尾向对方船首倾斜，当A、B两船继续对驶到两船尾部并排时，两船船尾均有向对方靠拢的趋势，继续行驶两船尾接近时，两船船尾因高水压而相互排斥，船首向内转向。

“长赐号”所搁浅的苏伊士运河作为世界上最繁忙运河之一，其通航密度大，航道内船只众多，船舶在通航运河时会受到一船甚至多船的船间效应，在这些船间效应叠加影响下船舶的航行趋势变化更为复杂。

2.3 阻塞效应明显

船舶在狭水道内接近某岸侧航行时，由于岸壁侧水下空间较另一侧狭小，船舶两侧的水流情况不同，会产生岸壁效应。船首靠近岸侧的水流受到船壳与岸壁的挤压，水位迅速升高，且水流速度增大，根据伯努利方程，该侧的水压力上升，会使船首部位受到指向航道中心的岸推力，而船尾部分由于螺旋桨的作用，水流得以迅速从船尾部分排出，使得船尾部分的水位比船首低，水流速度加大使船尾受到岸吸力。船首受到推力，船尾受斥力，在两力作用下，导致船舶极易发生倾覆。此外，狭水道中船舶往往还会受到浅水效应影响。与船舶航行在深水区相比，在水位较浅的狭水道内航行时，船底部的水流因流动空间变小，流速变大，此处水压力变小，在船底低水压作用下，对船艇施加下沉力，空间变化越剧烈，航速越高，该下沉力越大，船体下沉越大，船舶吃水增加越多，此时船舶极易发生墩底事故。

狭水道中航行的船舶会同时受到岸壁效应与浅水效应的影响，两种效应还会交叉干涉，使船舶加剧所受到的岸壁、浅水效应，这种状态下的船舶可称为受到了阻塞效应。船舶宽度与航道宽度之比越大，所受到的阻塞效应越明显。

3.安全通过狭水道的注意事项

3.1 充分了解狭水道情况

当要通航狭水道前，首先应当准备好与该狭水道相关的海图、潮汐表、航路指南等图书资料，还要获取最新的航海通告，并打开NAVTEX接收机，下载打印最新的航行警告、气象传真等有关信息，将此类信息更新到有关资料上。归类整理好这些资料后放在驾驶台阅览室，以备值班驾驶员随时查阅。驾驶员应当认真学习这些图书资料，对将要通航的狭水道的水文地理信息，如航道的长度、宽度、水深、风向、风速、潮流等信息有明确认识，掌握航道内的岸标、浮标、灯浮等助航设施，以及浅滩、暗礁、高架桥、海底管道等障碍物的确切位置。对即将通航的狭水道做到充分了解，降低危险发生的可能。

3.2 检查全船仪器设备

在通航狭水道前，需要对本船的航行设备进行一次全面细致的检查。特别是雷达、罗经、电子海图等备，在狭水道中需要使用这些设备进行精准的定位导航，狭水道不同于宽阔的大洋，如果设备功能受损或显示不准，产生的一点偏差就可能导致碰撞、搁浅事故，因此狭水道中船舶对航行设备的精准度、可靠性有较高要求。所以在通航前应对全船仪器设备进行仔细检查，维修更换校准故障设备，确保这些设备在狭水道中处于良好的工作状态。此外还要与机舱联系，择机在开阔水域进行一次本船的舵机转换实验与倒车实验，用来确认本船的操纵性能是否良好。为保证在发生诸如突然大雾、突发大风、前船主机故障等危险情况时，本船可以立即采取应对行动，避免产生“东方之星”之类事故，在通航前还要备好车锚，以便极端情况下可立即停车抛锚。可以说确保船舶设备处于稳定可用的工作状态时是安全通行狭水道的设备基础。

3.3 确定科学合理的安全水深

在过带有浅滩的狭水道时，需要计算出合理的安全水深，保证船体可以安全通过，可用下列式子来计算所需要的最小安全水深：

最小安全水深=吃水（出发港）-油水消耗减少吃水+咸淡水差+横倾增加吃水+船体下沉+半波高+保留水深

式中油水消耗减少吃水计算公式：

式中：TPC为每厘米吃水吨数。

计算咸淡水差：

式中：ρ为标准海水密度；ρ0为初始位置水密度；ρ1为到达水域水密度。

计算横倾增加吃水：

式中：B为船宽；θ为横倾角[1]。

在最小安全水深基础上，还需考虑船体下沉量、半波高和保留水深的影响，综合计算安全水深。船体下沉量是由于行驶时船体周围水流的特点所决定的，舷侧水流速度比首位快，导致其水压力比首尾低，船体大部分位于首波与尾波的波谷中，为了保持平衡，船舶要比在大洋上时多下沉些。一般而言，船舶的航速越快，船宽越大，其下沉量越大。半波高与保留水深是由于船舶通过有浅滩的狭水道时，为确保安全，在计算时通常要加上半个海浪的波高，以防止在航行过程中，船舶处在波谷是墩底。而保留水深根据潮汐表的误差、海图测量误差和底质所决定，通常可取0.1-0.5m的保留水深。

通过上述计算可求出允许船舶通行的安全水深，与航道水域的海图、潮汐表进行对照比较。当航道内的水深不能满足最小安全水深时，则需要在锚地等待港内涨潮，等待涨潮至水深满足安全水深要求后方可通行航道。

3.4 确定合理的船间距

在船间效应基础上，藤井提出船舶领域模型理论，将船间效应等简化为每艘船舶都有自己的一个不可接近的领域。在狭水道中，一艘船舶（长度为L）的藤井船舶领域的范围是一个以自身为圆心的椭圆，该椭圆的长轴为6L，短轴为1.6L。狭水道中航行的船舶一旦进入了对方的藤井船舶领域，两船所受到的船间效应明显增大，产生或吸引，或排斥的现象，极易导致船舶相互碰撞，因此在航行中应该与他船保持合理的船间距，通过用车、操舵等方式，避免进入他船的船舶领域，同时也应当密切注意他船是否过度靠近本船的船舶领域内，如有则用VHF与他船沟通协调，进行互相避让。

3.5 选用合适的导航方法

航行在狭水道中时，由于航道内环境复杂，要求严格把握船舶位置，需要用到高精度的导航方式，而GPS导航仪通常有几米到几十米的误差，大洋中此数量级误差可忽略不计，但在狭水道中定位产生1米的偏离船舶就可能会撞上水中障碍物。因此需要采用科学合理的非卫星定位的导航方法。为保证船舶航行在计划航线上，在狭水道一般根据导航设施进行浮标、叠标、导标导航。

3.5.1浮标导航

通常主管机关会在狭水道内设立数个排列整齐的浮标，驾驶员可在海图上将其标出，沿航道方向将浮标挨个连线，就得到了数道由主管机关设置的推荐航线。浮标导航就是选择一条这样的航线通航，通航期间，浮标保持在船舶右侧，确保船舶航行在航道右侧，然后逐个通过浮标。采用此方法定位时，首先应当在海图上连接每一个将要经过的浮标，然后将每一浮标的形状、颜色、顶标、灯质和编号，明确相邻浮标之间的航向与航程，免得看错浮标导致偏航。还应当注意让船体与浮标保持一定距离，避免船身压上浮标损坏浮标。可用查看前后浮标法或前标舷角变化法，确认本船是否航行于计划航线上。但该方法受天气影响较大，依靠目力观察船舶周围的浮标是否正确，在大风浪、大雾等能见度天气下，无法使用浮标导航法。

3.5.2叠标导航

叠标导航法有方位叠标导航与雷达距离叠标导航两种方式。其中方位叠标通常选择在船舶航向正前方或正后方，一组方位叠标由前后标两个显眼的标志组成，其中离船身距离近的称为前标，距船身远的称为后标。将前后标连起来，向前标方向延伸，就得到了一条方位叠标线。一般航道内的方位叠标线就是推荐航线，船舶可沿此通行。选用方位叠标时应注意：前后两叠标距离d与船舶到前标距离D之比应大于三分之一；前后标的标志越细长，导航的效果越好，远处的旗杆、烟囱、建筑尖顶也可作为叠标标志使用；使用叠标导航时要事先测定好叠标位置，并在海图上画出，与周围的标志加以区分，避免在操作时认错物标，驾驶员在驾驶台只要看到前后标重叠在一起，就可确保船舶航行在方位叠标线上。若出现前标偏左的情况，则说明航向向右偏离计划航线，需采取左舵方式修正本船航向；若前标偏右，则需要打右舵来修正本船航向。雷达距离叠标导航通常选用航道内两个相对本船距离相等的物标来作为距离叠标使用。此导航方法需配合雷达使用。打开雷达，调好参数后，在显示面板上找到选好的两个物标，雷达的活动距标圈测定本船到两物标的距离，若两物标到本船的距离一直相等，就可确保本船航行在推荐的叠标航线上。若发现右侧标志往距标圈之外移动时，则表明船舶向左偏离航线，需要操右舵修正；反之，若左侧标志出现在距标圈之外，则应操左舵调整航向。

选用雷达距离叠标导航时应注意：该方法的灵敏度随着船舶与两标志的连线逐渐接近而增大，当船舶与两物标共线时，灵敏度达到最大值。叠标导航不受天气影响，但依赖雷达设备，由于雷达存有盲区，使用时还应结合目视瞭望。

3.5.3导标导航

当船舶航行在航道中没有合适的浮标、方位叠标与雷达距离叠标可以使用时，可以选择一个醒目的物标，如山峰、灯塔等来作为导标，进行导标导航。选取时需注意：物标要容易确认，在海图上清晰可见，处于航线前方或后方。通过陀螺罗经或磁罗经连续观测本船对该导标的方位，保持本船相对该导标的方位数值不变，就可以确保本船航行在这个导标所指示的计划航线上。进行导标方位导航时，首先应当从海图上找到醒目物标的位置，测量得出该导标的真方位，然后结合罗经差、磁差计算出相应的陀螺方位或罗方位。在航行中，如果导标对于本船的方位值不断增大，则表示本船向左偏离了计划航线，驾驶员需操右舵修正航向。

3.6 保持良好的船间通信和船岸通信

航行在狭水道中的船舶还应当注意保持与外界的流畅通信。驾驶员要在对应频道上收听他船以及V TS的信息，明确对当前航道内发生的情况以及主管机关的提示。当本船与他船将要发生追越、对遇等近距离接触的情况时，驾驶员应当用VHF呼叫他船，请求沟通并建立后续通信，通过与他船驾驶员的协商，确定有效的通航解决方案。当驾驶员对航道内的设施、水面状况有怀疑时，应及时咨询V T S，请求协助。在航道内发生诸如主机故障的紧急情况时，驾驶员除了应立即与VTS取得联系外，还要在16频道广播本船位置、航向、速度等情况。“长赐号”货轮事故一定原因归咎于通信不畅，未能与外界保持及时通畅的信息连接，没有及时收到气象警报等航行信息，导致全船在没有准备情况下就遭遇了强横风与沙尘暴，导致了倾覆结果。

4.结语

狭水道由于其本身的地理因素及航道特点，船舶航行其间时会面临许多复杂的困境。设计通航航线时，驾驶员应当充分并仔细地阅读最新航海图书资料，对航道内的气象水文、浮标导标位置、障碍物等情况做到充分了解，结合本船车锚舵性能、冲程旋回等参数，并充分考虑船舶可能会受到的岸壁效应、浅水效应和阻塞效应影响，在有分道通航制的狭水道中还要注意遵守分道通航规则，设计出最优的航线。为保证通航安全，在本船通航狭水道前，还要检查确保全船设备处于适航状态。航行过程中，驾驶员要保持高度警觉，严格分工，谨慎驾驶，勤测船位，保持瞭望，时刻注意与他船的间距，避免进入他船的船舶领域，与外界保持畅通的联系，如遇意外情况及时与他船或VTS联系。