宁波港鑫东方码头靠离泊时间窗口拓展的研究

杨东晓 段兴锋

摘 要：港鑫东方码头位于宁波穿山半岛东北侧，布置于原涨水潮岛，码头前沿水域水下地形复杂多变，码头前方流态复杂、流速较急且存在“潮流切变线”，船舶靠离泊需安排于白天镇海高平潮时。近年来，屡有低平潮期间发生断缆险情，本文通过分析码头前方潮流情况，特别是过“切变线”时的操纵难度来拓展靠离泊时间窗口，降低船舶的在泊时间，改善船舶稳泊安全以及提高码头生产效率。

关键词：螺头水道；港鑫东方码头；靠离泊时间窗口；潮流分析；切变线

0 引 言

港鑫东方码头位于浙江省宁波市穿山半岛东北侧，螺头水道南部，北隔螺头水道与舟山本岛相望，东西两侧经螺头水道与峙頭洋、金塘水道、册子水道相接。码头布置于原涨水潮岛，码头前沿水域水下地形复杂多变，等深线曲折，码头东侧为岩基裸露，往东是长柄嘴，长柄嘴和码头之间有一凹形小港湾，码头西侧为淤泥质软土，再往西便是光明散杂货码头，如图1所示。

2020年5月4日，“精灵”轮在码头系泊期间连续2次发生断缆事件，最后一次船舶大幅度脱开码头，船舶缆绳依次断裂，最终在2艘监护拖船助推下，船舶离开码头前往锚地抛锚。船舶的稳泊安全，尤其是深吃水船，成为制约码头发展的最重要因素之一。受码头前方复杂流态、潮流流速较大的影响，船舶靠离泊需安排于白天镇海高平潮时。如何在保证船舶靠、离泊安全的同时，又能为靠、离泊打开潮流时间窗口，对于码头的生产同样极为重要。本文通过分析码头前方潮流情况，特别是过“切变线”时的操纵难度拓展靠离泊时间窗口，降低船舶在泊时间，改善船舶稳泊安全以及提高码头生产效率。

1 港鑫东方码头概况

港鑫东方码头经升级改造后泊位总长度为365.5 m，走向为055°—235°；前沿停泊水域设计水深-13.95 m，停泊水域宽度为65 m；回旋水域按椭圆形设置，长轴为690 m，短轴为500 m，回旋水域设计水深为-15.35 m。码头的总平面布置如图2所示。

2 穿北水域的潮流情况

2.1 螺头水道

大潮汛，螺头水道初落流一般出现在镇海高潮后0.5～1.0 h，随着时间的推移，流速逐渐增强，急落流往往出现在镇海低潮前1 h左右，最大可以达到5～6 kn；镇海低潮后0.5～1 h，落流变缓转平流，接着开始转为涨流。中小潮汛，螺头水道初落流一般出现在镇海高潮后1.0～1.5 h，流速最大可以超过4 kn；镇海低潮后1.0～1.5 h潮流开始转涨。

2.2 港鑫东方码头前方水域

受地形和岛礁位置影响，港鑫东方码头前方水域呈现如下特征：主航道东流受涨水潮礁的阻挡作用，一股流沿光明码头岸线往西南向，另外一股从港鑫码头后方呈推开流的态势流向码头。大潮汛，镇海高潮后1～1.5 h光明码头前沿出现洄流，洄流逆向前行，主航道落流越急该洄流越强。洄流流向西南，流速由开始时约0.5 kn增强至3 kn左右，洄流经光明码头后折返，转为西北流，沿光明码头西侧岸线流出，如图3所示。

主航道东流受到港鑫东方码头西侧后方岸形的阻挡，在码头侧形成极强的推开流，而且越往码头边推开流越明显。镇海高潮后0.5～1 h港鑫东方码头边开始初落，流速迅速增大，镇海高潮后1.5 h小潮汛、大潮汛流速分别可增至1.5 kn、2.5 kn左右；镇海高潮后2 h后，港鑫东方码头前方流速继续增强，小潮汛、大潮汛分别可增至2～3 kn、4～5 kn；最急落流出现在镇海低潮前2 h左右，小潮汛可达4 kn多，大潮汛可达6～7 kn，如图4、图5所示。

大潮汛，镇海低潮前2 h至低潮后1.0～1.5 h，随着螺头水道落流流速的增强，在岸形弯曲地段、凹凸处附近和光明码头前沿出现数量不等的漩涡，整个码头前沿流态紊乱。中小潮汛，较强的洄流集中在低潮前后1 h内。大潮汛，镇海低潮后1～1.5 h，随着主航道涨流的开始，流态开始逐渐恢复平稳，流速减缓。从镇海低潮潮后2～2.5 h开始至高潮后0.5～1 h，维持平流或微涨流状态。中小潮汛，镇海低潮后1.0～1.5 h至镇海高潮后1.5～2.0 h，光明码头前沿流态相对稳定，以平流、微涨流为主。

镇海低潮后1.0 h，港鑫东方码头前沿由落流开始转为涨流，镇海低潮后1.5～2.0 h涨流最大流速约2 kn，低潮后2 h20 min开始变落水，镇海低潮后2.5 h开始呈现回流阶段的落水，最大流速约1.5～2.0 kn，之后潮流趋缓，约0.5 kn。小潮汛则表现较弱。

2.3 切变线的影响

港鑫东方码头前沿存在潮流切变线，由于切变线的位置距离码头较近，此时码头靠离泊船舶的船速较低，船舶过切变线时，艏艉所受的反向潮流会给船舶操纵带来比较大的影响。对于船舶控速来说，过切变线时，要想船舶航行在预定的计划航线上，必须大舵角克服不同向流对船舶的不利影响，在此情况下，船速会有较大幅度的下降；对于船舶保向来说，切变线会给船艏、船艉带来方向不同的潮流作用力，进而产生转船力矩，最终给船舶安全造成威胁。一般力矩往往会随着流速的增大而增大，船舶和切变线所产生夹角度数越大，力矩带来的影响就会越大。受强反向流影响，多数船舶都会出现严重偏转的情况，失控问题随之发生。因此，港鑫东方码头前沿水域的切变线会给船舶的操纵带来较大风险。

3 靠离泊时间窗口的选择

初期实船靠泊港鑫东方码头选择镇海高平潮时左舷靠泊，离泊的时间窗口同样选择镇海高平潮。此后，考虑到船舶穿越切变线存在的操纵风险：过潮流切变线时，船舶左舷船艉受涨流、右舷船艏受落流作用，艏艉流压转船力矩造成船舶逆时针偏转，特别是重载深吃水船，船艏容易大幅向左偏转，短时很难用车、舵克服。当转头角速度较快时，很难短时间内控制并稳定船首向。船艏左转后艏对港鑫东方码头，陷入危险局面。由于流场切变线离港鑫东方码头距离较近，给驾引人员造成一定的心理压力。尽管港鑫东方码头边的缓流时段从初涨1 h到初落1 h的时间共有约4 h，但是再叠加降低潮流切变线对于船舶操纵和航行安全的影响，港鑫东方码头船舶靠离泊时间窗口就确定为镇海高平潮时，同时从降低推开流对于船舶稳泊的影响，常态化采用左舷靠泊的方式。

3.1 靠泊时间窗口的选择

根据码头前沿预报点S1、S4和S5的预报数据，在镇海高平潮前30 min至高平潮时间段内，在大潮期间，码头前沿450 m最大流速不超过2.7 kn，码头边最大流速不超过1.4 kn；小潮期间码头边最大流速不超过1.2 kn，根据码头前沿实际靠船经验，在这样的流速作用下，船舶操纵相对可控。根据2020年7月-12月3个预报点大潮和小潮的数据分析，码头前沿在镇海高平潮前30 min至高平潮时间段内不存在“小切变线”（小切边线是由于港鑫东方码头边局部小范围的回流所产生的），这有利于船舶靠泊操纵。

从统计数据看，对于镇海高平潮后的时间段，至少有约7 h的时间段内，码头前沿没有潮流切变线，但是镇海高平潮至镇海高平潮后30 min内，码头前沿3个潮流预报点的流速增加较快，但流速相对较缓，约0.9～1.5 kn；镇海高平潮后30 min之后的时间段，码头前沿3个潮流预报点的流速增加较快，流速较急，不利于船舶操纵。因此镇海高平潮后30 min之后的时间段不宜作为靠泊窗口。

根据实测及预报潮流分析，结合引航实操经验，靠泊时间窗口定为镇海高潮前30 min至镇海高潮后30 min，那么靠泊时间窗口就由目前镇海高潮时这一个点扩大为镇海高潮前0.5 h至镇海高潮后0.5 h共1 h的靠泊窗口期，注意大潮汛时应尽量赶早。

3.2 离泊时间窗口的选择

相对于靠泊操纵而言，船舶离泊操纵相对较容易。码头前沿水域水深条件良好，并且没有其他碍航物，一般来说，在拖船的协助下，控制好风、流对船舶操纵的不利影响，应避开急流时段，特别是急落流时段。

根据码头前沿流速观测统计分析，大潮时镇海低平潮前约4.5 h至低平潮后45 min时间段内，码头前沿流速大于2 kn；小潮时镇海低平潮前4.5 h至低平潮后1.5 h时间段内，码头前沿流速大于2 kn。大潮汛时镇海低平潮前4.5～4.0 h流速由2.0 kn上升至2.5 kn；小潮汛时镇海低平潮前4.5～4.0 h流速由2.0 kn上升至2.3 kn，镇海低平潮后1.0～1.5 h流速由2.5 kn下降至2.0 kn。

根据实测及预报潮流分析，结合引航实操经验，为了提高离泊时间窗口的可操作性，离泊时间窗口应避开镇海低潮前4 h至镇海低平潮时。那么离泊时间窗口则由镇海高平潮时扩大为共8 h的离泊时间窗口期，只需避开镇海低潮前的4 h，即镇海高潮后2 h至镇海低潮时。

4 实船验证

4.1 靠泊操纵

船舶从虾峙门进口靠泊全程约15.5 n mile。计划抵达L1报告线的进口时间为靠泊前1 h 45 min，此时航道内涨水比较明显，为保障交通流的正常，宜保持11 h左右速度通过虾峙门航道，通过虾峙门航道时间40 min左右。計划抵达1号警戒区的时间为靠泊前1 h 5 min，速度控制在10 kn左右，到2号警戒区需要大概25 min左右。此时要落实拖船和泊位情况，如有突发原因不能按计划靠泊，需要等待时，应申请交管，在1号警戒区北面和2号警戒区之间的航道东边，必要时掉头顶流淌航等候。计划抵达2号警戒区的时间为靠泊前40 min左右，提前确认拖船是否到位，泊位是否清爽，否则不要进入2号警戒区。出航道进入2号警戒区就要找机会自东向西穿越2号警戒区或通航分道，经过沿岸通航带去靠码头，注意提前发布航行动态，与进、出口船加强高频联系沟通。

进入沿岸通航带后，控制船位在100 m等深线附近，航向270°，这样流压最小。如果速度过快，在距离长柄嘴1 n mie以内时，可以停车淌航，这段流相对较顺，航向容易把定。注意小型船去靠泊时，由于受带好缆的拖船影响很大，最慢车甚至慢车航向把定都很困难，这时可以让拖船自己动车跟着走为宜。因地处2号警戒区，交通流复杂，且需穿越警戒区，在一定时间存在逆行情况，如果出现航向把定问题将带来极大的安全隐患，必要时可果断加车。计划靠泊前20 min到达长柄嘴，长柄嘴到码头边0.4 n mile，与长柄嘴保持0.2～0.3 n mile距离通过，转向至230°，码头边控制船舶横距300 m左右，速度3 kn以下，倒车停船后利用拖船顶推入泊。注意码头边的压拢流，当离码头1倍船宽横距时，令拖船适当往外拖，调整船舶平行、缓慢贴拢码头，如图7所示。

横距的控制：码头距30 m等深线最近0.12 n mile，距50 m等深线最近0.20 n mile，一般3万吨级以上的船舶船位置宜摆在50 m等深线附近，3万吨级以下的船舶位置摆在30 m等深线附近。

螺头角方向过来，由西向东掉头靠初落，航道上一路顶流，速度比较好控制，走出口航道右边缘。注意提前发布航行动态，距码头一海里保持航速6 kn左右，带好拖船，并继续减车，在接近长柄嘴码头对开0.6 n mile处向右掉头，速度控制在4 kn左右，掉头过程中注意增速现象，观察切变线位置，最后控制船位掉头后在切变线和码头之间，利用拖船顶推平行靠泊。

4.2 离泊操纵

令前后两艘拖船顶住船舶，先单绑，后解清所有缆绳。前后拖船同时松缆起拖，涨水时船尾先离，落水时船艏先离，让里档受流有利于离泊。将船舶拖开100～150 m，然后尾拖顶、首拖拉，并适当配合使用车舵，使船舶掉头驶入出口航道。

4.3 拖船的使用

3万吨级以上的满载船舶2艘拖船助泊时，右后拖船可以根据情况向后拖，协助减速。3艘拖船助泊时，第三艘拖船建议带在正船艉，向后拖协助减速，速度下来后可以解掉，到船头协助顶推。在拖船协助下，过切变线后船速都能控制在4～5 kn，航向把稳后停车淌航过去，倒车速度3 kn以下。控制倒车偏转效应的时候，最好船头拖船顶推同时船艉拖船向外拖，这样横移速度不会很快，还有利于调整角度；此时码头边压拢流明显，如果单独靠首拖顶推来稳定船舶会造成横移速度过快。进入2号警戒区，拖船必须到位，但是不急于带上，可以利用拖船驱挡无法联系又与本船有关系的小船，拖船在过切变线之前带上即可。

4.4 穿越警戒区及分道通航的时机

由于切变线的分布大致是沿着等深线方向，及早将船舶调整到合适的位置，航向和主流方向接近，后期受横流影响较小，这样过切变线的角度也小，有利于穿越切变线。与此同时也避免了大角度，高走位往下插时，受横流影响较大，占用航道时间过长，影响出口船舶的正常航行。另外，还减少了大角度穿越切变线时，可能产生短暂无法抑制的偏转等情况。所以条件允许的前提下，应尽早驶到南侧沿岸通航带，沿着100 m等深线附近航行，既不影响航道正常出口船，又很容易地过切变线，减小操纵风险。

镇海高潮前40 min，切变线清晰可见，如图8所示，大概位置沿100 m等深线分布，此时首向与切变线夹角30°左右，过切变线船舶很好控制。

4.5 靠离泊注意事项

（1）及时发布动态，表明意图，及早联系相关船舶。

（2）密切關注相邻泊位有无船舶开靠，尤其光明码头。

（3）2号警戒区船舶避让以车让为主。

（4）涨水时段离泊时，要充分注意切变线的影响，拖船用足，确认安全后再提速进入航道。

（5）避免在镇海低潮前4 h至低潮时的时间段内离泊。

（6）如果交通流特别复杂，没有良好时机穿越2号警戒区或通航分道到达码头，切不可强行穿越。

（7）船舶操纵人员应特别谨慎驾驶船舶，根据实际情况，选择合适的时机和方法进行靠离泊作业，不急躁，不冒进，确保安全。

5 结束语

港鑫东方码头靠、离泊时间窗口打开后，特别是离港时间窗口的扩大在保证船舶离泊作业安全的同时，又给船舶离泊带来了较大灵活性，使得船舶有合理的时间窗口尽早离港，降低了船舶在码头的非作业系泊时间，从而有利于降低船舶的稳泊风险，提高了码头的生产效率。

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