浅析桥区航道船舶通过能力

2022-09-11

一直以来, 水上交通安全的研究是以海上为重点, 而内河航运也是水上交通的重要组成部分, 航道是内河航运的承载体而在很多海岸港口中, 航道也是港口经济发展的制约因素, 港口航道交通通过能力在一定程度上影响着港口经济的快速发展。航道交通通过能力研究是支持港口建设决策和运营管理的重要课题。它是反映航道适航程度的一项重要性能指标, 是度量航道疏导船舶能力的尺度, 它的大小直接影响整个港口通过能力的发挥。所以确定航道交通通过能力计算分析方法, 对航道的通过能力进行计算评价是进行航道设计与规划, 确定航道建设规模及实现航道扩建的重要依据[1]。本文主要对于桥区航道船舶通过能力进行探讨, 主要包括航道条件、船型、吨位及畅行速度和船舶模型等方面。

1 航道条件

航道设计的优劣直接影响着港口正常的运营, 航道选线应结合港口总体规划, 适当留有发展余地, 对于航道的布置, 必须全面考虑建港地区水文、气象和地质特点, 充分利用自然条件来最大限度地满足船舶航行要求, 还要注意适应港口平面布置和远景发展规划对航道的要求。为提高船舶进出港的安全性, 为船舶提供良好的操船作业环境和条件。航道分为单向航道和双向航道[2]。航道因素包括宽度、水深、转弯半径、净空高度;航道距危险物距离;航道交叉情况。描述航道的参数有:航道长度、宽度、深度、底质特征、流速和流向、风速和风向、波浪高度、导航设施和引航设施等。

改善航道条件, 其中包括通过采取航道疏浚整治、渠化, 运河改建、扩建, 提高船闸等级, 扩大船闸规模等工程措施为船舶大型化创造条件消除急滩、险滩和单行控制河段, 拓宽卡口段航道宽度, 为船舶快速运行创造条件等工程措施改善通航条件提高航道等级。通过实施航标工程, 完善导航、助航设施, 为船舶实现夜航和不良天气条件航行, 提高周转率创造条件。

在狭窄的天然航道和人工疏浚的航道中, 航道的宽度大小就要兼顾交通安全、效率和投资费用各方面。在新建设港口而挖掘航道时, 要根据通航船舶的大小和多少来恰当地确定航道宽度。在航道有效宽度的算式中, 航迹带宽度所占比列重大, 可见, 船舶安全通过航道航行所需的航道宽度主要决定因素是航迹带宽度。在分道通航的双向航道中, 船舶间的富裕宽度也是影响航道宽度的一个重要因素, 船舶相向交会时, 为了防止船舶发生船吸而保持两航迹带间的内侧横向净距, 两船的相互作用, 主要受船型尺度、两船间距、航速和操船性能等因素的影响。为了有效保持两船间的最小安全距离, 许多国家诸如美国、前苏联、日本、荷兰及英国等一些港口和科研机构, 做了大量的理论研究和船型试验, 取得了许多很有参考价值的科研成果。总结国外有关文献资料和我国的一些港口实践经验, 建议两航迹带的内侧距离不得小于最大设计船宽B。对于航行密度大的航道、超大型散货船、油船和化学品船等危险品船舶通航的双向航道, 应根据当地的自然条件适当拓宽。

2 船型、吨位及畅行速度

(1) 船型是影响航道交通通过能力的一个重要因素, 在确定航道尺度时, 选择通航船型参数是不可缺少的, 在评价航道中船舶操纵参数时, 选择的船舶尺度一般为保证安全和效率的最大船舶。船型的参数主要包括:船长 (L) 、船宽 (B) 、最大吃水 (d) 、船速 (V) 和操纵性能 (与其他船舶比较并根据航道通航密度定性确定船舶操纵性能) 。

(2) 航道交通通过能力与船舶载重吨位高度相关。在高等级航道中, 如果小船众多, 运行船舶吨位不高, 会大大降低航道交通通过能力, 航道资源没能得到充分的利用, 高等级航道的优势也就无从体现。

(3) 船舶的畅行速度。船舶畅行速度与通过能力线性相关, 在同等条件下, 畅行速度越高, 航道交通通过能力越高。船舶的航速与航道的环境条件有关, 也与船舶船型、主机性能等因素有关。在航道中, 为了便于避让、停车, 船舶需要以比开口水域航行速度慢的速度航行。但是, 船速过低, 舵效变差, 又反过来带来操纵上的困难。同时, 会直接影响船舶交通流通过能力, 易造成航道阻塞。

船舶在进行追越过或发生会遇时, 为避免船吸效应及减小船行波对其他船舶的影响, 往往需要减速航行。若在此过程中, 采取较高航速, 小船特别受到动力的影响, 由于船行波造成甲板上浪, 货舱进水。为避免浪损, 同时也为了尽量减少因顾忌船行波影响而造成的速度损失, 宜适当增加船舶干舷高度, 提高抗浪性。并且在增加船舶实载率、提高运输效率的同时也要严格控制船舶超载, 防止船舶吃水过深, 干舷不足, 或使用较高的货舱围板, 防止波浪侵入。

3 船舶领域模型

船舶在航行过程中安全是第一位的, 船舶之间总要保持一段安全距离, 每艘船舶周围, 需要有一个安全缓冲区域, 他船进入本船的安全缓冲区域内, 一般就认为有碰撞的危险。当航道达到最大交通密度时, 船舶之间保持一定的安全距离航行以避免发生碰撞, 其中安全距离就是船舶安全行驶的最小距离。也就是船舶避碰领域, 又称船舶领域。一般认为, 船舶领域与本船条件 (船长、航速、性能等) 、驾驶人员技术水平素质和外界条件 (交通密度、会遇形势、水文地理和天气情况等) 三方面因素相关。

自19世纪60年代船舶领域的概念和模型提出以后, 船舶领域在生产实践及研究理论中得到了不断的改进和完善。日本、英国和荷兰的学者提出的船舶领域模型多是基于本国特定水域的研究出发, 再将结论推广开来。但是船舶领域模型是随着船舶条件、会遇形势和驾驶员的不同而变化的。由于海域、内河地理条件的差别, 国外研究结果在我国应用具有一定的局限性。因此, 船舶领域模型的研究逐渐面向内河。尤其是在我国, 内河水域的船舶领域模型研究相对较少, 随着内陆经济的发展, 内河交通环境将进一步整治, 水上交通工程方面研究的不断深入, 船舶领域模型的研究将步入一个新的时期。

摘要：航道交通通过能力的大小直接影响整个港口通过能力的发挥, 本文主要对于桥区航道船舶通过能力进行探讨, 主要包括航道条件、船型、吨位及畅行速度和船舶模型等方面, 以期对于我国水上交通设计起到积极作用。

关键词：航道交通,船舶通过能力,航道条件,船舶模型