1、單向航道實現(xiàn)雙向通航研究,航海模擬器教研室 張錫海,研究的目的與意義,單向航道港口隨著船舶到港量的增加，由于航道的限制，使得船舶在錨地、泊位滯留情況嚴重。船舶進出港占用很多時間，導(dǎo)致了港口泊位、門機空閑等船的現(xiàn)象嚴重，泊位利用率不高，極大的影響了港口正常生產(chǎn)作業(yè)，使航道成為港口發(fā)展的瓶頸。 利用技術(shù)規(guī)范進行理論計算，使單向航道在不改變現(xiàn)有航道工程和導(dǎo)助航設(shè)施布置前提下，實現(xiàn)雙向通航，既節(jié)省了國家和企業(yè)建設(shè)資金，又提高了港口營運能力，解決了較大現(xiàn)實問題，提高整個社會效益。,研究的內(nèi)容,依據(jù)理論計算確定單向航道實現(xiàn)雙向通航的可能性； 通過航海模擬器實驗驗證其可行性； 預(yù)評價實施風(fēng)險； 制定有效的監(jiān)

2、管措施和應(yīng)急保障預(yù)案； 實施效果評估機制不斷完善監(jiān)管措施和應(yīng)急保障預(yù)案，以實現(xiàn)現(xiàn)有航道對部分船舶有條件的實施雙向通航措施，節(jié)省港口建設(shè)資金，提高航道利用率，全面提升港口總體運營效益和港口功能。,研究的總體思路,研究的關(guān)鍵在于不改變現(xiàn)有航道工程和導(dǎo)助航實施布置的情況下，利用港口現(xiàn)有建設(shè)基礎(chǔ)和船舶監(jiān)管手段，實現(xiàn)雙向通航，并保證航行安全。 主要思路是首先按照現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范、標準計算利用現(xiàn)有航道水深、寬度、邊坡等資源來實施雙向通航的理論可能性。 其次根據(jù)來港船舶的特點確定雙向通航船舶的適用范圍，利用航海模擬器技術(shù)針對不同風(fēng)流條件、船速等情況進行多次不同噸位間的雙向通航模擬試驗，以驗證其理論可行性，并預(yù)先

3、評價其實施的風(fēng)險性。 在實施應(yīng)用階段，制定有效的監(jiān)管措施和應(yīng)急保障預(yù)案。,航道的有效寬度,根據(jù)海港總平面設(shè)計規(guī)范規(guī)定： 單向航道：W = A + 2C 雙向航道：W = 2A + b + 2C 其中：A航跡帶的寬度； b船舶富裕寬度； C船舶與航道底邊間的富裕寬度。,航道的有效寬度,在不同風(fēng)流條件下，航跡帶寬度A計算如下： A = n（L sin + B） 式中：n船舶漂移倍數(shù)，可查表求得數(shù)值； 風(fēng)流壓偏角 ，可查表求得數(shù)值； L船長（m）； B船寬（m）。,以京唐港為例論證,京唐港現(xiàn)有航道為7萬噸級單向航道，全長9350m，底寬180m，底標高-15m，航道邊坡比為1：5，底質(zhì)為沙質(zhì)。于20

4、06年10月建成投產(chǎn)使用。 根據(jù)港區(qū)實際統(tǒng)計：2006年、2007年來港船舶中1萬噸級以下船舶數(shù)量為2511艘和2944艘，分別占各自全年來港總數(shù)的69.6%和69%。 這些船舶占用航道時間與大噸位船舶在航道航行時間差不多，使得航道水域不能充分利用，浪費了資源。,以京唐港為例論證,據(jù)統(tǒng)計，單向通航時日平均進出港船舶為29.8艘，平均進出港時間為48.3min。 按照目前進出港船舶用時計算，進出港船舶密度已經(jīng)處于滿負荷狀態(tài)，沒有再提升的空間，這對于正在高速發(fā)展的京唐港來說，將受到非常大的限制。 單向航道的通航能力不足，導(dǎo)致船舶在錨地、泊位滯留情況嚴重，港口泊位、門機空閑等船現(xiàn)象時有發(fā)生，極大的影

5、響了港口正常生產(chǎn)作業(yè)。,以京唐港為例論證,雙向航道：W = 2A + b + 2C A = n（L sin + B） 上述公式為兩船船型和大小相同情況下雙向通航的計算方法，考慮到京唐港到港船舶的實際情況，我們將大船取散貨船型，小船分別取京唐港通航數(shù)量較大的散貨船和雜貨船兩種船型。,京唐港7萬噸級航道原設(shè)計為單向航道，當采用雙向通航時，航道寬度和航跡帶推算如下： W = A1 + C1 + b + A2 + C2 A1 = n（L1 sin + B1） A2 = n（L2 sin + B2） 上述公式中，下標“1”表示大船，下標“2”表示小船， b按照大船設(shè)計船寬取值。船舶漂移倍數(shù)n，查表本港取

6、1.69；風(fēng)流壓偏角 ，查表本港取7； 采取雙向通航后，由于小船吃水較小，故可利用航道邊坡來增加航道可航寬度。,推導(dǎo)出小船船寬計算公式： A2 + C2 B2 = n (L2 sin/B2 +1) + C2/B2 該式右端雖然含有未知量B2，但長寬比L2/B2作為已知數(shù)輸入， C2/B2 也是已知數(shù)，在海港總平面設(shè)計規(guī)范中查?。ɡ?.5、0.75、1.0等）。,A2 + C2 可以根據(jù)航道通航水深、兩船吃水、富余水深等參數(shù)求出。 通航水深： D0=DC + Tide 式中：DC為航道海圖水深（本港取15m）；Tide為乘潮2小時90%保證率的潮高1.21m。 然后可以得到小船的船長： L2

7、= B2 (L2/B2),WS1=5 X (D0-T1-UKC1) 則 W1=(b+A1+C1)-WS1 W2=W- W1=180- W1 小船一側(cè)航道可利用邊坡寬度為： WS2=5 X (D0-T2-UKC2) 至此得到： A2 + C2 =W2+WS2 富余水深UKC1和UKC2均按照各自吃水的10%取值。,對于京唐港7萬噸級航道（有效寬度180m），如果大船為5萬噸級及以下，利用航道邊坡以擴大航道可航寬度：,以京唐港為例論證,計算時的步驟： 1.首先選定大船噸級，按7萬、5萬、3.5萬和2萬噸級散貨船四種情況計算，在規(guī)范附錄中查出其設(shè)計船長L1、船寬B1和載重吃水T1的大小； 2.大船按

8、重載狀態(tài)計，分別算出大船的航跡帶寬度A1及其與航道底邊的富余寬度C1； 3.預(yù)先估計小船吃水T1，然后計算小船的航跡帶寬度及其與底邊的富余寬度和A2 + C2 ； 4.計算小船船寬B2，再計算出小船船長L1； 5.如果預(yù)估小船吃水T2不合理，則重新選擇小船吃水T2，重復(fù)步驟3和步驟4，直到合理為止； 6.查規(guī)范附錄，確定小船噸位。 7.根據(jù)上述計算步驟，編制計算機程序。,以京唐港為例論證,通過計算得出：理論上在京唐港航道利用航道邊坡情況下，2萬噸級散貨船在風(fēng)、流壓偏角不超過7時，可以與2萬及以下散貨船或雜貨船、集裝箱船實施雙向通航且風(fēng)險較小。 在理論計算的基礎(chǔ)上，充分考慮當?shù)氐淖匀粭l件、航道情況、通航環(huán)境、船舶載貨等情況，利用大型船舶操縱模擬器進行多次不同噸級船舶間的實驗，以驗證雙向通航理論在不同情況下的通航風(fēng)險。 實驗結(jié)果表明:在各種條件下，2萬噸級船舶與2萬噸級以下船舶雙向通航時風(fēng)險較小，在流速1kn，風(fēng)力6級，船速不超過8kn情況下，只要駕引人員謹慎操縱，基本可以安全進行。,以京唐港為例論證,實踐應(yīng)用中的成效： 2008年，京唐港單向航道實施雙向通航后，船舶日進出量由29.8艘次提升到39.9艘次，船舶進出港效率提高33.9%，進出港船舶中68%實現(xiàn)了雙向通航，沒有發(fā)生任何安全