唐貴靈

摘 要：為了研究欽州灣內(nèi)防風(fēng)系船浮筒系統(tǒng)，提出適合欽州灣內(nèi)防風(fēng)系船浮筒的安全條件。分析欽州灣水域風(fēng)、浪、流等氣象、水文條件，計(jì)算防風(fēng)系船浮筒系泊力、系泊半徑和錨地水深。研究表明，1500噸級(jí)船舶防風(fēng)系船浮筒系泊力最大為335KN，防風(fēng)系船浮筒系泊半徑最大為326m。此結(jié)論可為欽州灣內(nèi)設(shè)置防風(fēng)系船浮筒提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：防風(fēng)系船浮筒；系泊力；系泊半徑；錨地水深；欽州灣

中圖分類號(hào)：U675.921 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006—7973（2016）09-0044-02

欽州港位于中國(guó)南海北部灣頂端的欽州灣內(nèi)，北靠南寧，東與北海相鄰，西南與防城港交界，背靠大西南，面向東南亞，是廣西沿?！敖鹑恰钡闹行拈T戶，大西南最便捷的出海大通道。目前欽州港內(nèi)尚未配置防風(fēng)系船浮筒設(shè)施，因此研究欽州港內(nèi)防風(fēng)系船浮筒系統(tǒng)尤為重要。文獻(xiàn)[1]通過(guò)對(duì)特定船舶的系泊物理模型試驗(yàn)，研究了浮筒式防風(fēng)單點(diǎn)系泊系統(tǒng)在風(fēng)、浪、流單獨(dú)作用和組合作用下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和動(dòng)力響應(yīng)，并進(jìn)一步研究了環(huán)境因素（強(qiáng)風(fēng)、浪、流）大小、系泊線長(zhǎng)度和剛度等因素對(duì)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的影響。文獻(xiàn)[2-4]對(duì)單點(diǎn)系泊油輪動(dòng)力響應(yīng)以及各參數(shù)對(duì)單點(diǎn)系泊的影響及穩(wěn)定性進(jìn)行分析。單點(diǎn)系泊通常是指船舶通過(guò)一艏（艉）的系纜索或剛性搖臂與海上的系泊點(diǎn)相連接。單點(diǎn)系泊（SPM）是我國(guó)海軍水面艦艇和部分民用船舶在避風(fēng)錨地抵御臺(tái)風(fēng)災(zāi)害的主要方式。下文從主要從欽州水域風(fēng)、浪、流、防風(fēng)系船浮筒系泊力及系泊半徑、錨地水深等方面進(jìn)行分析，對(duì)適合欽州港內(nèi)防風(fēng)系船浮筒的設(shè)置提出建議。

1 防風(fēng)系船水域環(huán)境分析

1.1 水文條件

欽州灣潮型為不正規(guī)全日潮，潮差大，息潮時(shí)間短，落潮歷時(shí)小于漲潮歷時(shí)，落潮流速大于漲潮流速，流向較穩(wěn)定。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，欽州灣內(nèi)漲潮平均流速為0.08～0.28m/s。最大流速為0.54m/s；落潮平均流速為0.09～0.55m/s，最大流速為0.95m/s。

波浪以風(fēng)浪為主，常浪向?yàn)镾SW向，頻率占17.67%，其次為NNE向，頻率為17.2%；強(qiáng)浪向?yàn)镾SW向，次浪向?yàn)镾向和NE向。實(shí)測(cè)最大波高為3.4m，波向?yàn)镋SE向；實(shí)測(cè)最大周期為6.8s。

1.2 風(fēng)況

欽州港屬南亞熱帶海洋性氣候，盛行季風(fēng)，冬無(wú)嚴(yán)寒，夏無(wú)酷暑，高溫多雨，干濕分明。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，欽州港季風(fēng)分布特征比較明顯，每年5～8月多偏南風(fēng)，尤以6～7月最多，10月至翌年3月多偏北風(fēng)，4月和9月為偏北風(fēng)氣旋和偏南風(fēng)氣旋交替時(shí)期。全年常風(fēng)向N，其頻率為26%，次常風(fēng)向?yàn)镹NE，其頻率為9.2%；強(qiáng)風(fēng)向?yàn)镾，極大風(fēng)速為36m/s；多年平均風(fēng)速為3.8m/s。

1.3 防風(fēng)系船浮筒系泊力

根據(jù)《防風(fēng)系船水鼓》（GJB1119-2006），作用在防風(fēng)系船水鼓上系泊力計(jì)算公式如下：

1.4 防風(fēng)系船系泊半徑

根據(jù)《海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范》，浮筒系泊水域系泊半徑按下式計(jì)算：

R=L+r+l+e （7）

式中：R——單浮筒水域系泊半徑（m）；L——設(shè)計(jì)船長(zhǎng)；r——由潮差引起的浮筒水平偏位（m），每米潮差可按1m計(jì)算；l——系纜的水平投影長(zhǎng)度（m），DWT≤10000t，取20m；e——船尾與水域邊界的富裕距離（m），取0.1L。

1.5 防風(fēng)系船錨地水深

根據(jù)《海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTS165-2013）規(guī)定，港外錨地設(shè)計(jì)水深不應(yīng)小于設(shè)計(jì)船型滿載吃水的1.2倍。若該海區(qū)波浪累計(jì)頻率為4%的波高超過(guò)2m時(shí)，應(yīng)增加波浪富裕深度。

2 案例分析

擬在欽州港內(nèi)錨地附近設(shè)置5座防風(fēng)系泊浮筒，靠泊1500噸級(jí)船舶，其浮筒地理位置見圖2，代表船型尺度參數(shù)見表1。

2.1 防風(fēng)系船浮筒系泊力分析

由分析可知，風(fēng)動(dòng)力影響系數(shù)μ取值為1.3，風(fēng)速分別取6-12級(jí)，水流組合系數(shù)取8.4，水流速度取該水域最大流速0.95m/s，船舶方形系數(shù)取0.5，根據(jù)公式（1～6）經(jīng)計(jì)算可知，不同風(fēng)級(jí)對(duì)應(yīng)的系泊力值見表2。

2.2 防風(fēng)系船浮筒系泊半徑分析

根據(jù)公式（7）可知，1500噸級(jí)船舶系泊半徑為191m。擬建1#防風(fēng)系船浮筒在1#內(nèi)錨地范圍內(nèi)；2#防風(fēng)系船浮筒與1#、4#內(nèi)錨地距離分別為390m、100m；3#防風(fēng)系船浮筒與1#、4#內(nèi)錨地距離分別為590m、480m；4#防風(fēng)系船浮筒與1#、4#內(nèi)錨地距離分別為800m、150m；5#防風(fēng)系船浮筒與1#、4#內(nèi)錨地距離分別為1200m、350m。

根據(jù)《海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：港內(nèi)錨地單浮筒系泊時(shí)，錨地邊線至進(jìn)港航道、碼頭港池水域、碼頭建筑物、防波堤、淺堤、礁石、沉船的安全距離不應(yīng)小于1倍設(shè)計(jì)船長(zhǎng)。單浮筒系泊船舶錨位中心點(diǎn)間的最小距離可按2倍系泊水域半徑考慮。因此建議1#防風(fēng)系船浮筒向北移動(dòng)至點(diǎn)，調(diào)整后與1#內(nèi)錨地距離為100m。調(diào)整后的防風(fēng)系船浮筒地理位置示意圖3。

移動(dòng)后的1#防風(fēng)系船浮筒與1#內(nèi)錨地距離為100m，因此，可以確定1#防風(fēng)系船浮筒的最大系泊半徑為100m；2#防風(fēng)系船浮筒與4#內(nèi)錨地距離為100m，因此，可以確定2#防風(fēng)系船浮筒的最大系泊半徑為100m；4#防風(fēng)系船浮筒與4#內(nèi)錨地距離為150m，因此，可以確定4#防風(fēng)系船浮筒的最大系泊半徑為150m；經(jīng)測(cè)量，3#防風(fēng)系船浮筒與2#防風(fēng)系船浮筒的距離最近，為400m，3#防風(fēng)系船浮筒與附近淺點(diǎn)的距離為300m。經(jīng)計(jì)算，可得出3#防風(fēng)系船浮筒的最大系泊半徑為169m；5#防風(fēng)系船浮筒與4#內(nèi)錨地距離為350m，與最近的4#防風(fēng)系船浮筒的距離為480m，與龍門航道的距離為600m。計(jì)算得出5#防風(fēng)系船浮筒的最大系泊半徑為326m。

根據(jù)《海港總體設(shè)計(jì)規(guī)范》，計(jì)算出可系泊的最大船舶船船長(zhǎng)，具體計(jì)算結(jié)果見表3。

2.3 防風(fēng)系船錨地水深分析

由于欽州水域波浪累計(jì)頻率為4%的波高未超過(guò)2m，因此，錨地設(shè)計(jì)水深不應(yīng)小于設(shè)計(jì)船型滿載吃水的1.2倍。

根據(jù)表1可知，代表船型的船長(zhǎng)為150m，吃水為3.5m，所以錨地水深應(yīng)不小于4.2m。防風(fēng)系船水鼓最大系泊半徑范圍內(nèi)的水深見圖4～5。

由圖4～5可知，1#防風(fēng)系船水鼓（本報(bào)告建議移動(dòng)后的）最大系泊半徑100m內(nèi)的水深最小值為7m，因此，可以系泊200噸級(jí)船舶；2#防風(fēng)系船水鼓最大系泊半徑100m內(nèi)的水深最小值為5m，因此，可以系泊200噸級(jí)船舶；3#防風(fēng)系船水鼓最大系泊半徑169m內(nèi)的水深最小值為3.3m，因此，可以系泊200噸級(jí)船舶；4#防風(fēng)系船水鼓最大系泊半徑150m內(nèi)的水深最小值為4.4m，因此，可以系泊200噸級(jí)船舶；5#防風(fēng)系船水鼓最大系泊半徑326m內(nèi)的水深最小值為2.6m，但當(dāng)系泊半徑縮小為100m時(shí)，其最小水深為4.3m，因此，可以系泊200噸級(jí)船舶。

綜合考慮1#、2#、3#、4#、5#防風(fēng)系船水鼓的系泊半徑以及水深等條件，1500噸級(jí)船舶可以系泊在移動(dòng)后的1#防風(fēng)系船水鼓，此時(shí)，將占用1#錨地91m寬度水域，占用4#錨地70m寬度水域。

3 結(jié)論

（1）欽州灣內(nèi)漲潮平均流速為0.08～0.28m/s，最大流速為0.54m/s；落潮平均流速為0.09～0.55m/s，最大流速為0.95m/s。欽州灣內(nèi)流速較小，能夠滿足防風(fēng)系船浮筒作業(yè)要求。實(shí)測(cè)最大波高為3.4m，波向?yàn)镋SE向，最大周期為6.8s。極大風(fēng)速為36m/s，多年平均風(fēng)速為3.8m/s。

（2）1500噸級(jí)船舶安全系泊力最大為335KN，因此防風(fēng)系船浮鼓沉塊、錨鏈等配件系泊力均應(yīng)大于335KN。

（3）根據(jù)規(guī)范，1#防風(fēng)系船浮筒設(shè)置于1#內(nèi)錨地范圍內(nèi)，對(duì)錨泊在1#內(nèi)錨地的船舶構(gòu)成安全隱患，因此1#防風(fēng)系船浮筒需要移動(dòng)。經(jīng)計(jì)算的最大系泊半徑及所能系泊的最大船長(zhǎng)見表3。

（4）綜合考慮1#、2#、3#、4#、5#防風(fēng)系船水鼓的系泊半徑以及水深等條件，1500噸級(jí)船舶可以系泊在移動(dòng)后的1#防風(fēng)系船水鼓，此時(shí)，將占用1#錨地91m寬度水域，占用4#錨地70m寬度水域。

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