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海图规范中水深注记精度与沉船危险性的讨论

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        发布时间:2016-09-20 11:13:40 访问次数:12494

一、引言

我国海图编绘依据主要为GB12319-1998《中国海图图式》和GB12320-1998《中国航海图编绘规范》,出版的海图既应科学地反映实地形态和特征,有效的保障航海安全,又与国际相关标准相一致,满足航海国际性的需要。参考相关国外海图编绘标准的基础上,根据相关的安全航行要求,讨论了我国规范中水深注记精度与沉船危险性标准,为更加合理的编绘海图,保障航海安全提供一定的参考。

二、水深注记精度标准讨论

GB12320-1998《中国航海图编绘规范》9.13.2中对深水注记的规定为:浅于31m的水深保留一位小数,第二位小数舍去,原资料只保留一位小数的,小数按原资料表示;深于31m的水深,注至整米,小数舍去。英、日、韩等国图式中规定,0m~20.9m间水深保留一位小数;21m~31m间水深,小数以0.5m为单位,大于31m的水深,注至整米,见表1。由表1可知,我国标准与英日韩等国标准的区别,主要是在21m~31m区间,笔者认为可从以下几个方面讨论。

表1    水深注记精度  单位:m

 

⒈ 通航安全性

当船舶推开水向前运动时,被推开的水体部分沿着舷侧流动,部分沿着船底流淌,由于水的流动引起船体下水压力下降,导致船舶垂直下沉,这就是所谓的船舶下沉现象。影响船体下沉量大小的因素很多,船体下沉量随船舶的种类、船体在水下的尺度、航速、水深和所航水域的性质(开阔水域、受限水域、封闭水域)不同而变化。很难用公式计算出包含各种因素的船体下沉量,美国army corps ofengineers推荐船舶在疏浚航槽中航行时船体下沉量的计算公式如下:

dnuⅡ=(2×cCB×V2)/100        ⑴

式中,dnuⅡ为船体下沉量,单位为m;cCB为与船舶吃水相对应的方形系数;V为船速,单位为kn。根据式⑴可得不同船舶下沉量,见表2。

表2   船舶下沉计算 单位:m


实际船舶航行中,还受到波浪、风、流等因素影响,船体下沉量将大于相应的表列数值。从计算结果可看出,船速越高,越是大尺度船型,船体下沉量越大,相应的船体下沉量差值也越大。

为了准确测定船舶航行下沉量,沙波等利用大连海事大学研制的船舶动态测试系统,在天津港对两型船舶进行了实船试验。实验环境为,落潮、顶流、3级风力及海况,11万吨的6代集装箱船“MSCILONA”和15万吨级散货船“JASMINE”不同航速下的下沉量,见表3。

表3   船舶下沉量     单位:m


由表2、3可知,随着航速的增加,航速每增加一节,船舶下沉量的增量会越来越大,10kn左右时即可达到0.5m的增量。假设船舶由浅水区驶往深水区,航速应该越来越大,在大于20m水深处,航速应该会在10kn以上,在此水域船舶下沉增量有的已达到0.5m。可见,21m~31m区间水深,小数以0.5m为单位,更符合船舶安全航行的需要,更有利于保障航海安全。

⒉ 测深精度

IHO与我国对海道测量的测深标准有所不同,其中IHO以不确定度来描述测深的质量,我国主要是以中误差的限差方式控制和评估测量数据与成果的质量,见表4。

表4 《IHO海道测量标准》与国标《海道测量规范》标准对比

 

其中,TUV=√(a2+(b×d)2),a代表与深度无关的不确定度部分,b代表与深度有关的不确定度部分的乘系数,d为深度,b×d代表与深度有关的不确定度部分。

由表4可知,随着水深的增加,测深误差会越来越大。小于20m水深处,我国与IHO的测深标准基本一致;20m~30m水层间,我国测深精度要求为0.2m,IHO测深精度要求为0.3m左右。因此,21m~31m间水深,小数以0.5m为单位,海图水深更具可信性。

⒊ 美观性

海图水深直接由0.1m间隔变为1m为间隔,图面感觉存在较大的跳跃,如有0.5m间隔作为过渡,图面层次感更为强烈,更具有美观性。

⒋ 保密性

海洋水深数据可用来反演一些重要的海洋安全信息,在保证航海用途的前提下,一般通过水深密度、水深精度来降低风险。因此,21m~31m间水深,小数以0.5m为单位,更能保证国家信息安全。

通过以上几点分析论证,虽然我国海图31m内水深,表示的精度高,但增加21m~31m间水深,小数以0.5m为单位,更为合理,航海安全更有保证。

三、危险沉船水深标准讨论

GB12319-1998《中国海图图式》中规定:危险沉船指深度20m及20m以内的沉船,深度不明但可能有碍水面航行的沉船也用此符号表示;非危险沉船指深度大于20m的沉船,深度不明,但不影响水面航行的沉船也用此符号表示。英版海图图式中,危险沉船指深度为28m及28m以内的沉船;非危险沉船指深度大于28m的沉船。

⒈ 船舶吨位与吃水的发展与英版海图图式的修订

1952年,世界上最大的油船只有3万吨级,至1959年油船载质量已超过10万吨级;1954年,散货船平均单船载质量仅为1.9万吨,1973年起超过4万吨。

1956年4月26日,美国美森航运公司(Matson,海陆公司SeaLand的前身)的“理想Χ号”(IdealΧ)载着58个33英尺的集装箱从纽约港出发,前往得克萨斯州的休斯敦港,世界海运由此进入集装箱运输时代。这种运输方式的发明者—马尔康·麦克莱恩(MalcomMcLean)因此被称作“世界集装箱之父”。

1958年11月27日,中国第一艘万吨远洋货船“跃进”号下水,全国轰动。短短几年,航运业飞速发展:1966年,油船发展已经超过20万吨;1968年,最大的油船达到30万吨;1973年增至47万吨;1976年法国建造的“巴蒂吕斯”号超级油船载质量达到55万吨;1981年建造的超级油船“诺克·耐维斯”号满载后的吃水超过24.6m,被称为“海上巨人”。

20世纪80年代初期,15万吨级的散货船已经开始建造。20世纪90年代,散货船一般为16~18万吨,船舶的设计夏季载重线超过18m。目前,散货船已达到30万吨以上,其设计夏季载重线已经超过21m。

英国作为老牌的海洋强国,其海图图式随着船舶吃水的变化而不断修订。19世纪,当时的船舶最大吃水极少大于10m,1960年以前的英版海图图式中危险沉船水深为8拓(约15m),1960年改为10拓(约18m),1963年改为11拓(约20m),至1968年改为15拓(约28m)并沿用至今。

⒉ 沉船危险性讨论

按照海运行业规定,海上航行中富余水深应满足不低于15%的船舶吃水的要求,进出港富余水深应满足不低于10%的船舶吃水的要求,这主要是考虑船舶航行中的下沉量。

按15%的吃水的要求,如果一艘好望角型船的吃水为18.0m,则需要有20.7m的海图水深。由此可见,我国海图图式中深度大于20m的非危险沉船,对一艘吃水超过18m的好望角型船来说具有危险性;对于30万吨的散货船,设计夏季载重线为21.4m,考虑下沉量后水深要求是24.6m。因此,20m水深的沉船已经给航行安全带来了重大隐患。

随着我国经济的发展,航运业也空前繁荣,大型船舶也越来越多,特别是超大型油轮因其运量大、经济性好的优势,开始担当起我国石油运输的重要力量。以渤海湾为例,已有营口港30万吨级原油码头、曹妃甸港30万吨级原油码头、天津港30万吨级原油码头、宁波港45万吨级原油码头等。超大型油轮虽然有巨大的经济优势,但一旦碰撞、搁浅,导致的恶性溢油事故也是灾难性的。

综合上述分析,我国海图图式中的非危险沉船水深标准已经给大型、超大型船舶的安全航行留下隐患,有必要尽早对非危险沉船的水深标准进行修改。将沉船等障碍物的危险标准定为小于28m,既能保证航海安全,又可与英版海图保持一致,便于采用英版海图进行相应的海图编制。

四、结束语

随着航海事业的发展,我国海图规范中的某些指标已不能满足根据航海实际需要,通过理论分析与相关的实际观测,重点对我国海图规范中的水深注记精度与沉船危险性进行了讨论。建议,海图相应规范中增加21m~31m间水深,小数以0.5m为单位;将沉船等障碍物的危险标准定为小于28m。

 

文章来源:溪流的海洋人生