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谷文強(qiáng)，孫英廣 （中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 廣州 510230） 摘要：本文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外通用規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的研究，針對(duì)港口工程港口作業(yè)天數(shù)要求、影響因素和分析方法進(jìn)行詳細(xì)地論述和總結(jié)，給出了各國(guó)規(guī)范中對(duì)于碼頭不可作業(yè)天數(shù)的限制要求，分析從船舶進(jìn)港、進(jìn)港后船舶操縱、船舶靠泊、船舶系泊、裝卸作業(yè)和船舶離泊整個(gè)作業(yè)過(guò)程的影響因素，并給出各作業(yè)過(guò)程在沒(méi)有相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果情況下的作業(yè)環(huán)境條件限制標(biāo)準(zhǔn)，最后給出了港口作業(yè)天數(shù)的分析方法和增加港口作業(yè)天數(shù)的具體措施。 關(guān)鍵詞：港口不可作業(yè)天數(shù)；母港；掛靠港；船舶操縱；船舶系泊；裝卸作業(yè) 引 言在國(guó)際工程項(xiàng)目中，國(guó)外業(yè)主和國(guó)際咨詢工程師經(jīng)常提出港口作業(yè)天數(shù)的要求，因?yàn)楦劭谧鳂I(yè)天數(shù)會(huì)直接影響碼頭的吞吐量和經(jīng)濟(jì)效益。 港口作業(yè)天數(shù)是指從船舶進(jìn)港到離港整個(gè)過(guò)程中的港口允許安全作業(yè)的總天數(shù)。在需要引航的時(shí)候，尚應(yīng)考慮引航員上下船的環(huán)境作業(yè)條件要求對(duì)作業(yè)天數(shù)的影響。 筆者根據(jù)對(duì)歐美國(guó)家和中國(guó)的規(guī)范進(jìn)行研究后，針對(duì)港口工程港口作業(yè)天數(shù)要求、影響因素和分析方法進(jìn)行了詳細(xì)的分析和總結(jié)，供參港口工程項(xiàng)目的廣大技術(shù)人員參考。 1 各國(guó)規(guī)范中的港口作業(yè)天數(shù)要求1.1 中國(guó)規(guī)范作業(yè)天數(shù)要求中國(guó)規(guī)范中僅有對(duì)液化天然氣碼頭作業(yè)天數(shù)的要求，其他碼頭沒(méi)有明確規(guī)定。 根據(jù)《液化天然氣碼頭設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTS165-5-2016）[1]，液化天然氣碼頭全年可作業(yè)天數(shù)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)船型，綜合分析液化天然氣船舶進(jìn)出港航行、靠泊、裝卸、系泊和離泊全過(guò)程的有關(guān)氣象、水文條件確定。海港液化天然氣碼頭最長(zhǎng)連續(xù)不可作業(yè)天數(shù)不宜超過(guò)5天。 1.2 英國(guó)規(guī)范作業(yè)天數(shù)要求根據(jù)英國(guó)規(guī)范《Maritime works-Part 1-1：General-Code of Practice for Planning and Design for Operations》（BS 6349-1-1：2013）[2]，開(kāi)敞式原油碼頭的年不可作業(yè)天數(shù)一般不能超過(guò)5%～10%，并且全年5%的不可作業(yè)天數(shù)不能集中在三個(gè)月內(nèi)。 根據(jù)英國(guó)規(guī)范《Maritime works-Part 2： Code of Practice for the Design of Quay Walls, Jetties and Dolphins》（6349-2：2010）[3]，油碼頭和氣體碼頭的年不可作業(yè)天數(shù)一般不可超過(guò)10%。 1.3 美國(guó)國(guó)防部規(guī)范（UFC）作業(yè)天數(shù)要求美國(guó)國(guó)防部設(shè)計(jì)規(guī)范 UFC《Military Harbors and Coastal Facilities》[4]中規(guī)定，航空母艦港口的作業(yè)天數(shù)要求如下： 母港的年作業(yè)天數(shù)不少于339天，相當(dāng)于每月連續(xù)不可作業(yè)天數(shù)不能超過(guò)2天； 掛靠港或船廠碼頭的年作業(yè)天數(shù)不少于 300天，相當(dāng)于每月連續(xù)不可作業(yè)天數(shù)不能超過(guò)5天。 1.4 西班牙規(guī)范作業(yè)天數(shù)要求西班牙規(guī)范《Actions in the Design of Maritime and Harbor Works》（ROM 0.2-90）[5]關(guān)于不可作業(yè)天數(shù)的要求如表1所示。 表1 不可作業(yè)天數(shù)要求（ROM）  注：1）表中的不可作業(yè)天數(shù)取決于不可提前預(yù)測(cè)的環(huán)境因素（風(fēng)、浪、流、氣象潮、能見(jiàn)度等）或可提前預(yù)測(cè)的因素（天文潮等）。表中的數(shù)值沒(méi)有考慮禁止夜航的情況，當(dāng)禁止夜航時(shí)，區(qū)域可使用時(shí)間縮短，則區(qū)域利用率增加，不可作業(yè)天數(shù)要求將更嚴(yán)格； 水域范圍 港口類型 區(qū)域 最大不可作業(yè)天數(shù)通行所有類型船舶 200小時(shí)/年或20小時(shí)/月船舶通行水域（航道、口門、操縱水域等）受到廣泛關(guān)注的港口 僅通行漁船和休閑船 20小時(shí)/年或4小時(shí)/月通行所有類型船舶 300小時(shí)/年或30小時(shí)/月避風(fēng)港 僅通行漁船和休閑船 20小時(shí)/年或4小時(shí)/月其他港口 通行所有類型船舶 400小時(shí)/年或40小時(shí)/月客運(yùn)碼頭、集裝箱碼頭、渡輪和具有定期航線的碼頭 200小時(shí)/年或20小時(shí)/月船舶停泊區(qū)域（錨地、系泊水域、港池、碼頭、泊位等） 專用碼頭 散貨船和沒(méi)有定期航線的碼頭 500小時(shí)/年或50小時(shí)/月專用碼頭 散貨船和沒(méi)有定期航線的碼頭 600小時(shí)/年或60小時(shí)/月任意類型 所有碼頭 40小時(shí)/年或20小時(shí)/月客運(yùn)碼頭、集裝箱碼頭、渡輪和具有定期航線的碼頭 200小時(shí)/年或20小時(shí)/月 1.5 國(guó)際航運(yùn)協(xié)會(huì)規(guī)范（PIANC）作業(yè)天數(shù)要求根據(jù)PIANC規(guī)范《Criteria for the (Un) Loading of Container Vessels》[6]，某些集裝箱碼頭業(yè)主或者運(yùn)營(yíng)商要求集裝箱碼頭當(dāng)裝卸效率低于 90%時(shí)，年不可作業(yè)天數(shù)不應(yīng)超過(guò)2%，也有些其他業(yè)主或者運(yùn)營(yíng)商要求十年內(nèi)的不可作業(yè)天數(shù)不應(yīng)超過(guò)2%。 1.6 《Port Designer’s Handbook》作業(yè)天數(shù)要求根據(jù)《Port Designer’s Handbook》[7]，碼頭作業(yè)年作業(yè)天數(shù)應(yīng)不少于90%～95%，其中單月作業(yè)天數(shù)不應(yīng)少于 85%；油碼頭和氣體碼頭的年不可作業(yè)天數(shù)一般不可超過(guò)10%。 1.7 各國(guó)規(guī)范中港口作業(yè)天數(shù)設(shè)計(jì)總結(jié)碼頭作業(yè)天數(shù)主要影響碼頭的通過(guò)能力，因此應(yīng)根據(jù)碼頭的吞吐量要求和碼頭規(guī)模進(jìn)行比較分析，并最終由業(yè)主確認(rèn)。不同碼頭類型和貨種可能具有不同的作業(yè)天數(shù)要求。 2 港口作業(yè)影響因素分析2.1 概述港口作業(yè)天數(shù)的影響因素包括通航船舶操縱作業(yè)的環(huán)境限制條件、引航員登船限制條件、帶纜艇和拖輪作業(yè)限制條件等。從船舶進(jìn)港到離港整個(gè)過(guò)程中，在不同區(qū)域位置船舶操縱作業(yè)受到不同的環(huán)境作業(yè)條件影響。如果過(guò)程中任何一個(gè)環(huán)節(jié)因環(huán)境條件影響而不能作業(yè)，則整個(gè)過(guò)程都受到影響，港口被視為不可作業(yè)。 2.2 引航員登船引航員登船有引航艇和直升飛機(jī)兩種方式。 根據(jù) PIANC規(guī)范《Availability of Ports and Terminals》[8]，當(dāng)通過(guò)引航艇登船時(shí)，一般環(huán)境限制條件為目視觀測(cè)波高3m，風(fēng)速20m/s。當(dāng)通過(guò)直升飛機(jī)登船時(shí)，環(huán)境限制條件一般由當(dāng)?shù)氐暮娇展芾砭忠?guī)定。下面列出了阿姆斯特丹港引航員采用直升飛機(jī)登船的環(huán)境限制條件。 1）對(duì)于裝備了導(dǎo)航儀的直升飛機(jī)，環(huán)境限制條件如下： ①最小云層高度45.7m ②最小水平能見(jiàn)度800m ③最大風(fēng)速28m/s 2）對(duì)于沒(méi)有裝備導(dǎo)航儀的直升飛機(jī)，環(huán)境限制條件如下： ①最小云層高度91.4m ②最小水平能見(jiàn)度1500m ③最大風(fēng)速28m/s 3）當(dāng)直升飛機(jī)夜間作業(yè)時(shí)，必須裝備導(dǎo)航儀。 2.3 船舶進(jìn)港和進(jìn)港后的操縱作業(yè)船舶進(jìn)港和進(jìn)港后的操縱作業(yè)的環(huán)境限制條件，可以通過(guò)船舶操縱試驗(yàn)得出。下面列出了PIANC規(guī)范《Harbor Approach Channels Design Guidelines》[9]中各種限制條件下所采用的標(biāo)準(zhǔn)。 1）在沒(méi)有相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果時(shí)，船舶在口門附近的環(huán)境限制條件可以采用如下標(biāo)準(zhǔn)： ①在海平面以上10m高度的一分鐘平均風(fēng)速VW,1min≤15m/s ②在水深為船舶吃水一半位置的一分鐘平均流速VF,1min≤1.0m/s ③有效波高HS≤3.0m 2）船舶在制動(dòng)水域操縱作業(yè)的環(huán)境限制條件可以采用如下標(biāo)準(zhǔn)： ①VW,1min≤10m/s ②VF,1min≤1.0m/s ③HS≤2.0m 3）船舶在回旋水域操縱作業(yè)的環(huán)境限制條件可以采用如下標(biāo)準(zhǔn)： 沒(méi)有拖輪協(xié)助情況下： ①VW,1min≤10m/s ②VF,1min≤0.5m/s ③HS≤2.0/3.0m（取決于操縱類型） 有拖輪協(xié)助情況下： ①VW,1min≤10m/s ②VF,1min≤0.1m/s ③HS≤1.5/2.0m（取決于拖輪類型） 能見(jiàn)度對(duì)于船舶進(jìn)港和操縱的影響，取決于船舶尺度、導(dǎo)助航設(shè)施、通信系統(tǒng)和水上交通密度，根據(jù)《Port Designer’s Handbook》[7]，一般情況下，能見(jiàn)度達(dá)到500～1000m，船舶能夠進(jìn)港并在港內(nèi)操縱；但是對(duì)于油氣碼頭，能見(jiàn)度小于1000～2000m時(shí)，船舶不能進(jìn)港作業(yè)。 2.4 船舶靠泊作業(yè)船舶靠泊作業(yè)的主要影響因素也是風(fēng)、浪、流和能見(jiàn)度等環(huán)境因素，根據(jù) PIANC 規(guī)范《Availability of Ports and Terminals》[8]，船舶靠泊作業(yè)需要配置足夠的拖輪，使得通過(guò)拖輪的協(xié)助靠泊船舶的速度能夠降低到 0.1～0.15m/s。具體的環(huán)境限制條件和拖輪配置要求可以通過(guò)船舶操縱試驗(yàn)詳細(xì)論證。 2.5 船舶系泊和裝卸作業(yè)船舶系泊和裝卸作業(yè)的環(huán)境作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，可以根據(jù)系泊船舶允許運(yùn)動(dòng)量標(biāo)準(zhǔn)、纜繩受力限制標(biāo)準(zhǔn)、護(hù)舷受力標(biāo)準(zhǔn)等限制條件，通過(guò)系泊試驗(yàn)分析計(jì)算得出。 PIANC規(guī)范《Harbor Approach Channels-Design Guidelines》[9]中，給出了碼頭極限環(huán)境作業(yè)條件，如表2所示，并說(shuō)明了這些值應(yīng)該是最大值，具體取值應(yīng)根據(jù)碼頭的具體情況確定，例如根據(jù)碼頭投資和作業(yè)天數(shù)要求等因素確定碼頭的極限環(huán)境作業(yè)條件。 2.6 船舶離泊當(dāng)船舶裝卸作業(yè)完成或者遇到緊急情況時(shí)，船舶需要離泊。船舶離泊的時(shí)候需要拖輪協(xié)助，由于船舶系泊的允許環(huán)境條件經(jīng)常大于拖輪允許作業(yè)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，因此船舶離泊的環(huán)境條件標(biāo)準(zhǔn)一般由拖輪的配置確定。而拖輪允許作業(yè)波高，取決于拖輪的性能，一般是1.5～2.0m，對(duì)于某些高性能拖輪，允許作業(yè)波高可以達(dá)到3.5m。 表2 碼頭極限環(huán)境作業(yè)條件  注：①V10,1min指距海平面10 m高度的1分鐘平均風(fēng)速；②Vc,1min指深度為50%船舶吃水位置的1分鐘平均流速；③Hs指有效波高，周期的影響應(yīng)在更精確的研究中考慮；④縱向作用指風(fēng)、流或浪與船舶縱軸的夾角在±45°之內(nèi)；⑤橫向作用指風(fēng)、流或浪與船舶橫軸的夾角在±45°之內(nèi)；⑥這種作業(yè)工況與人員上下船要求相關(guān)；⑦這種工況與船舶上的人員可以接受的極限有關(guān)；⑧其他船舶限制條件按照碼頭設(shè)計(jì)荷載確定；⑨雷暴也會(huì)影響裝卸作業(yè)，尤其是對(duì)于油氣碼頭，當(dāng)發(fā)生雷暴時(shí)一般需要停止作業(yè)。 工況 船型 縱向作用 橫向作用 縱向作用 橫向作用 縱向作用 橫向作用絕對(duì)風(fēng)速V10,1min/(m·s-1) 絕對(duì)流速Vc,1min/(m·s-1) 有效波高Hs/m油輪＜30 000 DWT 22 20 1.5 0.7 1.5 1.0裝卸作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)油輪30 000～200 000 DWT 22 20 1.5 0.7 2.0 1.2油輪＞200 000 DWT 22 20 1.5 0.7 2.5 1.5散貨船（裝） 22 22 1.5 0.7 1.5 1.0散貨船（卸） 22 22 1.5 0.7 1.0 0.8液化氣船＜60 000 m3 22 16 1.5 0.5 1.2 0.8液化氣船＞60 000 m3 22 16 1.5 0.5 1.5 1.0雜貨船、工業(yè)漁船 22 22 1.5 0.7 1.0 0.8集裝箱船、滾裝船和渡輪 22 22 1.5 0.5 0.5 0.3班輪和郵輪 22 22 1.5 0.5 0.5 0.3船舶在碼頭系泊漁船 22 22 1.5 0.7 0.6 0.4油輪和液化氣船 30 25 2.0 1.0 3.0 2.0班輪和郵輪 22 22 1.5 0.7 1.0 0.7休閑船 22 22 1.5 0.7 0.4 0.2 3 港口作業(yè)天數(shù)分析方法從港口所在區(qū)域的多年水文氣象數(shù)據(jù)資料中選取一個(gè)典型年的數(shù)據(jù)，根據(jù)船舶從進(jìn)港到離港的各個(gè)階段的作業(yè)環(huán)境條件限制標(biāo)準(zhǔn)，即可計(jì)算出港口可作業(yè)天數(shù)。當(dāng)港口作業(yè)天數(shù)不滿足相關(guān)規(guī)范要求、業(yè)主要求或者吞吐量要求時(shí)，可以通過(guò)一系列措施增加港口作業(yè)天數(shù)，具體措施如下： 1）增加航道寬度和深度； 2）增加制動(dòng)水域尺度； 3）增加操縱水域尺度； 4）通過(guò)增加防波堤長(zhǎng)度等改善港內(nèi)掩護(hù)條件； 5）配置性能較高或者較多的拖輪。 4 結(jié) 語(yǔ)港口作業(yè)天數(shù)往往對(duì)工程設(shè)計(jì)影響較大，本文結(jié)合國(guó)外規(guī)范和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)給出了各國(guó)規(guī)范中對(duì)于碼頭不可作業(yè)天數(shù)的限制要求；分析了從船舶進(jìn)港、進(jìn)港后船舶操縱、船舶靠泊、船舶系泊、裝卸作業(yè)和船舶離泊整個(gè)作業(yè)過(guò)程的影響因素；提出從船舶進(jìn)港到離港的各作業(yè)過(guò)程在沒(méi)有相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果情況下的作業(yè)環(huán)境條件限制標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)給出了一種港口作業(yè)天數(shù)的分析方法和增加港口作業(yè)天數(shù)的具體措施。供有關(guān)設(shè)計(jì)人員參考。 參考文獻(xiàn)： [1] JTS 165-5-2016液化天然氣碼頭設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. [2] British Standards Institution (2013) BS 6349： Maritime Works-Part 1-1： General-Code of Practice for Planning and Design for Operations[S]. London： BSI. [3] British Standards Institution (2010) BS 6349： Maritime Works-Part 2： Code of Practice for the Design of Quay Walls, Jetties and Dolphins[S]. London： BSI. [4] Military Harbors and Coastal Facilities[S]. UFC 4-150-06 [5] ROM 0.2-90 (1990)： Action in the Design of Maritime and Harbor Works[S]. English version. Madrid：Ministerio de Obras Publicas. [6] PIANC (International Navigation Association) (2012). Criteria for the (Un) Loading of Container Vessels[S]. Report of Working Group 115. Brussels： PIANC. [7] Carl A, Thoresen. Port Designer’s Handbook[S]. Third Edition, 2014. Published by ICE Publishing. [8] PIANC (International Navigation Association) (1979). 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The factors affecting an integral operation process are analyzed, involving ship approaching port, ship berthing & mooring, cargo handling and ship leaving the port. In addition, the restrictive standard for the port operation conditions are given subject to no available test results. Finally, suitable analysis methods for determining the number of port operation days are put forward and the measures for increasing port availability are proposed. Key words:number of port non-operation days; home port; port of call; ship maneuvering; ship mooring; handling operation 中圖分類號(hào)：U691 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1004-9592（2017）04-0018-04 DOI： 10.16403/j.cnki.ggjs20170405 收稿日期：2017-04-07 作者簡(jiǎn)介：谷文強(qiáng)（1984-），男，高級(jí)工程師，主要從事港口與航道工程設(shè)計(jì)和研究工作。 |
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