长江口深水航道治理第3期工程通航及疏浚安全管理中的问题及对策

计划在2010年5月底前完成,可满足第3和第4代集装箱船和5万t级船舶(实载吃水≤11.5 m)全潮双向通航的要求,同时兼顾满足第5和第6代大型远洋集装箱船舶和10万t级满载散货船及20万t级减载散货船乘潮通过长江口的要求。

第3期工程的顺利实施,将大大提高航道的通过能力,进一步改善船舶航行条件,同时可提高大型船舶的营运水平,为长江下游到港船舶大型化提供支撑,并为长江三角洲区域港口货物运输量的增长以及上海港集装箱吞吐量的持续增长提供保障。

2通航环境及疏浚作业

2.1前期工程以来船舶流量变化

长江口深水航道前2期工程实施后,航道保持良好的水深条件,船舶流量不断提高,通航船舶吃水显著增加,吨位明显增大,从近年来的通航数据(见表1)可以看出,航道通航船舶的各项指标都发生较大的变化。

自深水航道水深达到10.0 m以后,船舶流量出现大幅增长,年增长率约为3%,船舶流量维持在艘次以上,日均维持在80艘次以上,并经常出现日通过量在140艘次左右的情况。随着航道船舶流量不断加大,对耙吸挖泥船作业的影响也日益突出。

2.2大型船舶的变化

深水航道通航条件的改善,使大型船舶流量显著增加。根据有关规定,凡吃水在7 m以上的船舶可在深水航道进出。近年吃水在10 m以上的大型船舶迅速增多,吃水12 m以上的船舶也大量乘潮进出(见表2)。

从表2可见,吃水10 m以上的船舶流量由2004年的艘次增加到2008年的近万艘次,增长逾2.6倍。从吨位规模和船长变化(见表3)来看,总吨在5万～7.5万t的通航船舶从2004年的艘次增加到2008年的艘次,增长52.6%;7.5万t以上的超大型船舶则达到2004年的170.4%;船长275 m以上的超大型船舶则从2004年的艘次增加到2008年的艘次,增长73.1%。

航道水深的增加推动通航船舶数量、吃水和规模的增长,使大型船舶在航道内的避让空间缩小;大型船舶受流、受风面积增加,使船舶舵效降低;船舶吃水的增加,使富余水深减少,航行水域受限,回旋余地缩小,尤其在顶流航行时,舵效的降低使船舶应急能力降低,增加避让难度。施工中的耙吸挖泥船在遇到此类大型船舶时,施工难度加大,并对双方安全都产生较大影响。

2.3其他船舶

长江口深水航道中的其他船舶主要有疏浚工程配套船(测量船、锚艇、交通船等),铺排船,起重船,运输船,渔船等。

随着北槽深水航道各项建设工程的展开,施工船舶数量明显增加。此类船舶吃水相对较小,多为内河船或改造过的渔船,船机状况优劣不等,船上人员素质参差不齐,在一定程度上影响通航船舶和耙吸挖泥船的安全航行和作业。此外,一些私人运输船舶混杂在这些工程船队伍中违章进入北槽,航行较为随意,因在航道内滞航而影响其他通航船舶的情况经常发生,在夜间通航高峰期对航道安全造成的影响更大。对此类船舶的管理也是耙吸挖泥船施工安全管理中的重要内容。

2.4单日交通流

由于上海港为不规则半日潮港,大多数船舶需要乘潮进出,因此船舶进出深水航道流量的集中度也由于潮水的影响而变化。潮水高涨时,船舶流量增大;潮水低落时,船舶流量减小。

从具体时段分析,长兴高潮前5 h至长兴高潮前为高峰时段,此时船舶流量急剧增加;其他时段为非高峰时段,船舶流量大幅下降。因此,船舶流量的时段集中度很高。

从2008年8月23日的样本(见图1)来看,当日长兴高潮时分别约为05:00和17:00,船舶流量从01:00和12:00左右开始增长,在05:00和16:00左右降至最低。船舶在深水航道的航行高峰时间每天约6 h,该时段也是耙吸挖泥船的让槽时间。

2.5耙吸挖泥船疏浚作业

耙吸挖泥船集自航、自挖、自载、自卸等功能于一体,通常配有主机推进、挖泥、监控、通信导航等系统,专业性较强,自动化程度较高,操纵性能良好。目前在深水航道中进行疏浚作业的耙吸挖泥船最大吃水为8.8 m,最大船长达到173 m,最大船宽为29 m,最大泥舱容量为 m3,单体规模较大,对通航安全有一定影响。

根据第3期疏浚工程的总体计划安排,投入施工作业的耙吸挖泥船将越来越多。由于耙吸挖泥船作业点分布于航道的各个区段,作业时低速航行,且需频繁进出航道,与来往船舶交叉相遇态势时有发生,产生较多的安全隐患。

随着横沙5期围堰工程和南导堤加高工程的展开,有将近50艘运石(砂)船进出深水航道水域,并穿越深水航道,妨碍耙吸挖泥船航行与施工,紧迫局面时有发生。运石(砂)船经常在航道附近临时锚泊等待卸运,占据航道南、北两侧的可航水域,给复杂的通航环境增加更多的不安全因素,也增加耙吸挖泥船航行和作业风险。

3通航与疏浚安全性

3.1通航船舶与疏浚作业船舶之间的相互影响

根据航道内船舶流量的变化趋势和第3期工程作业船舶的投入要求,航道内的通航船舶与疏浚作业船舶之间不免产生互相干扰。

长江口深水航道长约50 n mile,单日同时作业的疏浚船数量在2009年底达到18艘,通航船舶经过时避航范围受到限制,正常航行受到较大影响。而深水航道内的通航船舶数量不断增长,且船型和吃水不断加大,对在航道内施工的耙吸挖泥船产生较大的影响。通航船舶与疏浚船舶之间的相互影响如下:

(1)通航与疏浚之间的矛盾。2009年通航船舶数量约为艘次,疏浚船舶高峰时投入量达到18艘,年作业逾艘次,比2008年增加71.8%。船舶流量的逐年增长和疏浚船舶作业艘次的大幅增加,使通航与疏浚作业之间的矛盾越来越突出。

(2)大型船舶增加与疏浚作业之间的矛盾。在进出深水航道通航船舶数量不断增长的同时,大型、超大型和超规范船舶的比重不断增加,耙吸船需要频繁让槽,作业效率受到影响。

(3)交通管制时段内船舶流集中度提高与疏浚作业之间的矛盾。在长兴高潮前5 h到长兴高潮前1 h时段内,船舶流集中度的提高延长耙吸船让槽时间,缩短疏浚作业时间。

(4)通航船舶通信不畅与疏浚作业之间的矛盾。由于通航船舶未保持高频有效守听而造成耙吸船紧急避让的局面时有发生,影响耙吸船的正常作业,降低其作业效率。

(5)状况不佳的通航船舶对疏浚作业的影响。少数通航船舶性能较差,容易对耙吸船的作业造成影响,并带来安全隐患。

(6)通航船舶上下引航员地点对疏浚作业的影响。当遇到大风浪时,引航船选择在10号抛泥区附近接送引航员,这对耙吸挖泥船进出抛泥区造成一定影响。

3.2其他作业船舶对通航及疏浚施工的影响

随着长江口各项工程的逐步展开,其他作业船舶的数量也不断增加,从而对通航及疏浚作业安全造成一定的影响。

(1)部分砂石运输船舶没有安装船舶自动识别系统(AIS),遇到紧急情况不能及时处理,成为深水航道内的一大安全隐患。

(2)部分船舶航行较为随意,不遵守相关规定,并且航速较低,对通航船舶和疏浚船舶的正常通航和作业造成影响。

(3)一些砂石船频繁穿越航道,与通航船舶和耙吸船形成交叉相遇态势,紧迫局面时有发生。

(4)当其他作业船与挖泥船近距离同向行驶时,限制挖泥船向航道外侧调头的范围,有可能耽误其在航道内正常避让的有效时机。

(5)航道中出现的渔船、渔网影响通航船舶与耙吸船的避让余地。

3.3自然条件影响

长江口水域全年东南风最多,强风向为东北风。每年7—9月为台风季节(最早在5月,最迟在11月),台风最大风力达12级左右,持续时间最长为3天。长江口附近波浪以风浪为主,只有在东北和东南风向时有涌浪传入。

长江口附近及上海港每年10月至次年4月为寒潮活动季节,多数年份出现于11月下旬,以3月上旬和4月上旬出现次数较多。每年侵袭次数差异较大,最多年份可达8次,平均每年4.2次。

长江口及附近主要出现平流雾和锋面雾,年平均雾日24.3天。3—5月较多,2月和6月次之,8月几乎无雾。雾多发生于后半夜到次日早晨08:00之间,12:00—16:00较少发生。雾的持续时间多在3 h之内。2—4月在潮水初涨后常产生浓雾。秋、冬季常受陆地飘来的辐射雾影响,往往使船舶不能及时进港,即使进港也存在较大风险。

长江口的自然条件对长江下游港口和通航环境以及施工环境产生诸多影响:

(1)根据目前规定,通航船舶在雾天、大风浪时需按要求减速、抛锚或停航,耙吸挖泥船也应暂停作业。

(2)洪淤季节期间,深水航道水深变化较大,为满足通航水深的要求,需要开展集中清淤扫浅,使通航和疏浚作业之间的相互影响进一步加大。

4安全管理对策

在保障第3期工程安全、疏浚工程顺利实施、船舶正常通航的目标下,通过对工程风险的识别和各类影响因素的分析,结合各相关单位管理现状,对长江口深水航道通航及疏浚安全管理提出以下对策。

4.1建立安全管理体系

通过对上海海事局、长江口航道管理局和上海航道局有限公司等3家单位对工程的参与程度及安全管理措施,以及各单位组织结构中安全管理职责和工作流程的分析,研究确定各单位的具体管理职责。

(1)上海海事局:负责对下属机构的行政和业务管理,由其下属管理机构负责对工程项目实施行政许可和工程建设的安全监督,并负责深水航道通航水域的交通组织以及应急搜救工作;

(2)交通运输部长江口航道管理局:负责对下属机构的行政和业务管理,由其下属职能部门负责对相关施工单位和监理单位的合同日常管理,主要对工程建设的质量、进度、费用等进行日常管理、协调,并对安全管理提出要求;

(3)上海航道局有限公司:对下属中港疏浚股份有限公司进行行政和业务管理,并由后者根据上海海事局和长江口航道管理局的要求建立安全管理制度,对下属项目部和船舶进行安全和业务管理,包括长江口第3期疏浚工程的现场施工和船机设备等管理工作。

根据管理方案和管理职责、第3期工程安全管理的特点以及工程运作的实际需求,第3期工程安全管理运作模式主要采取协调会议制度、联络制度、信息通报制度、反馈制度以及应急管理等方式。

4.2改善航道环境

(1)减轻3船交会对疏浚作业的影响。深水航道内通航船舶和作业船舶逐步增多,尤其高峰时段通航密度很大,容易形成在同一段面3船并航、交会的局面。海事部门应根据船舶流量和实际情况对船舶进行控制,避免其在耙吸挖泥船施工作业单元水域交会。

(2)减轻超规范船舶对疏浚作业的影响。不断增加的超规范船舶在深水航道挤占耙吸挖泥船施工作业时间,使通航船舶和施工船舶的避让问题日渐突出,影响施工和通航效率。海事部门应尽量安排超规范船舶、特种船舶集中在某个时段进出深水航道并实施临时交通管制。施工船舶在此期间停工让航,以避免临时交通管制对施工带来的影响。在航道内与超规范船舶交汇时,如条件允许,挖泥船可提前改变施工区域,进入另外一侧航道施工,并保持足够的安全会遇距离。

4.3突破自然条件限制

(1)在能见度不良情况下增加作业时间。按照通航管理规定,能见度在顺水1 500 m,逆水 m及以下时,禁止船舶进入深水航道航行。此时航道内航行船舶减少,通航密度降低,对施工作业的开展较为有利,可及时安排耙吸挖泥船进入航道作业,增加作业时间和疏浚量。耙吸挖泥船在施工时的航速低于3 kn,在能见度500～时,在确保航行安全的前提下,可允许耙吸挖泥船进入航道施工,但应采取相应的技术措施,如配备助导航设备、保证甚高频联系畅通、悬挂号灯、鸣放雾笛、增派船首瞭望人员等。

(2)在大风浪天气情况下增加作业时间。通常情况下,当风力达到7级及以上时,一般不进行引航作业。此时通航船舶相对较少,通航密度降低,对施工作业的开展较为有利。根据挖泥船舶技术性能特点,耙吸挖泥船具有抗击8级风力的能力,并有足够的储备浮力支持,施工作业时左右双耙拖底,在大风浪中也能保持较好稳性。可安排耙吸挖泥船进入南北导堤之间的水域内施工,以增加作业时间和疏浚量。

4.4其他措施

(1)根据潮汐和船舶流量规律,海事部门可在长兴低潮前2.5 h至长兴低潮后2.5 h之间的5 h内,采取控制深水航道通航流量的措施,以尽量满足施工船舶作业需求,增加作业时间,保障作业安全。

(2)在风浪较大的情况下,针对特殊航段,应加强对专项航行作业的管理。例如,当引航船内移至D21号浮附近进行上下引航员作业时,对耙吸挖泥船进出2号抛泥区有较大影响,此时耙吸挖泥船应采取措施及时联系引航船和无引航外船等,提前统一会让意图。

(3)在高峰时段,为保障通航和施工的安全,应加强对施工计划的组织,减少疏浚作业单元数量,在许可航段进行集中作业。●