（交通运输工程专业论文）青岛港锚地锚泊船安全评价及管理系统研究.pdf

i l “ r e s e a r c ho ns a f e t ye v a l u a t i o na n d m a n a g e m e n ts y s t e m f o ra n c h o r e dv e s s e l si nq i n g d a o a n c h o r a g e at h e s i ss u b m i t t e dt o d a l i a nm a r i t i m eu n i v e r s i t y i np a r t i a lf u l f i l l m e n to ft h er e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro f e n g i n e e r i n g b y z h a n gz h a o z h o n g ( t r a f f i ce n g i n e e r i n go ft r a n s p o r t a t i o n ) t h e s i ss u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rl i ud a g a n g p r o f e s s o rl iq i n g l i e m a y2 0 1 1 订wj f 文 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写成博硕士学位论文：壹岛鲞垡地缝渔墅塞全迁盆区笪堡丕统硒究= = 。除论 文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经 公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学 位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论 文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到中国优秀博硕士 学位论文全文数据库( 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社) 、中国学位论 文全文数据库( 中国科学技术信息研究所) 等数据库中，并以电子出版物形式 出版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。 本学位论文属于：保密口在年解密后适用本授权书。 不保密( 请在以上方框内打“ ) 论文作者签导师签名2 n 名 日期：伊，年7 月f 日 v f l ， - f 芷 中文摘要 摘要 为了加强青岛港锚地的安全管理，更加有效地做好大风天气下锚泊船的安全 保障，本文对近年来青岛港锚地主要锚泊船的类型及大风条件下走锚事故和险情 进行了统计分析，同时对如何正确地解读气象部门发布的大风警报信息进行了分 析和说明。 在对现有的各种走锚风险评价模型和方法进行比较的基础上，结合青岛港当 前主要类型的锚泊船在各等级大风条件下实际使用的出链长度，确立了不同风级 下内锚地散杂货船出链长度的参考标准。 使用现有确定锚泊船间距的数学模型，针对青岛港内锚地的具体条件和主要 锚泊船，计算了不同等级大风条件下锚泊船应保持的安全距离，并对青岛港内锚 地目前实际使用的锚泊船间距值给予了验证。 在此基础上，提出了针对青岛港内锚地的锚泊船安全管理系统。此系统有助 于v t s 管理部门时时对锚地船舶进行方便、快捷的管理，尤其是在大风天气中最 大限度地防止走锚以及因锚泊船之间距离过近而导致的事故的发生。 关键词：青岛港，锚泊船，安全评价，锚地管理； t 、 英文摘要 a b s t r a c t t os t r e n g t h e ns a f e t ym a n a g e m e n to fq i n g d a oa n c h o r a g eg r o u n d ，a n de n s u r eh a v i n g ag o o ds e c u r i t yi n s u r a n c eo fa n c h o r a g es h i p si nr o u g hw e a t h e r ，t h i sp a p e rm a k e sa s t a t i s t i co fm a i ns h i pt y p eo fq i n g d a op o r ta n c h o r a g ea n dd r a g g i n ga n dd a n g e r o u sc a s e s i ng a l e s b e s i d e s ，t h i sp a p e ra n a l y z e sa n di l l u s t r a t e sh o wt ou n s c r a m b l eg a l ew a r n i n g i n f o r m a t i o ni s s u e db ym e t e o r o l o g i c a ld e p a r t m e n t o nt h eb a s i so fc o m p a r i s o na m o n gs e v e r a lo fd r a g g i n gr i s ke v a l u a t i o nm o d e l sa n d m e t h o d s ，c o m b i n i n gm a i nt y p ea n c h o r a g es h i p sa c t u a lc h a i nl e n g t ho nt h ec o n d i t i o no f d i f f e r e n tf o r c e so fw i n d ，t h i sp a p e re s t a b l i s h e sc h a i nl e n g t hr e f e r e n c es t a n d a r d sf o r g e n e r a lc a r g os h i pa n db u l kc a r r i e r a i m i n ga ta n c h o r a g es p e c i f i cc o n d i t i o n s a n dm a i ns h i pt y p e s ，u s i n ge x i s t i n g m a t h e m a t i c a lm o d e l so fe s t i m a t i n gd i s t a n c eb e t w e e na n c h o r a g es h i p s ，t h i sp a p e r c a l c u l a t e ss a f ed i s t a n c eb e t w e e na n c h o r a g es h i p s0 1 1t h ec o n d i t i o no fd i f f e r e n tf o r c e so f w i n d i na d d i t i o n ，t h i sp a p e rv e r i f i e sp r a c t i c a ld i s t a n c eb e t w e e nq i n g d a oa n c h o r a g e s h i p s o nt h eb a s i so fa b o v em e n t i o n e dw o r k ，t h i sp a p e re s t i m a t e sa n c h o r e dv e s s e l s s a f e t ye v a l u a t i o na n dm a n a g e m e n ts y s t e mi nq i n g d a oa n c h o r a g eg r o u n d t h e r e s u l to f t h i sp a p e rh a sg r e a t l yc o n t r i b u t i o nt ot h ec o n v e n i e n t ，r a p i dm a n a g e m e n tt oa n c h o r e d s h i p sf o rp o r ta u t h o r i t yh o u r l y t h er e s e a r c hc a nh e l pa v o i d i n ga c c i d e n to c c u r r e n c e s ， i n c l u d i n gd r a g g i n go ra c c i d e n t so w i n gt oc l o s e l yd i s t a n c eb e t w e e na n c h o r e ds h i p si n w i n d y w e a t h e r k e yw o r d s ：q i n g d a op o r t ；a n c h o r e ds h i p s ；s a f e t ye v a l u a t i o n ) a n c h o r a g eg r o u n d m a n a g e m e n t 0叫嚏 t i 量哥、。tj 0 他 目录 目录 第l 章绪论1 1 1 研究的意义1 1 2 本课题的研究现状3 1 3 本文的主要工作4 第2 章青岛港内锚地概况及大风对锚泊船安全的影响。6 2 1 青岛港内锚地概况6 2 2 青岛港到港船舶现状分析。7 2 3 大风天气下青岛港锚地船舶走锚情况8 第3 章海上大风预警报的正确解读1 0 3 1 大风概念的正确理解1 0 3 1 1 大风的定义和标准1 0 3 1 2 大风风力的含义。1 1 3 2 海上大风预报信息的来源分析1 2 3 2 1 传真天气图1 2 3 2 2 网上天气图信息1 3 3 3 海上大风预报信息的判断和辨别。1 4 3 3 1 强冷空气大风的判定。1 4 3 3 2 强锋面气旋大风的卿定。：二：1 7 3 3 3 海上大风实况信息的监测1 7 第4 章船舶锚泊安全管理的理论与实际应用1 9 4 1 锚泊安全理论评估模型。1 9 4 1 1 利用走锚危险度来评价锚泊船安全性的模型一1 9 4 1 2 结合模糊评判的锚泊安全评价模型2 0 4 1 3 以锚抓力评价船舶是否走锚。2 1 4 2 实际工作时青岛港内锚地所采用的评价方法2 2 4 3 锚泊船间安全距离的确定。2 4 第5 章青岛港锚地锚泊船舶安全管理系统2 6 5 1 水上交通气象信息的来源2 6 5 2 锚泊船信息的获取2 6 5 3 管理系统流程2 7 目录 5 3 1 是否走锚的评估2 7 5 3 2 安全距离管理2 8 5 3 3 发布警报，责令各部门做好防范工作2 9 第6 章结论与展望。3 0 6 1 结论。3 0 6 2 对未来工作的展望3 0 参考文献。3 2 致谢3 5 鼋 i f 气 青岛港锚地锚泊船安全评价及管理系统研究 章绪论 1 1 研究的意义 青岛地处欧亚大陆和太平洋的海陆交汇地带，位于我国东南沿海的北部、山 东半岛的西南部、环渤海经济圈的南缘，北邻烟台、西连维坊，与朝鲜半岛和日 本列岛隔海相望，地理位置十分优越【l 】。青岛港位于山东半岛南岸的胶州湾内，港 内水域宽深，四季通航，港湾口小腹大，是我国著名的优良港口。它环胶州湾高 等级公路与济青高速公路相接，腹地除吸引山东外，还承担着华北对外运输任务。 青岛港是晋中煤炭和胜利油田原油的主要输出港，也是我国仅次于上海、蛇口的 第三大集装箱运输港口，承担山东及河南、河北、山西、陕西等中西部地区外贸、 能源和原材料运输的转运任务，是重要的国际贸易口岸和海上运输枢纽，已经成 为我国综合交通运输体系中最重要的枢纽之一，北方航运中心 2 】。 随着我国经济的快速发展，特别是山东及我国中西部地区经济的跨越式发展， 目前，青岛港与世界上1 3 0 多个国家和地区的4 5 0 多个港口有贸易往来，青岛港 港口货物吞吐量和集装箱量连年递增【3 1 。青岛港口吞吐量从上世纪8 0 年代的2 0 0 0 多万吨增长到2 0 0 8 年3 亿吨，集装箱、原油、矿石的吞吐量均位居全国前三位， 成为中国综合功能最强的亿吨大港。港口经济的快速发展，使得进出青岛港的船 舶艘次连续多年急剧上升。据统计，2 0 0 8 年青岛的海上商船的交通流量达到4 9 0 0 0 余艘次，如果再加上青黄、青薛轮渡，港口施工作业船舶、旅游船舶，船舶交通 流量达2 0 余万艘次。另外，青岛还有近6 0 0 0 艘渔业船舶，近6 万人的渔民队伍 4 】。 表1 1 青岛港2 0 0 2 年至2 0 0 8 年港口吞吐量和集装箱装运量 t a b 1 1t h ep o r tc a p a c i t ya n dc o n t a i n e rs h i p m e n to fq i n g d a op o r tf r o m2 0 0 2t o2 0 0 8 。笋劳 2 0 0 2 定 2 0 0 3 年 2 0 0 4 年2 0 0 5 年2 0 0 6 年2 0 0 7 年 2 0 0 8 年 项目 s 监视艘次2 5 9 2 23 5 3 4 53 7 7 8 34 4 2 0 04 4 3 1 34 4 5 0 04 9 0 0 0 港口吞吐量( 万吨)1 2 亿 1 4 亿 1 6 亿1 8 1 亿2 2 4 亿2 6 5 亿3 0 亿 集装箱量( 万t e u ) 3 4 l4 2 3 85 1 46 3 07 7 0 29 4 0 逾1 0 0 0 r，i 第1 章绪论 港口货物吞吐量和集装箱量连年递增，使得进出青岛港的船舶也随之猛增， 特别是吃水1 5 m 以上、载重量超过二十万吨的大型船舶大量增加【5 l 。自2 0 0 2 年起 的年增长率分别为1 8 3 、1 5 1 、1 3 3 、5 2 3 和8 6 6 ，这使得锚地的船舶数 量也大大增加，本来就狭小的浅水锚地日益不能满足需求，锚泊船因走锚引起的 事故也时有发生，这已成为青岛港迫切要解决的问题之一。 由于受大风的影响，更加大了锚地船舶走锚的危险。如2 0 0 7 年1 3 号台风“韦 帕”侵袭岛城时，在胶州湾内约有1 9 0 艘( 含商船9 0 、海湾大桥施工船5 0 、其他 渡轮、施工船、港作船等4 0 ) 、前海锚地有4 0 艘( 前海2 、3 号锚地、a 点) 已 超过饱和状态，先后发生1 3 起船舶走锚事故，由于及时采取有效措施，没有发生 碰撞事故，实属万幸。 在这种情况下，对港口管理部门( v t s ) 提出了更高的要求，要求他们有效管 理锚地密集的抛锚船舶，最大限度地降低大风天气条件下船舶发生走锚事故的概 率。 英国著名危机管理专家麦克尔李杰斯特【6 】曾在危机管理一书中明确指出： “不管对危机的警戒和准备是自发的，还是法律所要求的，危机管理的关键是危 机预防”。因此，我们有理由说，预防危机才是解决危机的最好办法。最有效的 危机管理不在于危机形成和爆发以后的干预和补救，而在于事先消除可能导致危 机的各种可能性，从源头上防止危机的形成和爆发。如果港口管理部门能在锚泊 船舶走锚之前，及时采取预防措施，这样不仅有利于减轻值班人员的工作负担， 更重要的是可以尽量杜绝事故的发生。 本文就是基于这样的设想提出的，具体来说就是为港口管理部门建立一种快 捷、有效的大风天气下青岛港锚地锚泊船安全管理系统，其作用是在大风到来之 前对所有的船舶进行安全评估，对有可能走锚的和不满足锚泊安全距离的船舶进 行调整，尽最大可能保证大风持续时间内锚地船舶的锚泊安全。 荤 ； 又 汴 青岛港锚地锚泊船安全评价及管理系统研究 1 2 本课题的研究现状 围绕着锚泊安全问题，人们进行了一系列的研究和实验工作，并取得了大量 的研究成果和实验数据。 洪碧光应用的低速操作运动数学模型，对大风中的船舶偏荡运动进行了模拟 计算【刀，并分别对实习船“育红”轮和“大成丸”的实船实验结果进行对比，发现 计算值与实验值变化趋势是一致的，但变化大小上有一定的差异，说明该数学模 型还存在一定的问题。 杨宝彰提出的傅氏级数模型计算值与实验值从总体上看，吻合较好，但部分 值吻合不好【引。这说明偏荡运动数学模型还不完善，有待于进行大量的模型实验和 深入的理论分析，进一步完善数学模型。 寥河树在走锚预报数学模型【9 】中根据锚链张力与锚抓力的关系以及对走锚 机理的研究，提出了在风流浪等外力作用下，对一般商船能进行走锚预报及走锚 报警的数学模型，但是不能说该模型就是准确的走锚预报模型，该模型还存在一 些问题，例如应引入6 个自由度的运动方程、波浪的作用等。 廖河树，张晓敏在走锚预报方法的研究 1 0 】中提出一种利用测力传感器测 定锚链张力的方法，对锚泊船进行走锚预报，并可连续监测抛锚和起锚全过程锚 链的受力情况，以判断锚是否抓底或离地。 廖河树在安全锚泊的极限风速研究 1 1 1 中提出了计算锚泊安全极限风速的 方法，对于锚泊安全是个重要的参考。 袁星宇在大风中单锚泊安全性的综合评价 1 2 1 中利用模糊变换原理和最大 隶属度原则的模糊数学手段建立了综合评价模型，对锚泊安全性进行评价，但是 仅考虑了影响锚泊安全最重要的因素风，其它的因素并没有列入评价指标， 而且是采用模糊统计法确定隶属函数，有其局限性，因此，该文所确定的隶属函 数还不能恰如其分地定量刻划模糊性的各个指标。 魏云雨在锚泊偏荡运动数学模型的研究【1 3 1 中建立了五个自由度的锚泊偏 荡运动数学模型，该模型不仅考虑了纵荡、横荡、首摇运动，还考虑了垂荡、纵 摇运动以及浅水的影响。 第1 章绪论 李伟，于洋、刘贤朋在基于锚链状态监测的锚泊安全评估【1 4 】中通过监 测锚链受力状况来对锚泊安全进行评估。 邓涛在潮流作用下单锚泊船偏荡运动的仿真研究【”】( 硕士论文) 中对流中 锚泊船偏荡运动数学模型的建立进行了初步探索，但研究的结果还是很基础的， 只是为今后建立更为完善的流中锚泊船偏荡运动数学模型提供了方法。 李志玉在锚泊船安全性评价【1 6 】中分析了影响锚泊船安全性的各种因素， 并把人的因素归入其中。利用模糊决策方法确定安全危险性的大小，消除了人的 主观臆测，但并没有提出一个行之有效的模型，仅仅为研究锚泊船危险性和安全 决策打下了基础。 刘晓峰在影响锚泊安全的因素分析【1 刀( 硕士论文) 中应用模糊数学中的模 糊综合评判方法，建立了锚泊安全模糊综合评判数学模型，得出了本文所确定的 各因素对锚泊安全影响的重要程度。最后应用该评判模型，分析了两艘实船的锚 泊安全性，结果较为符合实际情况，对船舶驾驶人员保证锚泊船的安全性提供了 参考依据。但是评判指标的权重和隶属度模糊子集需要进一步完善，尤其是对影 响锚泊安全最重要的因素风的评判，这样，建立的锚泊安全模糊综合评判数学模 型才能较准确，以便应用于实践。 综上所述，对锚泊安全性评价模型的研究，前人虽已积累了大量的资料并提 出相应的模型，但也存在没有精确定量化或不够精确的地方，而且针对大风天气 的、有效的、较适于青岛港的锚泊船舶安全评价模型，只有刘大刚的关于船舶 在非定常性大风天气中锚泊安全性评价的研究 1 8 】( 硕士论文) ，但是，该模型 计算过程复杂，因此，该评价系统的真正建立并应用于实践还需很多的努力。在 这种情况下，本文从实际应用的角度出发，根据以往锚泊船的经验，参照相关文 献，构建了行之有效的，方便快捷的青岛港内锚地锚泊船安全评价和管理系统， 作为v t s 管理人员的重要管理手段。 1 3 本文的主要工作 鉴于青岛港重要的地位以及时有发生的锚泊船事故，v t s 管理锚泊船手段和方 毒 f 鼻 厂 各 青岛港锚地锚泊船安全评价及管理系统研究 法亟待完善，本文在分析借鉴以往相关研究的基础上构建了适合青岛港内锚地的 行之有效、快捷的锚泊船安全评价和管理系统，具体章节安排如下： 第1 章为绪论，主要分析了本文研究的意义及相关研究现状，介绍了本文的 主要工作。 第2 章为青岛港锚地概况及大风对锚泊船安全的影响，介绍了青岛港锚地的 情况，尤其是重点介绍了内锚地的情况，对到港船舶的现状和由于大风的影响而 导致的船舶走锚事故进行了统计和分析。 第4 章为锚泊安全管理的理论与实际应用，在分析目前主要走锚预报模型的 基础上，结合青岛港的实际情况，确立了大风天气中的锚泊安全评估方法。另外， 根据龚雪根的船舶操纵 1 9 1 并结合青岛港长期以来的实际情况，确定了内锚地 锚泊船间的安全距离。 第5 章为青岛港锚地锚泊船安全管理系统，在根据大风预报和获得锚泊船资 料的基础上，在大风之前对锚地锚泊船进行安全评价，包括是否走锚和锚泊船之 妒 间的安全距离是否满足要求，对不满足要求的进行调整，从而最大限度地降低了 船舶在大风期间走锚以及由于锚泊船间距离不当而发生事故的概率，并提出了一 系列的预防措施。 第6 章为结论与展望，总结了本文所作的工作，并针对船舶安全管理系统的 不足对下一步所要做的工作进行展望。 第2 章青岛港内锚地概况及大风对锚泊船安全的影响 第2 章青岛港内锚地概况及大风对锚泊船安全的影响 2 1 青岛港内锚地概况 青岛港锚地分为内锚地、油轮锚地、前海l 号和2 号锚地等4 部分，见图2 1 。 其中内锚地位于胶州湾内的大港主航道西侧，水域面积约为9 平方海里，水深 6 9 。3 7 m ，东部及东北部浅，中部、南部、西南部较深，底质为沙贝【2 0 l 。 图2 1 青岛港内锚地位置图 f i g 2 1t h el o c a t i o nd i a g r a mo fa n c h o r a g eg r o u n di nq i n g d a op o r t 图2 2 青岛港内锚地分布图 f i g 2 2d i s t r i b u t i o nc h a r to fq i n g d a oa n c h o r a g eg r o u n d 毒 宴 r r 。i 卜锚 订 青岛港锚地锚泊船安全评价及管理系统研究 根据青岛港锚地的实际规划安排，船长1 6 0 2 4 0 m 、吃水在1 0 1 3 m 的大中型 非油轮，视具体情况泊在港内锚地中、西部6 8 条；船长在1 2 0 - 1 6 0 m 、吃水在6 1 0 m 的中型船舶，视具体情况1 6 - 2 0 条在港内锚地北部1 0 m 等深线以里的位置锚泊 2 1 】； 船长在1 2 0 m 以下、吃水不超过6 m 的小型非油轮，视具体情况1 2 一1 6 条在港内锚 地东部、东北部锚泊【勿。见图2 2 。 2 2 青岛港到港船舶现状分析 近年来，青岛港到港货运船舶呈现两个特点：一是到港船舶总艘次和大型船 舶数量迅速增长，2 0 0 5 年到港船舶总艘次相对于2 0 0 1 年增长了9 9 5 ，其中3 万吨 级、5 万吨级、1 0 万吨级以上船舶艘次分别增长了5 7 9 、1 5 3 和8 9 2 ，大型化 趋势比较明显；二是大型船舶以散货船、集装箱船、原油船等三类船舶为主，分 表2 1 进出青岛港代表船型及主尺度 t a b 2 1t y p i c a ls h i p t y p ea n dm a i ns i z eo fq i n g d a op o r t 船型 载重吨( o 船型辛尺度 总长( m ) 总宽( m ) 吃水( m ) 1 0 0 0 0 03 4 7 04 2 81 5 0 7 0 0 0 0 3 0 0 0 4 0 31 4 o 5 0 0 0 0 2 9 4 0 3 2 31 3 0 集装箱船 3 0 0 0 02 4 4 03 2 31 2 0 2 0 0 0 01 8 3 o2 7 81 0 5 1 0 0 0 01 4 7 02 2 68 2 3 0 0 0 0 03 3 4 05 9 02 2 2 原油船 8 0 0 0 0 2 4 3 04 2 o 1 4 3 5 0 0 0 0 2 2 9 0 3 2 31 2 8 8 0 0 0 02 4 4 64 2 01 2 0 4 0 0 0 01 8 3 03 2 31 2 2 成品油船 3 0 0 0 01 7 9 03 2 01 1 0 1 0 0 0 01 3 0 o1 9 58 3 2 5 0 0 0 03 2 6 05 4 32 0 5 2 0 0 0 0 03 1 2 05 0 o1 8 5 1 5 0 0 0 02 8 9 04 5 11 7 6 散货船 1 0 0 0 0 02 5 0 04 3 01 4 _ 3 7 0 0 0 02 3 0 03 2 31 3 9 5 0 0 0 02 2 5 03 2 31 3 0 3 0 0 0 01 8 1 o2 7 61 1 0 杂货船2 0 0 0 01 6 6 02 4 71 0 2 5 0 0 01 2 5 o1 8 57 4 8 0 0 0 02 7 0 03 6 o8 1 旅游客船( g d 5 0 0 0 02 4 0 03 2 68 o 车客渡船( g d 5 0 0 01 4 2 o2 4 06 2 r艮 第2 章青岛港内锚地概况及大风对锚泊船安全的影响 别占5 万吨级以上船舶艘次的4 2 、4 1 5 、1 4 7 ，其中又以集装箱船增长最快， 5 1 0 万吨级集装箱船舶艘次较2 0 0 1 年增长了3 5 倍，1 5 万吨级以上船舶以运输外贸 进口铁矿石的好望角型散货船和运输外贸进e l 原油的v l c c 大型原油船为主【2 3 】。 从上表我们可以看出，由于船舶的大型化和数量的增多，加大了港内锚地的 船舶密集程度，给锚泊安全带来严重隐患，因此对港口管理部门提出了更高要求， 也就是说在充分利用锚地的基础上如何有效地管理锚地船舶安全是青岛港所面临 的严峻问题之一。 2 3 大风天气下青岛港锚地船舶走锚情况 在对青岛港水域气象条件对船舶安全影响的调查分析时，该研究以能见度、 风、海流等几个因素为调查内容，咨询了船员的意见。其中大风对船舶航行安全 的影响程度的回答结果如图2 3 所示。4 3 的船员认为大风对船舶航行安全的影响 程度在“有影响”等级以上。 图2 3 大风对船舶航行安全的影响程度的回答结果 f i g 2 3t h ea n s w e rr e s u l to fs h i p sn a v i g a t i o ns e c u r i t yi n f l u e n c ef r o mg a l e 誊 支 下表是在2 0 0 5 12 。2 0 0 9 0 6 期间，青岛港锚泊船舶主要受大风的影响，锚地船 v 舶走锚统计： 表2 22 0 0 5 1 2 2 0 0 9 0 6 走锚船舶统计 t a b 2 2t h es t a t i s t i c so fd r a g g i n gs h i pf r o md e c e m b e r2 0 0 5t oj u n e2 0 0 9 船名类型 长度( m )宽度( m )总吨( t )净吨( t )吃水( m ) 高丽威尔集装箱 1 9 5 5 83 0 5 52 6 1 2 51 0 1 0 68 6 2 海玉杂货船 7 2 7 2l l1 3 5 l8 0 92 9 联合光荣 杂货船 1 3 0 7 91 9 2 86 7 4 43 9 7 46 9 国裕6散货船 1 l5 8 1 8 45 6 2 13 1 4 86 8 宏勇集装箱 1 7 12 51 5 5 3 37 4 7 78 订 各 青岛港锚地锚泊船安全评价及管理系统研究 国裕7 杂货船 1 1 5 81 8 45 6 2 1 3 1 4 8 5 7 太平雄鹰 杂货船 9 7 1 31 85 5 1 82 2 7 76 恒祥1 散货船 9 0 1 71 3 22 4 9 5 1 3 9 7 4 9 浙奉1 8 0 杂货船 8 3 1 1 2 81 5 8 08 8 54 5 特瑞布 散货船 1 1 7 2 1 8 25 6 9 23 1 5 56 9 绿岛 散货船 9 3 1 1 6 华盛江散货船 1 7 62 7 2 0 1 1 41 2 3 9 31 0 7 8 建洋幸福l 号工程船 8 9 1 8 24 2 炜伦3 2杂货船 1 0 6 2 1 6 22 9 5 71 6 5 65 4 宏和1 8杂货船 1 0 6 7 51 3 82 9 9 31 6 7 66 3 天发杂货船 1 1 31 94 8 1 32 4 6 35 6 和易集装箱 1 1 4 81 6 24 1 6 22 3 3 16 1 5 太阳海散货船 2 2 23 2 2 43 4 6 2 62 1 2 3 31 2 9 海运 油船 6 5 81 l9 6 05 3 83 4 沃多雷杂货船 9 2 31 1 22 9 6 31 5 8 33 9 图2 4 列举了因走锚而引起的事故树，此图根据过去发生的事故的记录，分析 了锚泊船舶的走锚将会带来怎样的结果。看图可知，锚泊中船舶的事故几乎都是 按照走锚漂流碰撞或触礁搁浅的形式发生的，其中走锚是每条船都要担 负的风险。 图2 4 与走锚有关的事故树 f i g 2 4a c c i d e n tt r e er e l a t i n gt od r a g g i n g 从以上的分析，我们可以看出，对锚泊安全问题的研究，尤其是如何最大限 度地确保在大风天气条件下锚泊船的安全，显得日益重要。 p， 氧 第3 章海上大风预警报的正确解读 第3 章海上大风预警报的正确解读 船舶驾驶员和航运安全管理人员经常会收到气象部门通过广播、电视、因特网 和传真天气图发布的海上大风预报和警报。但是，对于这些大风预报和警报的含 义，由于涉及到不同国家或地区的大风标准、习惯说法和气象部门的相关规定等 等因素，因此，并不是每个上述相关人员都能做到正确理解。 为了让船舶驾驶员和航运安全管理人员能够更好地正确理解气象部门发布的 海上大风预报和警报的含义，有效地对所关心海域未来的大风强度做出较为准确 的解读，进而做好安全生产的指导工作，有必要从气象观测标准、天气学理论和 常用传真天气图的制作等方面，对上述问题给予较为明确的解释。 3 1 大风概念的正确理解 3 1 1 大风的定义和标准 在日常生活中，人们习惯上会将感觉到比较大的风称为“大风”，但这仅仅是 一个习惯上的叫法，并非专业上的定义或标准。 中国气象部门对比较大的风也统称为大风，一般指蒲氏风级6 级以上的风，对 于8 及以上的大风，则常称为强风。但实际上，根据国际通用的蒲氏风级表，6 级 风称为强风( s t r o n gb r e e z e ) ，8 级风才称为大风( g a l e ) ，这与国内的称呼正好 相反。对于国内一般不使用国外气象信息的其它行业的人员来说，基本没有这个 问题，但航海人员因为经常接受国外的气象信息，因此常会遇到上述问题。 蒲氏风级表中具体各等级大风的风速见表3 1 。 表3 1常用各等级大风的风速值 t a b 3 1w i n ds p e e dv a l u e so f s t r o n gw i n df o r c e s 大风等级6 级7 级8 级9 级1 0 级l1 级 1 2 级 大风名称强风疾风大风烈风狂风 暴风飓风 风速值( m s ) 1 0 8 1 3 81 3 9 1 7 1l7 2 _ 2 0 72 0 8 2 4 42 4 5 2 8 4 2 8 5 3 2 63 2 7 3 6 9 置 7 青岛港锚地锚泊船安全评价及管理系统研究 在船舶驾驶员和航运安全管理人员日常能够看到的传真天气图和英文气象报 告中，通常使用的都是国际上的标准，即仅当预计未来风力达到8 级( 蒲氏风级 表中的大风g a l e ) 的标准，才发布大风警报( g a l ew a r n i n g ) 。 而根据中国国家气象局的规定，当预计未来平均风力可达6 级以上时，即发布 大风预报。因此，对我国的广大船员来说，一定要注意大家日常使用的来自国内 气象部门的大风预报和警报中提到的大风还是指大于等于6 级风力的情形。 3 1 2 大风风力的含义 风力是按照风速值来划分的，风速值被定义为单位时间内空气在水平方向上移 动的距离，但气象部门观测和使用的风速值有很多种，如1 0 m i n 平均风速值、2 m i n 平均风速值、1m i n 平均风速值和3 s e c 平均风速值等。 这其中，1 0 m i n 平均风速值主要用于国内气象台大风预报评分；2 m i n 平均风速 值主要用于气象观测站的发报和填图；l m i n 平均风速值主要是美国气象部门使用， 中国和其它国家基本不用；3 s e c 平均风速值也称为瞬时风速，气象部门每小时取 一个瞬时风速的最大值称为此1 h 内的极大风速值，一天内2 4 个极大风速值中再 取一个最大值称为当日的极大风速值。 经过分析我们可以这样理解，中国气象部门发布的大风预报所指的风力( 风速) 指的是1 0 m i n 平均风速值；地面天气图上面的风速实况标注的是2 m i n 平均风速值； 另外，美国发布的大风警报的大风风力对应的是l m i n 平均风速，故实际上可能会 略小于其它国家发布的大风风力，但由于海上风力实况资料较少，因此具体的差 值很难判定，仅从理论上来说是这样。 气象部门所统计的大风预报准确率，与我们直观理解的概念也并不一致。 根据目前仍在使用的中国国家气象局1 9 9 0 年5 月对大风预报准确率的统计方 法，各气象台在进行大风预报时，可分3 级进行，分别是无大风( 5 级) 、5 - 6 级大风和6 级以上大风( 见表3 2 ) 。这里所指的风力，由于要进行预报评分，因 此都是根据相应的1 0 m i n 平均风速对应的风速来进行衡量的。 由表3 2 可以看出，当某气象台预报未来将出现5 - 6 级大风时，实况出现7 级 大风时，仍认为是正确的，只有当未来出现8 级以上大风时，才认为是漏报；当 ， 强 第3 章海上大风预警报的正确解读 预报未来将有6 级以上大风时，只要未来实况出现5 级以上风力，均认为是正确 的，仅在实况风力在4 级以下时，才认为空报。 表3 2 国家气象局1 9 9 0 年大风预报准确率统计方法 t a b 3 2m e t h o do fa c c u r a c ys t a t i s t i cf o rs t r o n gw i n df o r e c a s t ( n m c ，19 9 0 ) 预报 r o - a o ，w o ，即安全锚泊的出链长度为： 无形 丘= s + ， ( 4 1 0 ) + r o 了- , 丸o w o ( 4 11 ) 五形 、 式中：k 锚的总抓力：只锚的抓力；r 一链的抓力5 a r 锚抓力系数；五广链抓力系数；销在空气中的重量( t ) ； 职每米锚链在空气中的重量( ) ；乒一卧底链长( m ) ； 盯，|， 第4 章船舶锚泊安全管理的理论与实际应用 孓悬垂链长度；k 出链孔至海底的垂距； 形水中每米链重( 恤) ，即形= o 8 7 w o ； 瓦作用于船体的水平外力总和。 船体所受的外力主要是风流对船舶产生的风动力和水动力及因风流等造成锚 泊偏荡所产生的惯性力。其中风动力公式： c ：掣见c 4 以嘭 ( 4 1 2 ) 式中见空气密度；一般为o 1 2 3 k g s 2 m 4 c 4 一风动力系数；圪一风速( m s ) ； 彳广水线以上船体正面受风面积( m 2 ) ； 水动力公式： t ：掣风巳圪2 l d ( 4 1 3 ) 式中风所在水域水密度。 k ，一相对流速( m s ) - ；己。广一船舶水线长度( m ) ； 仁吃水( m ) ；c 一水动力系数； 这两个力综合作用使锚受水平力，它作用于船舶时船首尾线与合力重合，方向 相反。对于偏荡，它产生的惯性力作用于锚链使其受冲击张力的估算可根据锚链 冲击力的最大值，相当于正面风动力的倍数表来估算【3 9 , 4 0 。 4 2 实际工作时青岛港内锚地所采用的评价方法 综合以上的分析，结合青岛港的实际情况，本文采用4 1 3 的方法，以锚抓力 判断大风作用下的船舶是否走锚，因此，需要首先求解锚泊船的出链长度【4 1 ，4 2 1 。 由于大连海事大学实习船“育龙”是万吨级杂货船，且受风面积较一般的杂货船 大，而青岛港内锚地的主要船型是5 0 0 0 2 0 0 0 0t 的散杂货船，因此，本文模拟育 龙轮压载时的出链长度作为评判内锚地船舶出链长度是否满足要求的参考。经过 计算拟合得出育龙轮压载时的安全出链长度与风速的关系为： o，1龟 f 青岛港锚地锚泊船安全评价及管理系统研究 丘= ( o 0 4 v ：- 0 8 v + 1 3 9 ) h 其中：为风速，h 为锚地水深。 因此，经过计算，得到不同的风级及水深所对应的出链长度如表4 1 。 ( 4 1 4 ) 表4 1 确定不同风级和水深所对应的出链长度参考表 t a b 4 1t h ee s t a b l i s h i n go fc h a i nl e n g t hr e f e r e n c et a b l ea c c o r d i n gw i n df o r c ea n dw a t e rd e p t h | | 。| | | | | | 一| | 、潞 5 6 7 8 91 0l l1 2 鬟芝 水深( m ) 7謦”2 ：5 ”一“2 。6 ”。：i z 8 “3 ”49 箩3 7 ：z 番l 。蔼5 3， 2 92 93 。23 。8 ； 4 7 6 8 9 ； 3 23 33 。6 ，4 3 ，蠹 5 36 8 1 0；。3 6 3 74 。 4 867 5 1li ，4 4 站4 一一 5 26 58 3 觞。4 3 ，“。= 4 4 ，涮 4 85 77 1 9 1 2 1 34 74 85 36 27 79 8 1 45 15 15 76 78 3 1 5 5 45 56 1 7 18 9 第4 章船舶锚泊安全管理的理论与实际应用 首先，任何一艘进入青岛港内锚地的船舶，在抛锚之后都会向v t s 报告本船 的船舶资料( 船名、船籍、i m o 编号、呼号、识别码、船长、船宽、船舶类型、 船舶吃水) 、载态、抛锚状态( 抛锚形式、出链长度) 等信息。接着，v t s 根据 船舶所提供的资料，结合内锚地的底质、水深以及从气象台获得的风力预报情况， 通过查表4 1 来评估该锚泊船在风力条件下，未来一段时间内是否有走锚的危险， 如果通过表4 1 得知在大风条件下没有走锚的危险，那么认为该船的锚泊状态是安 全的，反之，如果得知存在走锚的危险，那么通过v h f 通知该船采取措施，包括 参考表4 1 重新调整出链长度等，在第5 章会详细阐述应对措施。 4 3 锚泊船间安全距离的确定 目前船舶的抛锚方式有单锚泊、八字锚泊、一字锚泊和平行锚泊，但是应用 最普遍的，也是青岛港内锚地船舶所采用的主要锚泊方式是单锚泊( 当然，在单 锚泊不足以抵御风力时也会采用八字锚泊的方式) 【4 3 】。如图4 2 所示，若锚泊正常， 则单锚泊船的占有面积【4 4 ，4 5 】是以锚位为中心，旋回半径为r = 三+ 厶( 船长与出链 链长之和) 的圆，4 7 】：若锚位、船位存在误差，其误差圆半径均为，( 雷达定位时， 约为测定船位至物标之间距离的2 ) ，则正常锚泊船占有水域面积是半径为 r = l + 厶+ 2 r 的圆；若仅锚位存在误差，则半