航迹带宽度的计算公式
湛江港30万吨级单向航道避让安全的探讨
湛江港引航站作者:蔡法黄钻升
0 引言
湛江港自2000年实施“三大工程”战略以来，抵港的大型、超大型船舶在尺度、吃水等方面不断刷新纪录，船舶数量越来越多，航道越来越长，港口情况不断变化，超大型船舶只能限制在航槽中航行，避让安全要求越来越高，安全条件十分苛刻，传统操纵技术已不能满足现代港口发展的需要，避让问题的矛盾日益突出，深入研究港口航道条件、自然水深条件，充分利用高精度定位新技术，提高航道的利用率，加快船舶周转，推动港口生产建设量增效，又确保避让安全,具有十分重要的意义。
1 湛江港30万吨级单向航道的介绍
1.1 湛江港30万吨级单向航道的现况
湛江港目前已拥有25万吨级人工深水航道（2005年底竣工），航道全长44.25km ，由霞山港区400#泊位经东头山航道、东石航道、南三西航道到龙腾航道，其中外航道（龙腾航道）27.59km ，内航道（南三西航道至东道）16.66km 。航道设计底宽310m ，设计水深21.86m ，边坡1:5，底标高为：外航道-19.2m ，内航道-19.5m 。目前湛江港主航道正在进行将现有25万吨级航道扩建为30万吨级航道的疏浚工程，30万吨级航道全长55.1km ，底宽310m ，设计水深24.27m ，边坡1:5，底标高为：龙腾航道-21.6m ，内航道-21.9m ，工程正在进行中，今年6月底将全部完工，到时候，湛江港将拥有亚洲最深的人工航道，也将迈向超亿吨大港。
湛江港30万吨级航道广州湾口以内水域开阔，航道水深较大，航道轴线均在天然深槽内，方向与潮流方向基本一致，广州湾口内的南三岛西航道与龙腾航道内段(进口航道)交汇处折点C转向角较大，达35°54′54″度，该处自然水深较好20m 米水深的宽度达1200m ，30m 米水深的宽度亦达800m ，该折点虽然转向角稍大，但该处水深槽阔亦可满足超级油轮航行转向的要求。南三岛西航道与石头角航道交汇处折点D转向角较大，达65°27′52″度。石头角航道与东头山航道交汇处折点E转向角较大，达35°54′54″度。湛江港30万吨级航道转向点处按设计规范适当加宽，解决超大型油轮转向航行的困难。因此，在南三岛西航道与龙腾航道内段的
天然深槽5海里长是超大型船舶避让的好地方。
1.2 湛江港30万吨级单向航道的有效宽度
根据交通部《海港总平面设计规范》的有关规定，航道有效宽度由航迹带宽度、船舶间富裕宽度和航道底边间的富裕宽度组成，如图1所示。单、双向航道宽度可分别按式（2-1）和（2-2）确定。当航道较长、自然条件较差和船舶定位困难时，可适当加宽；在自然条件有利的地点，经论证可适当缩窄。
单向航道宽W=A+ 2c （1-1）
双向航道宽W= 2A +b+ 2c （1-2）
A=n（Lsinγ+B）（1-3）
式中，W——航道有效宽度（m）；
A——航迹带宽度（m）；
n——船舶漂移倍数，采用表2中的数值；
γ——风、流压遍角（o）采用表1中的数值；
b——船舶间富裕宽度（m），取设计船宽B；
c——船舶与航道底边间的富裕宽度（m），采用表2中的数量。
级航道工程的实践经验，n取1.81；γ取3o；L——设计船长，25万吨级为346m ，30万吨级为358m ；
B——设计船宽，25万吨级为54m ，30万吨级为56m ；
c——船舶与航道底边线间的富裕宽度，取1.5B。
25、30万吨级单向航道有效宽度：W=A+ 2c
25万吨级W=1.81×(346sin3o+54)+2×1.5×54= 292.5m
30万吨级W=1.81×(358sin3o+56)+2×1.5×56= 303.3m
工程最后二十五万吨级航道底宽取为310m (相当于25万吨级5．74倍船宽);三十万吨级航道底宽也同样取为310m (相当于30万吨级5．54倍船宽)。
1.3 湛江港30万吨级单向航道的设计底标高
航道设计水深D的计算公式如下：
D二T+Z0+ZI+Z2+Z3+Z4其中T——设计船型满载吃水；
Zo——船舶航行时船体下沉增加的富裕水深；
Zl——航行时龙骨下最小富裕深度：
Z2——波浪富裕深度；
Z3——船舶装载纵倾富裕深度；
Z4——备淤富裕深度。
据此公式分别计算25、30万吨级航道的设计水深：
25万吨级航道的设计水深：
限于
D=20.8+0.62+0.6+0.32X0.9+0.15+0.4= 22.86m
30万吨级航道的设计水深：
D=22.4+0.63+0.6+0.32x0.9+0.15+0.4= 24.47m
为减少疏浚工程量，节约工程投资，应考虑大型船舶乘潮进港，根据该海域的潮汐特征和航道开挖段的分布情况分析，并采用1982年硇洲北港站与湛江港站实测潮位资料统计验证，龙腾航道(以下简称外航道)的乘潮水位取硇洲北港站乘潮历时二小时、天保证率85％的乘潮水位2.69m ：南三岛西航道、石头角航道、航道(以下简称内航道)的乘潮水位取湛江港站乘潮历时四小时、天保证率98％的乘潮水位2.40m (相当于调顺岛水域的平均海平面高度2.40m )，可以满足25、30万吨级船舶乘潮进港的要求，故航道设计底标高分别为：
25万吨级航道：外航道-20.2m (岩石段- 20.4m )；内航道-20.5m
30万吨级航道：外航道-21.8m (岩石段-22.0m )：内航道-22.1m
竣工时25万吨级航道：外航道-19.2m (岩石段-19.4m )；内航道-19.5m
1.4 湛江港30万吨级单向航道的边坡比
湛江港深水航道土质以松散—中密的砂、软塑一可塑粘土为主，故边坡比取1:5，岩石段边坡取1:1。
1.5 湛江港30万吨级单向航道转向点内侧加宽方式
湛江港30万吨级单向航道共有四个转弯段，除航道折点C位于深水段无需开挖外，其余B、D、E折点均位于浅水处的转弯段。根据转向角的大小，按《海港总平面设计规范》的规定，采用切角法或折线切割法加宽，转弯半径按5-8倍船长确定。湛江港30万吨级航道示意图（一）、（二）见附图。
2 船舶航行在湛江港30万吨级单向航道的研究
2.1 进出湛江港不同类型设计船型尺度所需航迹带宽度，单、双向航道宽度计算
根据交通部《海港总平面设计规范》的有关规定，航道有效宽度由航迹带宽度、船舶间富裕宽度和航道底边间的富裕宽度组成。航迹带宽度是指船舶航行中保持航迹过程中所占用的水域宽度。航迹带宽度也称为“保向宽度”。它是由于船舶横荡和首摇运动而产生振荡。这种振荡轨迹宽度就是所谓的“航迹带”，即为航迹带宽度A。如果航迹带宽度大于航道宽度，则船舶已经偏出航道，可能造成船舶搁浅或碰撞等事故。此外，航迹带宽度是确定航道宽度的基础。因此，不但操船者关注航迹带宽度，而且航道设计部门同样关心航迹带宽度。航迹带宽度的大小与船舶操纵性能（保向性）、操船者的操船技能（操船者对航向偏差的反应）、航行环境（水域环境和水文气象）等因素有关。单、双向航道宽度可分别按式（1-1）和（1-2）
确定；以及《湛江港25-30万吨级航道工程预可行性研究报告》中对湛江港本地区的自然条件及本港十万吨级航道工程的实践经验，n取1.81；γ取3o。下面对进出湛江港不同类型设计船型尺度所需航迹带宽度，单、双向航道宽度进行计算，下列表中的数值可供参考。