长江口水域海图水深的解读及安全航行对策

发布日期:2009/11/4 点击次数:5938

0引言

万里长江，每年夹带着5亿多吨泥沙，浩浩荡荡直奔东海，在长江口淤积形成崇明岛、长兴岛和横沙岛。崇明岛将长江口分为南、北二支；长兴岛和横沙岛将南支分为南、北二港；九段沙将南港又分为南、北二槽；形成长江口三级分汊、四口人海的巨型河口。由于长江口具有水丰沙多、潮量巨大、潮流与径流交互作用、滩槽交错、河势易变的特点，致使河床泥沙经常移动，水深变化频繁。能否正确解读海图水深，关系着船舶航行的安全。

据不完全统计，2008年1月17日至2009年1月5日近一年的时间内就有四艘船舶在崇明新桥水道206灯浮南侧航道内搁浅。事后了解，当事人都根据海图水深和当时潮高精确计算了水深，并留有相应的富余水深，但还是搁浅了。根据国际标准，海图水深低于21m时，水深注记允许误差为0．1m。该水域水深小于21m，海图水深注记误差不可能太大，显然，搁浅的真正原因是该地区实际水深与海图标注水深存在着较大差异。国外也有类似的事例，2005年1月18日，某海军核动力攻击型潜艇“QJS”号，从某基地出发，开航仅半天多，就在该基地东南方360nmile处，撞击了海底山峰．潜艇首部严重受损，险遭沉没。显然，海图中存在未被测量到的礁石、海底山峰等。海图上哪些地方水深是可靠的，哪些地方水深可能跟实际水深存在着差异，哪些地方可能存在未被测量到的浅点或障碍物，我们怎样去解读海图水深并采取相应的措施。本文将就这些话题进行分析和探讨。

1海图水深的解读

1．1海图水深的可靠性

海图水深是海图基准面至海底的深度。我国以理论最低潮面作为海图基准面。只有当海图基准面与潮高基准面一致时，海图水深才等于测到的水深减去潮高。因而，海图水深的误差主要与测到的水深误差、测深时的潮高误差、测深时的位置误差有关。随着科技的发展，通常用回声测深仪、旁扫声纳仪、以及双频测量仪来测量水深。双频测量仪的应用，可同时对深度、淤泥厚度和底质类型进行判别，具有较好的实用性。现在先进的测量船上已经配备了高精度的双频差分卫星接收机、双频测深仪、运动姿态传感器、多波束测深系统和双频数字侧扫声纳系统；还利用先进的潮汐、潮流以及气象观测仪器，辅以自行研发的专业计算机软件，建立了水位自动测报网络和海洋信息管理系统，使影响海图水深精度的误差都被尽可能缩小了。总的来说，海图水深是可靠的。

1．2某些水域海图水深与实际水深发生差异的原因

(1)有些海图虽然是最近出版的，但其中某些区域是沿用了以前的数据。如图号为40415《吴淞口至浏河口》海图，是2008年12月第一版，2008年12月第一次印刷的，是这片水域目前所能获得的最新海图资料。但海图上不少水域的水深数据沿用了以前的水深数据，每次只对部分水域的水深数据进行更新。图1是这张海图的资料采用略图，从中可以看出图中标注“5”的区域是2007年8月测量的，而上海港地处长江的入海口，常年受上游流沙的影响，河床易发生变化，实际水深与海图水深的差距可想而知了。又因为206灯浮所在的崇明新桥水道不是商船常用航道，主要是供进出崇明岛的渡轮和船厂的船舶航行的航道，由于这些船的吃水浅。对水深精度的要求不高，因而该水道的水深测量周期长，水深资料陈旧。因此，如果不认真解读海图上的标注水深，吃水较深的船舶在该水域航行的风险就会较大。

图1海图资料采用略图

(2)长江水每年夹带大量的泥沙直奔东海，特别是每年5月至7月是长江的洪水季节，大量的泥沙被胁裹而下，大约在7月份到达长江口。因此，7月中旬至10月底，航道淤浅速度突然加快。有些时候即使深水航道内的挖泥船日夜施工也难以维持10m的航道水深。10月份后，随着雨季结束，上游来水来沙减少，河床变得相对稳定，直至来年的7月份，这段时间内海图水深相对可靠些。由于洪水季节某些水域泥沙的淤积速度较快，可能在新海图出版前已经生成了新的浅点，不少浅点是断断续续地被驶经的船舶发现与报告的。既然有新的浅点被发现。就可能还会存在着未被发现与报告的浅点。由此可以推断：在推荐航线、传统习惯航线与主管机关指定的航线上，因为船只来往频繁，浅点被发现的机率较高，水深的可靠性就高；反之，不是常用的航线，浅点被发现的机率较低，水深的可靠性就差。

(3)海图上的水深。是通过水深点来反映海底地貌的，这种“以点代面”的表现形式在点与点之间就可能存在未被测量到的浅点或障碍物。特别在一些测点稀疏的区域或以沙石为底质的区域航行时尤其要注意这一点。

(4)引航员使用的AIS／GPS船舶导航系统，能保证在电子海图上得到即时船位，这固然是它的优点，但它的不足也不容忽视。目前，电子海图数据主要来源于纸质海图，纸质海图的制作或从纸质海图到电子海图的转换过程中都可能存在误差；在显示器上过分放大电子海图，很容易超出水道测量或原纸质海图的精度；电子海图上显示的船位还决定于电子海图数据本身的精度；电子海图不能显示海图资料采用略图及其它海图资料信息；我们目前使用的电子海图中有一部分是光栅电子海图．是通过对纸质海图进行扫描后制作的，存在着更新速度比纸质海图更慢的问题。另外，AIS／GPS船舶导航系统是将GPS船位与电子海图融合在一起的．假如GPS船位误差较大，也易造成搁浅事故。

2预防水深变浅给航行安全带来的风险

(1)注意利用船上回声测深仪测深，核查航道水深。利用船上的回声测深仪对航道的某些航段进行测量，与海图水深进行比较。是获得这些航段最新海图水深信息的重要手段。现在，引航员已经使用了AIS／GPS船舶导航系统和电子潮汐表，船舶位置和潮高都能得到即时、准确的显示，许多船舶的测深仪显示水深也比较精确，因而自测水深与实际水深之间的误差主要来自船舶航行中的下沉量。根据美国学者Barrass提出的受限水域大型船舶下沉量估算公式：

S=Cb×V2R/50

式中：S为浅水航进中重心处的平均下沉量(m)；VR为航速(kn)；Cb为方形系数。

核查时，可根据本船的吃水查表得出本船的方形系数。再根据当时的船速计算出下沉量，就能得出实际水深与船测水深的差值。如果选择一艘空载船在大潮汛高潮时顺流进口，让它处于低速或淌航的状态，受下沉量的影响较小，测得的水深也就可能更接近实际水深。2009年3月17日笔者引领“吉春”轮(船长260m，首吃水7．5m，尾吃水9．45m，平均吃水8．5m)进口，1406时，以约6kn船速(航速10kn)微速前进，在D14灯浮附近的深水航道内(该处水深常年较为稳定)测得船尾水深为4．6m。该时刻牛皮礁潮高为3．25m。查表知，8．5m吃水时Cb为0．5，下表l为Cb=0．5时该轮下沉量和速度的关系表。

测得去除潮高后的水深为9．45+4．6-3．25=10．8m

而海图标注水深为11．2m

误差△=11．2-10．8=0．4m

这与表l中6kn船速时对应的受限水域中的下沉量S=0．452比较吻合，用10．8m作为该点的实际水深也比较安全。

表1“吉春”轮船速与下沉量的关系表

单以某一点的水深来表达某一航段的水深情况显然是不够的。如果连续记录某一航段的水深和相应的测量时间，然后利用电子海图的航迹回放功能在纸海图上标注出相应点的水深，连续积累足够的水深数据。就能比较准确地反映这个航段的实际水深情况。

(2)比较海图资料，分析水深变化趋势。对一些易于淤浅的航段，搜集相关的历史海图资料，通过对不同时期的水深及等深线在同一地区的比较和分析，就能得出淤浅的大概原因和规律，从而预测其发展趋势，并在航行中采取相应的措施。

根据上海港港章规定，驾引人员如发现航道水深异常须立即向海事主管部门报告。因此，收听和记录VHF中有关水深变浅和船舶搁浅的信息，也是我们了解航道水深变化的一个重要信息来源。

如2004年8月26日“N16”轮在D43灯浮附近搁浅后。几个月内又相继有多艘船在此搁浅。相关记录表明：2003年7月中旬该水域也曾经变浅。直到现在该水域在洪水季节仍然是易于变浅的区域之一，洪水季节经过此航段时要备加小心。

(3)确保船舶航行在正确的航路上。由于AIS／GPS导航系统和电子海图都有局限性，因此雷达观测、目测和按时定位以及海图作业的重要性仍然不可忽视。

(4)注意浅水效应的影响。根据霍夫特(HOOFT)理论，当相对水深即水深与吃水之比(H／D)≤2．5时，浅水效应就会对前进中的船舶的操纵性带来影响；当(H／D)≤1．5时这种影响会变得比较明显，主要表现在船舶阻力增大、船速降低、船体振动、追迹浪变大、旋回性变差、舵效变差、船体下沉加剧、船首向深水一侧偏转等。因而一些大吃水船舶，特别是大型油船、散矿船在经过一些富余水深较小的航段或易于变浅的航段时，主动降速将会减少浅水效应带来的风险。

(5)经过易发生淤积的特殊航段时要谨慎。例如航经D43灯浮和九段灯船附近时。尽量远离浅滩外缘航行，防止浅滩向航道延伸，给航行安全带来风险。

(6)保留足够的富余水深。保留足够的富余水深能够减小海图水深不稳定带来的风险，是船舶安全航行的重要保证。上海港规定船舶在深水航道航行时富余水深不小于本船吃水的12％。在南槽航行时富余水深不小于0．7m。但大型船舶或较大吃水的船舶在南槽航道航行时，由于下沉量大，操纵困难，保留0．7m的富余水深显然是不够的。建议保留1．0m以上。长江洪水季节航道容易淤浅。在南北槽航行都应留有宽裕的富余水深。

3对海测和航道维护单位的建议

(1)建议测绘部门要缩短从海图数据采集到实际使用之间的时间差。关键是缩短数据采集周期，改善中间环节，从而使数据更具即时性。尤其是对易发生淤积的季节和区域要缩短测绘周期，及时发布最新航道水深信息。

(2)建议航道部门要加强对易淤积水域的局部疏浚。水流方向影响浅滩的发展和分布，反过来浅滩在成长过程中又会逐渐改变水流方向，有些地方如果不进行适当的人工干预，浅滩就可能日长夜大，阻塞航道。因此对一些浅滩的局部(如：等深线呈舌状的伸向航道的部分浅滩)及时进行疏浚，是保持航道水深稳定的重要措施。

4结束语

海图是航行安全的重要保证和依据，因此，认真解读海图水深，分析和判断海图水深的可靠性，掌握水深发展变化的趋势是每个驾引人员必须做到的。要正确解读海图就要平时多收集相关的信息和资料，多比较，勤思考，航行中要勤测水深。驶经一些水深变化频繁的水域或水深较浅的地方时，要多观测、多记录、多积累，尽可能选择高潮时通过这些水域并及时采取降速等安全措施。

作者：上海港引航站程炳富 陆悦铭  来源：航海技术