海上灯浮标沉石位置推算.pdf

水运管理第45 卷第1 0 期2 0 2 3 年1 0 月海事海上灯浮标沉石位置推算林龙先（东海航海保障中心福州航标处，福建福州3 5 0 0 0 4）【摘要】为找出成本较低、易于操作的航标沉石位置推算方法，通过航标船舶自动识别系统（AIS）收集遥测数据等，结合现场航标的位置测量情况，进行况石位置推算。该方法在实际技术测定中已得到验证，能够较为精确地推算出航标沉石位置；在为船舶航行提供更加精确、更加严谨的助导航服务同时，也为航标管理人员的技术测定提供技术支持【关键词】灯浮标；沉石;浮标位置研究实用的灯浮标沉石位置推算方法，测算0引言出更精确的灯浮标沉石位置，不仅有利于技术测海上航行中，灯浮标是标明航道方向、界限与碍航物，引导船舶航行、定位和避免船舶碰撞而人为设立的标志，灯浮标位置的准确性对保障船舶航行安全具有重要意义。沉石是灯浮标能稳定在某个位置的关键因素，综合考虑灯浮标的旋回半径、风、流情况，航标设计阶段一般会将沉石设置在航道、港池等可航水域的底边线外。航标技术测定是对新建、改建、调整后的航标系统进行全部或抽样的现场测试，以检测航标技术性能是否符合航标设计以及相关规范要求，是航标效能验收的一个重要环节。航标位置的测量是整个技术测定工作的核心，只有航标位置在误差范围内才算合格。由于水上灯浮标受潮汐的涨、落、回旋，风力，海水流向的驱动，灯浮标的锚链富余长度会发生变化，往往会导致灯浮标的位置随时都在改变。目前，确定沉石的位置有水下扫测和测定水上灯浮位置2 种方法，虽然扫测的方法最为精确，但成本较高，故通常采用测定灯浮位置推算沉石的方法。收稿日期：2 0 2 3-0 4-1 0作者简介：林龙先（1 9 8 8 一），男，助理工程师，研究方向为沿海航标管理定工作顺利开展，保障过往船舶航行安全，也为航标巡检维护管理提供依据。灯浮标的移位原因及其回旋半径正常放置在水中的灯浮标是由沉石、锚链和灯浮标标体构成。其中，沉石依靠自重沉在海床，产生粑附力；锚链的长度通常按照几倍于水深配置，富余的锚链起到伸缩调节和增加海底附着力的作用；灯浮标除受正常的风、潮流作用在规定回旋半径内移动外，还会受往来船舶碰撞、链条结构损坏、意外天气及航槽挖泥松动沉石等多种因素影响，造成移位、漂失或沉没等失常现象。灯浮标受到风、流和潮汐等的影响，悬垂在水中的锚链富余长度随时变化，使灯浮标的位置在以沉石位置为基点的回旋半径内漂移。灯浮标的回旋半径计算式为li=0.8Vh2-d式中：h为锚链长度，m；d 为抛设灯浮标处最低潮水深（或海图水深），m;0.8为链条悬弧系数。E-mail:SYGL27.海事水运管理第45 卷第1 0 期2 0 2 3 年1 0 月经上述公式计算所得的回旋半径，往往是在最低潮位，风、流向一致且最大时才会出现，一般情况下，卧底锚链不会完全拉离水底，灯浮标的回旋半径小于l1。根据经验分析，灯浮标抛设一段时间后靠近沉石的部分锚链逐步被淤泥埋人海床中，导致实际回旋半径远小于使用公式计算出的回旋半径。本文结合福平铁路平潭海峡大桥灯浮的现场技术测定工作，对福平公铁大桥2 0 1、禁3号灯浮进行研究。2 0 1 号灯浮所在水域的海图水深是1 6.2 m，使用的锚链长度是7 2.7 5 m，经计算得到回旋半径r5 7 m；禁3 号灯浮所在水域的海图水深是2 2 m，使用的锚链长度是5 9 m，经计算得到回旋半径r44m。大潮日浮标的轨迹可以认为是灯浮漂移最远的距离。怕平快#平调断快大桥2 0 1图1 福平2 0 1 号灯浮漂移图QQ方位：5 2.2 7距离：0.0 6 km方位：5 2.7 4距离：0.0 8 km2灯浮标沉石位置的推算方法2.1现场浮标测量步骤在对灯浮标进行位置测量前，提前收集附近水域的海况资料：平潭海峡大桥附近海域的潮流类型为规则半日潮流，潮流流速与潮位变化规律相似，有着明显的半月周期变化规律，即在大潮时流速大，小潮时对应的流速小；潮波表现为驻波性质，即在高、低平潮的时候流速最小，在半潮面附近流速最大，潮流表现出略带旋转（逆时针方向）的往复流特征；平潭海峡大桥附近海域年平均风速为8.8 m/s,最大风速为3 3.0 m/s。其中,风向主要集中在N-ENE向，所占频率为6 8.5 8%；常风向为NNE向，所占频率为3 3.9 3%；次常风向为N向，所占频率为1 5.2 9%；夏季海域为SSW-SW风向，所占频率为2 1.41%。由此可知，海域附近风向主要是偏北向，夏季主要受西南季风的影响。在收集海况资料时，通常选择大潮汛时进行现场浮标位置测量工作。通过收集灯浮标近期的AIS数据或者遥测遥控数据，经过上传的位置信息来分析大致流向和灯浮标的漂移规律。图1、图2 分别是两个灯浮在大潮日前后3 天的漂移运动轨迹。从整体运动轨迹来看，符合前期收集的关于附近水域潮流的运动特征，而选择28http:/Mo(P)Y125图2 福平禁3 号灯浮漂移图由图1、图2 可知，2 0 1 与禁3 号灯浮的回旋半径大约为3 0 40 m，可判断沉石的位置在运动轨迹中点附近。查询潮汐表可以了解当天潮汐情况，选择在涨、落潮的不同时间段测量多组灯浮标位置，从而推算沉石位置。同时，通过与设计位置对比，判断灯浮标抛设位置是否在2 0 m的误差范围内。在实际工作中，海上的天气瞬息万变，使测量工作受到影响。另外，由于一些项目布设的灯浮标数量多、距离远，从时间成本和经济成本来说是无法做到对每个灯浮标都进行多次测量，所以，需要尽量用最短的时间完成现场测量工作。一般选择涨、落潮流速最急的时间点分别进行两次测量，得到两组数据的平均值即可认为是灯浮标的沉石位置。灯浮标设计位置见表1。水运管理第45 卷第1 0 期2 0 2 3 年1 0 月海事表1 福平铁路平潭海峡大桥灯浮标设计位置标志名称类别201号灯浮右侧标禁3 号灯浮禁航专用标根据现场的测量位置同时结合两个灯浮标的运动轨迹图，两个灯浮标实际测量的位置在图1、图2 运动轨迹上，符合涨落潮的运动规律，实测位置与设计位置距离都在最大回旋半径范围内，大致可以判断2 0 1 号灯浮沉石在设计位置的南侧；禁3号灯浮沉石在设计位置的东北侧。经过计算,涨、3 结语落潮中点位置与设计位置差距在2 0 m的范围内。所以，2 个灯浮的沉石位置可以认为在2 次位置测量（涨、落潮）的中点处。灯浮标实测位置见表2。表2 福平铁路平潭海峡大桥灯浮标实测位置标志测量时段名称涨潮201号落潮灯浮涨、落潮中点254144.06N.1193901.0E涨潮253730.99N、1 1 9 41 0 4.8 2 E禁3 号落潮灯浮涨、落潮中点53730.58N.1194103.68E2.2存在的问题及解决方法（1）实际工作中，技术人员往往在船舶靠近灯浮标较近时，用一次测量的船舶定位天线位置代替灯浮标位置，这样测出来的位置数据是不精确的，误差很大。所以，在现场测量时，要尽量让测量船贴近灯浮标，控制船速并保持与之动态跟随；技术人员需要将天线靠近灯架位置并维持一段时间，让数据稳定后再记录。（2）前往现场位置测量时，需要结合码头到目的水域航程、船舶航速等条件，选择在高平潮或者低平潮后3 4h开展测量，因此时的流速最急，理论上锚链被拉伸得最长、浮标漂得最远。（3）测量船舶靠近浮标时要选择顶流的方式设计位置(CGCS2000)慢车航行，这样易操纵船舶。测量船舶靠上灯浮254144.5N.1193901.7E后，使用慢车顶流尽量靠近浮标，提高测量精度。253959.9N、1 1 9 40 2 5.7 E（4）A I S 数据的上传间隔为3 min，遥测的数据上传间隔是1 h，所以，在数据收集时尽量使用AIS数据,这样航标的运动轨迹更加精确。如果目标浮标无AIS或遥测数据，则寻找附近水域浮标进行分析或者从收集的海况信息中去分析。通过前期收集潮流、风力、海图水深等海况信息，以及灯浮标AIS或遥测数据、最大回旋半径，可以分析得到浮标大致的运动轨迹；根据现场涨落潮测量的位置数据平均值，最终判断沉石位置。与设计位置实测位置（CGCS2000）距离/m254143.61N,1193901.0E34254144.51N,1193903.0E361631253730.17N.1194102.54E398通过本文提出的海上灯浮标沉石位置测量步骤和方法，以期为今后的测量工作起到借鉴作用。由于本研究是结合工作实际展开，研究对象体量较小且研究海域不具有代表性；另外本次海域潮流条件属于往复流，缺少对回转流的研究，故在今后的实际工作中，将继续开展在其他条件情况下的灯浮标沉石位置推算研究。X招平2 0 1福平2 0 1E-mail:SYGL29