基于我国海港总体设计新规范的苏伊士运河航道设计研究
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关键词：我国海港总体设计规范 苏伊士运河 “堵船”事件
1.引言 苏伊 士运河全长163千米，是一
条 无 闸 明 渠 ，其 全 线 基 本 为直 线 ，但 也有八个主 要弯 道 。运 河水 面 宽 度 少允许 210000吨的船只载货通过，允许最大 的吃水深度可达19米。运河限速满载 邮 轮 为1 3 千 米 /小 时，货 船 为14千 米 / 小时。影响船舶安全通过苏伊士运河 的 因 素 是 多方 面 的，包 括自然 环 境 条 件、航道条件、导航设施条件、引航条 件、交 通流 现状等，而每 个方面又包 含多种 相关因素，例如，航 道条件包 括 航 道长 度、航 道 宽 度、航 道 深 度、 航 道 弯曲 度、航 道 交 叉情况 、航 道 稳 定性等等。
3.结论 本 文 通 过 这次“堵 船”事件，依
据 我 国 海 港 新 规 范 ，简单计算了该 船 安 全 通 航 所 需 要 的 航 道 宽 度以 及 深
度，计算 表 明目前 的 苏伊 士 运 河足以 满足 其 安 全 通 过，即 现 如今 的 苏伊 士 运河的航道宽度以及水深与我国海港 总体设计新规范相符合。
（3）式 计算，设 计 船 型 满 载 吃 水 T 取 “长 赐 号”满 载 吃 水 16 米；据图1，船 舶平均速 度 为12节，船舶吨级 DW T 为220 0 0 0，船体下沉 量Z 0取1.2；苏 伊 士 运 河沿岸 沙 土多为 松 散 沙 土，故 Z1取0.5；发生事故时运河为顺浪， =15°，T -≤8s，Z2/H4%取0.35，有效波 高HS为0.41，累计频率4%的波高H4% 为0.5084，Z2约等于0.178；船舶装载 纵倾 富 裕 深 度 Z 3 不需 考虑；计算得D 0 为17.9。 2.3通航分析
油船或其他危险品船
≤6
>6
B
1.50B
船舶吨级(t) 土质特性
DWT <5000
淤泥土、软塑 可塑泥土、松散沙土 硬塑粘性土、中密沙土 坚硬粘性土、密实砂土、
强风化岩 风化岩、岩石
0.20 0.30 0.40 0.50
5000 ≤DWT <10000
0.20
0.30
岩土名
状态
粉砂、细沙、 中砂、粗砂、
砾砂
极松 松散 中密 密实
标准贯入 基数N ≤4 ≤10 ≤30 >30
岩土有关指数
天然重度 (kN/m3)
天然含水量 ω(%)
≤18.3 _
≤18.6
≤19.6 _
>19.6
表5 砂土类航道边坡坡度
孔隙比 e
边坡 坡度
_
1:5~1:10
_
1:2~1:5
坡比取1:5。 根 据 表 3 和 表 4 中 的 参 数 ，采 用
图1 船舶航行时下沉量曲线
γ——风、流压偏角(°)； B——设计船宽(m)。 根 据 表 1 和 表 2中 的 参 数 ，采 用 （1）式 和（2）式，以 20万吨 级的船 舶为代 表 船型，“长 赐号”发 生 搁浅 事故时，横风≤7级，横流 V≤0.10， 船舶 漂 移 倍 数 n为1.81，风 、流 压偏 角γ 为3 ，根 据 公 式 计 得 航 迹 带 宽 度 A为161.36，“长赐号”为集装箱船， 入 河 的 平均 航 速 为1 2 节，船 舶 与 航 道 底 边 间的 宽 度c 取 0.75 倍设 计 船 宽 B 即 4 5 ，计 得 航 道 通 航 宽 度 W 为 251.36。 2.2航道通航水深计算 新规范中航道通航水深公式如下：
0.40 0.60
10000 ≤DWT 50000
0.30
0.40
0.50 0.60
表3 航行时龙骨下最小富裕水深Z1（m）
50000 ≤DWT 100000
0.40
0.50
0.60 0.80
100000 ≤DWT 300000
0.50
0.60
0.70 0.80
道 通 航 水 深、设 计 水 深、边 坡 比 的 计 算可以大体确定优化航道建设所需要 的基本信息。 2.1航道通航宽度计算
（3） 式中 D0——航道通航水深(m)； T——设计船型满 载吃水(m),对 杂货船可根据实际情况考虑实载率对 设计船型 影响； Z0——船舶航行下沉量(m)； Z 1—— 航 行 时 龙骨下最小富 裕 水 深(m)； Z2——波浪富裕水深(m)； Z 3—— 船 舶 装 载 纵 倾 富 裕 深 度 (m)，杂货船和集装箱船可不计； Z 4—— 备淤深 度(m)，应根 据两 次挖泥间隔期的淤积量计算确定，对 于不淤口，可不计备淤深度；有淤积的 港口，备淤深度不宜小于0.4米 根 据 表5中的参 数，苏伊 士 运河 沿岸土质多为中密的粗砂、砾砂，故边
0.10<V≤0.25 0.25<V≤0.50 0.50<V≤0.75 0.75<V≤1.00
1.75
1.69
1.59
1.45
5
7
10
14
表1 船舶漂移倍数n和风、流压偏角γ值
项目 航速(kn)
c(m)
杂货船或集装箱船
散货船
≤6
>6
≤6
>6
0.50B
0.75B
0.75B
B
表2 船舶与航道底边间的富裕深度
根 据 3 .1节 和 3 . 2 节 的 计算 结 果 可 知 ，排 水 量 达 2 2 万 吨 的“ E v e r Given”号所 需水深为17.9 m，所 需 通 航 宽 度 约 为 2 51 m 。而 现 如 今 的 苏 伊 士 运 河航 道平均 宽 度 只有 3 0 0 米 左 右，虽 然 从 运 河 南 端 到 北 端，水 面 的 宽 度相差 较 大，但 从 理 论 上 来说 ， 该船是可以顺利通过苏伊士运河的， 只 是 在 弯 道 处 要 保 持 充 分 瞭 望，谨 慎航行。
2.新规范的应用 我国海港总体设计新规范对航道
设计的标准具有明确的规定，在我国 实 施 效 果比 较 明显，可以借此 对苏伊 士 运 河优化 航 道 建 设 进 行 合 理 地计 算与验 证 。通 过 对航 道 通 航 宽 度、航
风力 横流V(m/s)
n γ（°）
V≤0.10 1.81 3
横风≤7级
航 道 通 航 宽 度由航 迹 带 宽 度、船 舶富裕宽度和船舶与航道底边间的富 裕宽度组成。苏伊士运河以单向航道 为主，航道较长，部分航道比较弯曲， 根据新规范的标准，可以适当增加航道 通航宽度。新规范使用的公式如下：
（1）
（2） 式中 W——航道通航宽度(m)； A——航迹带宽度(m)； c——船舶与航 道底边间的宽度 (m)； b——船舶间富裕宽度(m)，取设 计船宽B，当船舶交会密度较大时，船 舶间富裕宽度可适当增加； n——船舶漂移背倍数(m)； L——设计船长(m)；
当地时间3月23日上午7时左右， 长荣海运旗下的一艘超大型集装箱 船“Ever Given”号在苏伊士运河新 航道搁浅，造成罕见的海上“堵船”事 件。该船长达400米，宽近60米，排水 量达22万吨，几乎完全侧身在运河中 停 下，导 致 这 条 欧 亚 之间的 黄 金 航 道 近乎 完 全 瘫 痪 。这也引发了航 运 界人 士对运河航道通航尺度的热议。
52 学术 ACADEMIC
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90
(180) (170) (160) (150) (140) (130) (120) (110) (100) (90)
0.24 0.32 0.38 0.42 0.44 0.46 0.48 0.49 0.5 0.52
0.55 0.65 0.75 0.83 0.90 0.97 1.02 1.08 1.10 1.15 表4 船、浪夹角 与Z2/H4%的变化系数值
51
基于我国海港总体设计新规范的苏伊士运河 航道设计研究
◎ 黄涌杰 钟德森 广州航海学院 指导老师：陈丹涌 广州航海学院海运学院
摘 要：针对2021年“Ever Given”号在苏伊士运河引起的“堵船”事件，依据我国海港总 体设计规范（2013），以该船为设计船，进行必要的计算，并以此为据，与现苏伊士运河航道 尺度进行对比分析，对苏伊士运河管理局提出相应的建议。
参考文献： [1]中交水运规划设计院有限公司.海港总体设 计新规范:JTS 165-2013[S].北京:人民交通出版 社,2014. [2]中华人民共和国海事局.亚丁湾至苏伊士运 河航行指南[M].北京:人民交通出版社股份有限 公司,2018. [3]伍志斌,汪原也,高鹏.基于PIANC的码头前沿 波浪富裕深度分析[J].水运工程,2019(01):73-77. [4]侯慷,黄志扬,郑碧芳.中外航道设计中波浪 富裕水深确定方法对比[J].水运工程, 2017(11): 51-57. [5]大连理工大学土木建筑设计研究院(译).港口 航道设计指南[M].大连海事大学出版社,2019. [6]全国一级建造师执业资格考试用书编写委 员会(编写).港口与航道工程管理与实务[M]. 中国建筑工业出版社,2018. [7]宿亮.苏伊士运河堵船会让世界经济有多痛？ [N].新华每日电讯,2021-03-29(006). [8]郭言.苏伊士运河停航引全球关注[N].经济日 报,2021-03-29(001).
1.引言 苏伊 士运河全长163千米，是一
条 无 闸 明 渠 ，其 全 线 基 本 为直 线 ，但 也有八个主 要弯 道 。运 河水 面 宽 度 少允许 210000吨的船只载货通过，允许最大 的吃水深度可达19米。运河限速满载 邮 轮 为1 3 千 米 /小 时，货 船 为14千 米 / 小时。影响船舶安全通过苏伊士运河 的 因 素 是 多方 面 的，包 括自然 环 境 条 件、航道条件、导航设施条件、引航条 件、交 通流 现状等，而每 个方面又包 含多种 相关因素，例如，航 道条件包 括 航 道长 度、航 道 宽 度、航 道 深 度、 航 道 弯曲 度、航 道 交 叉情况 、航 道 稳 定性等等。
3.结论 本 文 通 过 这次“堵 船”事件，依
据 我 国 海 港 新 规 范 ，简单计算了该 船 安 全 通 航 所 需 要 的 航 道 宽 度以 及 深
度，计算 表 明目前 的 苏伊 士 运 河足以 满足 其 安 全 通 过，即 现 如今 的 苏伊 士 运河的航道宽度以及水深与我国海港 总体设计新规范相符合。
（3）式 计算，设 计 船 型 满 载 吃 水 T 取 “长 赐 号”满 载 吃 水 16 米；据图1，船 舶平均速 度 为12节，船舶吨级 DW T 为220 0 0 0，船体下沉 量Z 0取1.2；苏 伊 士 运 河沿岸 沙 土多为 松 散 沙 土，故 Z1取0.5；发生事故时运河为顺浪， =15°，T -≤8s，Z2/H4%取0.35，有效波 高HS为0.41，累计频率4%的波高H4% 为0.5084，Z2约等于0.178；船舶装载 纵倾 富 裕 深 度 Z 3 不需 考虑；计算得D 0 为17.9。 2.3通航分析
油船或其他危险品船
≤6
>6
B
1.50B
船舶吨级(t) 土质特性
DWT <5000
淤泥土、软塑 可塑泥土、松散沙土 硬塑粘性土、中密沙土 坚硬粘性土、密实砂土、
强风化岩 风化岩、岩石
0.20 0.30 0.40 0.50
5000 ≤DWT <10000
0.20
0.30
岩土名
状态
粉砂、细沙、 中砂、粗砂、
砾砂
极松 松散 中密 密实
标准贯入 基数N ≤4 ≤10 ≤30 >30
岩土有关指数
天然重度 (kN/m3)
天然含水量 ω(%)
≤18.3 _
≤18.6
≤19.6 _
>19.6
表5 砂土类航道边坡坡度
孔隙比 e
边坡 坡度
_
1:5~1:10
_
1:2~1:5
坡比取1:5。 根 据 表 3 和 表 4 中 的 参 数 ，采 用
图1 船舶航行时下沉量曲线
γ——风、流压偏角(°)； B——设计船宽(m)。 根 据 表 1 和 表 2中 的 参 数 ，采 用 （1）式 和（2）式，以 20万吨 级的船 舶为代 表 船型，“长 赐号”发 生 搁浅 事故时，横风≤7级，横流 V≤0.10， 船舶 漂 移 倍 数 n为1.81，风 、流 压偏 角γ 为3 ，根 据 公 式 计 得 航 迹 带 宽 度 A为161.36，“长赐号”为集装箱船， 入 河 的 平均 航 速 为1 2 节，船 舶 与 航 道 底 边 间的 宽 度c 取 0.75 倍设 计 船 宽 B 即 4 5 ，计 得 航 道 通 航 宽 度 W 为 251.36。 2.2航道通航水深计算 新规范中航道通航水深公式如下：
0.40 0.60
10000 ≤DWT 50000
0.30
0.40
0.50 0.60
表3 航行时龙骨下最小富裕水深Z1（m）
50000 ≤DWT 100000
0.40
0.50
0.60 0.80
100000 ≤DWT 300000
0.50
0.60
0.70 0.80
道 通 航 水 深、设 计 水 深、边 坡 比 的 计 算可以大体确定优化航道建设所需要 的基本信息。 2.1航道通航宽度计算
（3） 式中 D0——航道通航水深(m)； T——设计船型满 载吃水(m),对 杂货船可根据实际情况考虑实载率对 设计船型 影响； Z0——船舶航行下沉量(m)； Z 1—— 航 行 时 龙骨下最小富 裕 水 深(m)； Z2——波浪富裕水深(m)； Z 3—— 船 舶 装 载 纵 倾 富 裕 深 度 (m)，杂货船和集装箱船可不计； Z 4—— 备淤深 度(m)，应根 据两 次挖泥间隔期的淤积量计算确定，对 于不淤口，可不计备淤深度；有淤积的 港口，备淤深度不宜小于0.4米 根 据 表5中的参 数，苏伊 士 运河 沿岸土质多为中密的粗砂、砾砂，故边
0.10<V≤0.25 0.25<V≤0.50 0.50<V≤0.75 0.75<V≤1.00
1.75
1.69
1.59
1.45
5
7
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14
表1 船舶漂移倍数n和风、流压偏角γ值
项目 航速(kn)
c(m)
杂货船或集装箱船
散货船
≤6
>6
≤6
>6
0.50B
0.75B
0.75B
B
表2 船舶与航道底边间的富裕深度
根 据 3 .1节 和 3 . 2 节 的 计算 结 果 可 知 ，排 水 量 达 2 2 万 吨 的“ E v e r Given”号所 需水深为17.9 m，所 需 通 航 宽 度 约 为 2 51 m 。而 现 如 今 的 苏 伊 士 运 河航 道平均 宽 度 只有 3 0 0 米 左 右，虽 然 从 运 河 南 端 到 北 端，水 面 的 宽 度相差 较 大，但 从 理 论 上 来说 ， 该船是可以顺利通过苏伊士运河的， 只 是 在 弯 道 处 要 保 持 充 分 瞭 望，谨 慎航行。
2.新规范的应用 我国海港总体设计新规范对航道
设计的标准具有明确的规定，在我国 实 施 效 果比 较 明显，可以借此 对苏伊 士 运 河优化 航 道 建 设 进 行 合 理 地计 算与验 证 。通 过 对航 道 通 航 宽 度、航
风力 横流V(m/s)
n γ（°）
V≤0.10 1.81 3
横风≤7级
航 道 通 航 宽 度由航 迹 带 宽 度、船 舶富裕宽度和船舶与航道底边间的富 裕宽度组成。苏伊士运河以单向航道 为主，航道较长，部分航道比较弯曲， 根据新规范的标准，可以适当增加航道 通航宽度。新规范使用的公式如下：
（1）
（2） 式中 W——航道通航宽度(m)； A——航迹带宽度(m)； c——船舶与航 道底边间的宽度 (m)； b——船舶间富裕宽度(m)，取设 计船宽B，当船舶交会密度较大时，船 舶间富裕宽度可适当增加； n——船舶漂移背倍数(m)； L——设计船长(m)；
当地时间3月23日上午7时左右， 长荣海运旗下的一艘超大型集装箱 船“Ever Given”号在苏伊士运河新 航道搁浅，造成罕见的海上“堵船”事 件。该船长达400米，宽近60米，排水 量达22万吨，几乎完全侧身在运河中 停 下，导 致 这 条 欧 亚 之间的 黄 金 航 道 近乎 完 全 瘫 痪 。这也引发了航 运 界人 士对运河航道通航尺度的热议。
52 学术 ACADEMIC
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90
(180) (170) (160) (150) (140) (130) (120) (110) (100) (90)
0.24 0.32 0.38 0.42 0.44 0.46 0.48 0.49 0.5 0.52
0.55 0.65 0.75 0.83 0.90 0.97 1.02 1.08 1.10 1.15 表4 船、浪夹角 与Z2/H4%的变化系数值
51
基于我国海港总体设计新规范的苏伊士运河 航道设计研究
◎ 黄涌杰 钟德森 广州航海学院 指导老师：陈丹涌 广州航海学院海运学院
摘 要：针对2021年“Ever Given”号在苏伊士运河引起的“堵船”事件，依据我国海港总 体设计规范（2013），以该船为设计船，进行必要的计算，并以此为据，与现苏伊士运河航道 尺度进行对比分析，对苏伊士运河管理局提出相应的建议。
参考文献： [1]中交水运规划设计院有限公司.海港总体设 计新规范:JTS 165-2013[S].北京:人民交通出版 社,2014. [2]中华人民共和国海事局.亚丁湾至苏伊士运 河航行指南[M].北京:人民交通出版社股份有限 公司,2018. [3]伍志斌,汪原也,高鹏.基于PIANC的码头前沿 波浪富裕深度分析[J].水运工程,2019(01):73-77. [4]侯慷,黄志扬,郑碧芳.中外航道设计中波浪 富裕水深确定方法对比[J].水运工程, 2017(11): 51-57. [5]大连理工大学土木建筑设计研究院(译).港口 航道设计指南[M].大连海事大学出版社,2019. [6]全国一级建造师执业资格考试用书编写委 员会(编写).港口与航道工程管理与实务[M]. 中国建筑工业出版社,2018. [7]宿亮.苏伊士运河堵船会让世界经济有多痛？ [N].新华每日电讯,2021-03-29(006). [8]郭言.苏伊士运河停航引全球关注[N].经济日 报,2021-03-29(001).