摘 要：为更好地保护海洋环境和提高船舶营运效益，根据集装箱船舶的稳性衡准最基本条件及集装箱绑扎设备的受力等对船舶稳性的要求，在保证船舶处于合适稳性范围下，探讨减少使用压载水问题，系统描述对集装箱船舶满载航行时实践“零压载水”（zero ballast）的经验做法.
关键词：集装箱船舶； 船舶安全； 零压载水
中图分类号：U617.7； X52文献标志码：A
Proposal on zero ballast in fully laden container ships
WANG Yibing
(School of Nautical Eng., Zhejiang International Maritime College, Zhoushan Zhejiang 316021,China)
Abstract： According to the stability of container ships and the stress of container ships’ lashing equipment, reducing the usage of the ballast water in container ships is discussed under the basic condition of container ships’ suitable stability in order to protect the marine enviornment and improve the ships’ operational efficiency. The approach of zero ballast in fully laden container ships is also systematically depicted.
Key words： container ship; ship safety; zero ballast
0 引 言
集装箱船通常利用压载水使自身处于良好的适航状态.但在保证船舶安全航行的同时，压载水的使用给海洋环境和船舶营运等带来诸多弊端.因此，人们开始努力消除使用压载水造成的危害并竭力减少甚至避免使用压载水.
1 减少使用压载水的益处
1.1 有利于保护海洋环境
据统计，全球每年有85 000多艘船舶运载和排放超过100亿t压载水，而平均每吨压载水中含有浮游生物1.1亿多个.这些浮游生物进入陌生水域将严重威胁当地海洋环境，破坏生态平衡.全球环保基金组织（GEF）把通过船舶压载水引入新环境的有害生物及其影响列为当前严重威胁海洋生态环境安全的4大危害之一，由此产生的环境问题已引起全世界的高度重视.
为防止并控制船舶压载水传播有害水生物和病原体，国际海事组织（IMO）及各航运大国纷纷制定相关措施，严格控制压载水排放.IMO于2004年2月通过《国际船舶压载水及其沉积物控制和管理公约》(以下简称《压载水公约》)；美国、澳大利亚及欧洲一些国家制定并实施压载水管理的强制性规定；我国全面完成全球压载水管理项目（GloBallast），并就实施公约和相关导则展开专题研究.然而，IMO海洋环境保护委员会及全球压载水管理项目组均认为，目前尚无适合于船舶压载水处理的最有效办法，如《压载水公约》中管理压载水更换的规定①也仅停留在防止非本地水生物种的蔓延，但容许航运船舶在符合公约规定的海域排放或更换船舶压载水，同样致使这些海域受到污染.
1.2 有利于提高船舶营运效益
1.2.1 节省船舶营运成本
（1）消除使用压载水对海洋环境造成污染的多种方法包括采用压载水处理剂以及在打进和排放压载水时双重杀菌，上述方法均存在处理成本昂贵的问题，前者还会给海洋造成再次污染.
（2）使用压载水必将减少货载.集装箱船的压载量为总载重量的30%～40%，如1艘3 800 TEU集装箱船舶设计压载水舱容约为20 000 m3，实际运营中常装载有5 000 m3压载水.因此，携带压载水航行造成船舶货载能力的巨大浪费.
（3）国际燃油价格不断上涨，航运成本大幅上升，迫切要求减少使用压载水，这亦有利于提高航速，减少航行时间，降低营运成本.以1艘排水量50 000 t、船速24 kn的集装箱船舶为例，每日耗油量150 t，现加载2 000 t压载水，根据在航速一定的条件下，燃油消耗量与排水量的关系原理计算，每日耗油量增加4 t左右.
（4）置换压载水过程消耗燃油，增加成本.换装作业不能影响航行速度，更不能使船舶停车从而影响营运效益.另外，其在使用上还存在很大的局限性.
（5）日本等国引航计费与吃水有关的方法增加压载水管理的难度，促使船舶少装压载水或于离港前尽量排水，在进出港前调平吃水，以减少费用支出.20世纪80年代后期以来，大型化集装箱船不断增加，吨位也越来越大，对港口接纳能力提出新要求.限于港口水深不足，一些大型船舶必须候潮进出港口；有的港口及航道已经难以容纳大型船舶的出入及装卸货，使航运公司蒙受巨大损失.而安全利用最少量的压载水能有效调整船舶吃水.通常，1艘6 000 TEU的集装箱船在满载时的每厘米吃水吨数(TPC)在80 t/cm左右，8 000 TEU的集装箱船满载时的TPC在100 t/cm左右，即少装1 000 t压载水可以使船舶吃水减少十几厘米，显然，减少压载水的使用对减少吃水的效果相当明显.
1.2.2 避免对船舶安全产生不利影响
使用压载水对船舶安全航行至关重要.随着IMO和港口国对使用压载水要求的提高，通常采取在大洋上置换压载水的方法,而采用该方法会出现以下问题：
（1）置换过程中难以确保船舶的剪力、弯矩及稳性在允许范围内，须特别考虑恶劣海况对船舶产生附加的剪切力和扭矩应力问题，压载水舱超压或负压，在某段时间内可能导致稳性和强度不符合要求，以及更换压载水时自由液面的变化（也称晃荡载荷）对航行中船舶横向摇摆和纵向扭矩的影响.
（2）压载水置换过程中船舶吃水和吃水差对船舶正常航行的影响，机舱冷却水正常供应压力的保持及螺旋桨沉深变化对螺旋桨推力和转矩的影响.
（3）航行中压载泵的使用对机舱电力负载航行安全供应提出更高的要求；同时考虑机械设备故障的因素，应有必要的备件以应付可能出现的故障.
鉴于此，在海况、天气等条件不满足时，尽量不要进行压载水置换，以保证船舶安全航行.
2 减少使用压载水的理论研究
集装箱船使用压载水的目的包括使船舶处于合适稳性范围、船舶强度不受损伤和保证最佳的倾侧状态等.其中，最主要的是保证船舶处于合适稳性范围，本文就此对减少使用压载水进行探讨.
集装箱船舶的稳性既要满足船舶稳性衡准最基本的条件，又要考虑绑扎设备的受力等对船舶稳性的要求，因此对集装箱船舶稳性范围体现在对初稳心高度hGM上.在实践中，集装箱船舶最佳的初稳心高度值
3 “零压载水”方案的实践
集装箱船舶尽可能少使用压载水不仅理论上可行，而且也被许多船舶所实践.本着安全、环保、经济、有效的原则，许多集装箱航运公司大力提倡合理管理压载水，要求最少量装载和排放压载水；有的公司规定，如果船舶携带的压载水超过一定数量（如2 000 t或4 000 t，不同类型的船舶要求不同），则必须向公司书面说明原因.目前，集装箱船在跨洋航行时通常为满载，现代化的计算机配载软件可将船上货物进行合理分配，保证船舶的稳性、强度以及合适的吃水、吃水差等，以往必须通过加载一定压载水来达到船舶适航的做法正逐渐被“零压载水”这种新颖的操作方案所代替.具体实施步骤如下：
（1）做好集装箱船配载计划的预配工作.现代化的集装箱船通常走定期班轮航线，且航线上的主要国家和地区有专门的岸上配载中心，这些配载中心的预配员拥有1套与船上使用的配载软件一样的电脑软件系统，包括该船的详细资料.预配员根据船公司或其代理的航次订舱单将下一航次要装载的货物在电脑中进行预先配载，唯一需要的资料是该船到达目的港时所有的燃油、压载水和淡水等储备量，而这些资料在船舶离开上一港口时，大副就可以根据船舶的日均消耗量来预算，误差在10～20 t（基本可以忽略不计），而且船舶在抵港前数日可将更新过的资料报告配载中心，与岸上配载员协商，要求其合理配载货物，在最大程度上保证只通过货物调整船舶就能达到最佳适航状态.
（2）抵港后船、港配合，做好集装箱船舶配载计划的初配与审核工作.预配图绘制后被及时送交给集装箱装卸公司.装卸公司的集装箱配载员根据集装箱在堆场上的堆码情况，在既满足船舶预配积载计划的总体要求，又能减少码头堆场集装箱作业量的条件下，借助于集装箱装载计算系统，在集装箱船的行箱位总图和行箱位图上按规定格式填入详细的集装箱数据.船舶一旦靠好码头，港口的货物配载员通常会上船见大副，将在本港口实际要装卸的货物图交给船方，同时也会交给大副1张该资料的电脑磁盘，大副可将该磁盘的资料下载到船上配载计算机中，利用集装箱装载计算系统进行船舶各项性能指标的全面核算.计算机可显示本船开航状态时的各种数据，包括前后吃水、稳性、扭矩和剪力弯矩等.若发现这些数据不符合要求，大副立即与港口方面联系，在装货作业未开始前（通常船一靠好码头即进行卸货作业）调整本航次所要装的集装箱，包括集装箱位置前后、上下调整和轻重搭配（尽量将重箱配在大舱内，轻箱配在上甲板上面几层）.在保证不亏舱、不捣箱、不增加额外费用的前提下，实现集装箱船舶“零压载水”.
（3）甲板部与轮机部密切合作，保证“零压载水”方案落实.在配载计划审核妥当后，作为正式配载计划指导船舶装箱作业.在装卸货作业过程中，与码头货物操作管理员协商，要求其以合理的顺序装卸货物，尽量少利用压载水来控制船舶状态.在船舶开航前，如船上原来留有清洁压载水（在公海上已进行更换），可以通过压载泵提前抽空其他水舱，只留下左右调平舱（通常还应与轮机部门协商，结合调整燃油舱的使用来保证装卸货时船舶的良好状态）.货物装卸完毕后，使用机舱的船上喷射泵管系抽出调平舱等所有水舱中剩余的压载水，从而达到“零压载水”的目标.
4 结束语
集装箱船舶“零压载水”方案仅在部分集装箱船满载工况时可以实现，在轻载状态下集装箱船使用压载水是必要的.根据实践经验，“零压载水”可以在第4代及以上的集装箱船上实现，有些旧型船舶因设计原因无法做到，仅能尽量少地使用压载水.另外，船舶离港进入大洋后，由于受天气影响，横风较大时，会产生较大横倾，船舶燃油使用的左右不均匀性也会产生一定横倾，此时若船舶为零压载水，就无法用调平舱来调整平衡，需要得到轮机部门的协助，通过燃油分布、左右燃油柜的交替使用或移驳达到调整船舶平衡的目的.
因此，集装箱船舶能否实现“零压载水”方案需依靠以下几点：(1）优化集装箱货物装载；(2）集装箱船舶的类型与设计结构；(3）船员（包括船长、大副与轮机部人员等）的共同努力.随着集装箱船舶大型化的发展，“零压载水”是大型集装箱船舶实现安全、经济、环保的重要途径与方向.
特别感谢：香港东方海外货柜航运有限公司（OOCL）船队管理部陈洛贞船长（Captain CHAN L C）
对本文的指导与建议.
参考文献：
［1］中华人民共和国海事局. 船舶与海上设施法定检验规则［M］. 北京: 人民交通出版社, 2005．
［2］汪益兵. 基于现代物流管理理念的集装箱船舶配载系统的应用研究［D］. 上海: 上海海事大学, 2004．
［3］任照平. 船舶压载水管理和安全控制的探讨［J］. 航海技术, 2003(3): 62-63．
(编辑 陈锋杰 廖粤新)
杭州湾跨海大桥建成通车
杭州湾跨海大桥是1座横跨中国杭州湾海域的跨海大桥.它北起浙江嘉兴海盐郑家埭，南至宁波慈溪水路湾，全长36 km，是世界上最长的跨海大桥，比连接巴林与沙特的法赫德国王大桥还长11 km，成为继美国庞恰特雷恩湖桥后的世界第2长桥梁.
杭州湾跨海大桥的建成缩短宁波至上海间的陆路距离120 km，是国道主干线——沈海线跨越杭州湾的便捷通道.大桥按双向6车道高速公路设计，设计时速100 km/h，设计使用年限100年，总投资约140亿元.大桥2003年11月14日开工建设，经过43个月，于2007年6月26日全桥贯通，并于2008年5月1日23时58分正式通车.
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。