摘 要：我国每年都会发生多起运砂船自沉事故，对人们的生命财产和海洋生态环境造成了一定损失和破坏。此类自沉事故的发生有货物自身属性因素，有船舶结构强度的因素，也有装载不当的因素。为减少或避免此类水面交通事故的发生，论文就一起运砂船自沉事故进行技术分析，提出针对性的管理措施和操作建议。
关键词：自沉 自由液面 稳性 运砂船
近年来，我国载运易流态化精矿粉的船舶屡发事故，尤其是运砂船自沉事故。据统计，2018年共发生运砂船致人死亡失踪事故53件、死亡或失踪124人、沉船23艘，其中15件较大事故，占全年水上交通较大事故件数的57.7%。
1.“C”轮自沉事故经过
2016年11月11日2215时，“C”轮装载约5300吨泥沙后开航，约10分钟后在长江上海段北港水道515灯浮西北侧水域倾覆沉没。
当日1810时许，在北港水道515灯浮西北侧水域抛双锚，锚链都2节入水。
1815时，两艘吸砂船靠“C”轮左、右舷并开始打沙作业。
2200时，泥沙已经装满，干舷只有50厘米左右。
2208时，锚离底，船舶向右调头。开始时，右舵5°，前进一，但转向不明显，随后就向右15°、右满舵转向，前进二（最高档为前进三），边起锚边航行。
2210时，船艏向225°，航速4节，船艏突然异常抖动，船体向左倾斜2-3°，即停车。随后将还没有启上来的锚抛下去，并通知机舱人员用抽水泵抽货舱水调整船体平衡。
2213时，船艏向205°，船体左倾加剧，左舷甲板浸水后进入货舱。
2215时许，“C”轮向左侧倾覆。
2.重要因素技术分析
2.1长江口泥沙分析
基于长江口大面积观测的悬浮泥沙和表层沉积物粒度等资料，充分考虑泥沙在水中运动状态，判断长江口悬浮泥沙类型为粘土沙质。其中粉沙组分的平均含量约65%，粘土组分的含量约30%，沙的含量约5%，含沙土淡水重量密度1.025t/m3，含水率50%的粘土沙质湿密度为1.5-2.0t/m3，颗粒密度为2.65-2.75t/m3，饱和湿密度为1.668t/m3。
2.2船舶实际装载推算
根据《船舶稳性计算书》排水量与吃水之间的关系得出满载水线的TPC为11.30t/cm。超载吃水为6.70m状态下的船舶排水量相比满载离港状态的增量为1017t。“C”轮的重量重心计算表显示，满载出港状态载货重量4300t。据此推算，超载吃水状态下的货舱含水泥沙装载重量为5317t。
2.3横稳性高度推算
（1）横稳性高度推算
根据“C”轮《船舶稳性计算书》所列满载出港状态和满载到港状态的重量重心计算表和初稳性高度计算表：“C”轮满载离港排水量Δ1=5803t，计算吃水dm1=5.80m，合重心高度KG1=4.986m，未经自由液面修正的初稳性高度GM01=0.926m，横稳心距基线高度KM1为5.912m；满载到港状态排水量Δ2=5594t，计算吃水dm2=5.615m，合重心高度 KG2=4.933m，未經自由液面修正的初稳性高度GM02=0.965m，横稳心距基线高度KM2为5.898m。采用线性外推法，推算出“C”轮超载吃水6.70m状态下的横稳心距基线高度KM3为5.98m。根据船舶资料和实际转载情况计算货物和船舶合重心高度为5.02m，由此得出该装载状态的未经自由液面修正的横稳性高度为0.96m。
（2）自由液面修正后的横稳性高度
如果泥沙和上层淡水之间的界面随船舶倾斜而倾斜，则产生自由液面的仅为泥沙，表层淡水因上下表面相互平行而实际不产生重心的横向移动。按相应公式计算货舱自由液面对初稳性高度的影响，可计算出该自由液面修正值为0.74m。考虑到其他自由液面计算值0.03m，进而得出经自由液面修正后的横稳性高度为0.19m。
计算结果表明，由于货舱装载重心偏高，各种情况下经自由液面修正后的初稳性高度虽然满足《国内航行海船法定检验技术规则》（以下简称为法定规则）要求，但均小于《船舶稳性计算书》所列出的满载出港的对应值0.897m。但当泥沙表层有移动时，经自由液面修正后的初稳性高度已经接近法定规则的初稳性基本要求值0.15m。
2.4大倾角稳性定性推算
根据“C”轮满载出港状态的静稳性力臂，结合超载状态的初稳性高度、干舷高度、甲板浸水角、船体进水角及其对应的复原力臂、稳性消失角等数据的变化，对比分析该船超载状态大倾角稳性相关指标的变化。
满载出港状态干舷高度1.40m，型宽13.98m，据此推算满载出港状态甲板浸水角为11°。在横倾角小于15°且甲板边缘未入水的条件下，复原力臂值可用l=GM×Sinθ表示。因此，满载出港状态静稳性力臂曲线成线性上升态势，曲线上升的斜率为0.897。根据“C”轮事故航次装载状态（超载），静稳性力臂曲线上升缓慢，且干舷高度减小，甲板浸水角减小至5°，静稳性曲线在横倾角5°以后就出现反曲点，停止线性上升。相比与满载出港状态，大倾角稳性曲线高度大大降低，稳性作用范围大幅减小，极限静倾角小于30°，在30°处的静稳性力臂为0.059～0.086m，已不满足法定规则规定的不小于0.20m的要求。稳性消失角为38～41°，不满足法定规则规定的不小于55°的要求。此外，由于干舷高度的从1.40m减小到0.50m，船舶储备浮力减小，船体进水角提前。
2.5排水窗不对称放水的影响分析
根据现场勘查，打捞出水的“C”轮前舱和后舱舱口围左右舷排水孔都处于关闭状态。前后舱左舷1、2、5排水窗关闭状态，3、4排水窗开启状态，右舷5个排水窗都为开启状态。
“C”轮泥沙装载完毕后，舱口围内侧上层0.5m为淡水，下层1.24m为含水泥沙，排水窗下边缘距甲板高0.65m，即泥沙与淡水的界面高于排水窗下边缘0.59m。窗口围内右侧刚沉淀下来的表层泥沙，具有一定悬浮性和移动性，当右侧排水窗全部被打开，泥沙会在上层压力的作用和向外流出的淡水冲击下，伴随着淡水快速向右侧舷外排出，造成舱口围内侧泥沙重量不均衡，船舶因此逐渐向左倾斜。舱口围内侧泥沙出现左高右低的坡度，左右两侧的高度差为0.59m，此泥沙锲形体的质量M可以根据泥沙湿密度、左右舷高度差、舱口围宽度、舱口围长度，计算得209.55t。
泥沙锲形体横截面形心距中线面的横距为舱口围宽度的1/6，则泥沙锲形体重量左右不均匀所产生的横倾力矩Mh为321.31t？m。
计算表明，在不同情况下，由于泥沙锲形体重量左右不均匀将产生5～13°的左倾角。随着泥沙向右舷逐渐排出，船舶向左倾斜的角度逐渐增大。横倾角的形成和增大，进一步驱使具有一定悬浮性和流态化特性的泥沙向倾斜一侧流动，并最终导致“C”轮倾覆。
3.事故原因分析
船舶超载造成船舶实际干舷小于该船核定最小干舷，引起船舶储备浮力不足，船舶稳性不能满足规范要求；船舶左右舷不对称排水造成船舶产生初始横倾，舱内泥沙和水的混合物流向一舷致使船体横倾加剧；当横倾产生的倾侧力矩大于船舶复原力矩时，船舶倾覆。
“C”轮事故航次实际装载后干舷高度仅0.50m，不满足该轮《海上船舶载重线证书》核定的1.40m夏季干舷要求，使船舶的储备浮力减小，甲板浸水角变小。
船舶不对称排水造成船舶产生初始横倾，舱内泥沙和水的混合物流向一舷致使船体横倾加剧。“C”轮左右舷排水窗处于不对称开闭状态，泥沙和淡水受舱口围排水窗不对称排出的影响，在上层压力作用和向外流出淡水的冲击下，造成舱口围内侧泥沙重量不均衡，产生5～13°的左倾角。随着泥沙向右舷逐渐排出，船舶向左的倾斜角度逐渐增大。同时，横倾角的形成和增大，以及船舶在右转过程中所产生的离心力，进一步加速泥沙向倾斜一侧流动。
船舶稳性不足是运砂船倾覆事故多发的主要因素。由于干舷高度减小，造成静稳性曲线在横倾角达到甲板浸水角后就出现反曲点，停止线性上升，稳性作用范围大幅减小，极限静倾角、静稳性力臂、稳性消失角等大倾角稳性指标值均不满足规范要求。
4.结语
“C”轮这类水面交通事故，不但对运砂船财产和人员生命造成损害，而且容易导致航道受阻，给过往船舶安全航行构成较大威胁，另外油料和污水的溢出也对海洋生态环境造成了一定破坏。
2018年1月10日，交通运输部海事局推进专项行动，集中力量非法从事海上运输特别是砂石船运输等违法违章行为实施打击，遏制水上交通事故多发势头。
为减少我国运砂船自沉事故的发生，论文提出以下建议：一是船舶经营人或管理人应根据泥沙的特性和船舶资料，提供合理的装载方案；二是装载泥沙时，应对装船作业进行全过程观测，保持各舱及同一舱内平衡受载，防止重量左右分布不均匀而危及船舶稳性；三是装载完毕后应在原地排清舱内积水，做好平舱工作，保持核定干舷高度。
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