摘 要

能源一直以来都是国民经济发展的重要战略物资,在能源危机的背景下，要想实现可持续发展的战略就必须要实现能源发展方式的转型，一方面要保障满足经济发展的能源需求，另一方面要注重环境的保护。LNG一直以为都被视作清洁能源，因此进口LNG对我国的国民经济发展，能源战略结构的调整以及环境保护都有重要的意义。我国主要依靠水上交通运输的进口方式来井口经济发展所需要的LNG。LNG航道是LNG水上运输的要道，因此在整个航道链路中处于重要的环节，因而航道平面布置与设计以及进港航道的线路的选择是港口航道设计的关键。本文在继承和发展以往学者有关于LNG航道方面研究的基础上，充分考虑液化天然气船舶特殊性以及LNG港口水域的实际条件，结合漳州LNG项目码头的工程，列出了LNG船舶进港航道的平面布置与设计思路；综合考虑LNG船舶进港航道的安全、经济等性能，按照有关的法律、法规以及相关的技术规范和指南，遵循航道选线的基本原则，提出安全、可行的方案并进行比选，最后确定推荐方案，本文研究方法可以为类似的工程提供参考。

关键词：LNG；LNG船舶；进港航道；航道选线；

Abstract

Energy has always been an important strategic material for the development of national economy. Under the background of the energy crisis, in order to achieve the sustainable development strategy ,it must to achieve the transformation of the mode of energy development. On the one hand, we should guarantee to meet the energy needs of economic development, on the other hand we should pay attention to environmental protection. LNG has always been regarded as a clean energy, so the import of LNG for China's national economic development and the adjustment of energy strategy structure and environmental protection is of great significance. Our country mainly relies on the ships transportation of the import LNG to guarantee the actual need of development. LNG channel is the important way of LNG waterage, so in the whole chain of channel is an important part, and the channel layout, design and the selection of approach channel are the keys to the design of the LNG port and channel. This paper in the inheritance and development of previous scholars about LNG channel research basement, give full consideration to the actual conditions of the LNG ship and LNG port waters area, combine with Zhangzhou LNG terminal project engineering, lists the LNG ship’s fairway layout and design ideas.Considering the safety and economic performance of the LNG ship approach channel , in accordance with the relevant laws and regulations and the technical specifications and guidelines, follow the basic principles of the route selection, put forward the safe, feasible scheme and selection, and finally determine the recommended scheme, and the research methods of this paper can provide a reference for the similar engineering.

Key Words：LNG；LNG ship；approach channel；the selection of channel

目 录

第1章 绪论 2

1.1 研究背景 2

1.2 研究的目的及意义 2

1.3 国内外的研究现状 3

1.3.1 国外研究现状 3

1.3.2 国内研究现状 4

1.4 法律、法规以及相关的技术规范 5

1.5 研究内容与方法 5

第2章 LNG和LNG船舶的特性 7

2.1 LNG的性质和特点 7

2.1.1 LNG的性质 7

2.1.2 LNG的特殊性 7

2.2 LNG船舶的性质和特点 8

2.2.1 LNG船舶的性质 8

2.2.2 LNG船舶的特性 8

2.3 漳州LNG码头LNG的吞吐量和代表船型 8

第3章 漳州LNG码头港区通航环境分析 10

3.1 漳州LNG码头港区简介 10

3.2 漳州LNG码头港区自然环境分析 10

3.2.1 漳州LNG码头港区的主要气象状况 10

3.2.2 漳州LNG码头港区的主要水文状况 11

3.3 漳州LNG码头港区海域水上交通安全监控 12

3.3.1 VTS 12

3.3.2 CCTV 13

第4章 LNG船舶进港航道要素分析 14

4.1 航道水深及回旋水域分析 14

4.1.1 航道水深计算分析 14

4.1.2 回旋水域计算分析 14

4.2 航道有效宽度的计算方法 15

4.3 航道弯曲段加宽的计算方法 16

第5章 进港航道方案比选分析 17

5.1 航道概况 17

5.2 进港航道选线 18

5.3 航线方案比选 23

5.3.1根据风向条件对风致漂移量的计算分析 23

5.3.2 根据潮流条件对流致漂移量的计算分析 24

5.3.3 根据风流压差角对航道宽度的验算分析 25

5.3.4 极端气象条件下船舶安全性分析 26

5.4 LNG船舶进港航道比选 27

第6章 结论及建议 29

参考文献 30

致 谢 32

第1章 绪论

1.1研究背景

液化天然气在世界工业历史上的发展已经经历了40年左右，相比于石油工业在前50年的发展有异曲同工之妙。目前石油等化石燃料一方面受到了能源危机的制约，另一方面受到国际环境保护的限制，因此在大力的开发新能源的背景下，由于液化天然气（LNG）的环保性和高能量属性使其迅速被世界各国所青睐。据埃尼石油公司统计显示，2013年LNG贸易在天然气贸易中所占的比例虽然相比于2012年的31.21而言略有下降，但是从总体的水平趋势可以看出LNG依然是首选的清洁性能源。当前，世界LNG贸易有众多的国家和地区参与。截至2013年，出口液化天然气的国家共有19个，所有国家的生产力的总和可达2.9x108t/a；同时，LNG的进口国家全球范围内共有28个国家，全年的液化天然气的总接收力可达6.4x108t/a，而亚洲地区一直都是LNG需求的重点区域。

天然气作为目前世界上的最佳能源，为了适应沿海地区经济生产的需要，我国早在上世纪90年代便在沿海兴建天然气码头的选址和建设工作，经过多年的努力发展我国能源结构中LNG所占的比例也越来越大，据有关部门预测,到2020年亚洲对LNG的需求将达到约24400x104t/a，而中国到2020年对LNG的需求将达到约7000x104t/a，约占亚洲总量的三分之一，由于国内天然气资源开发起步较晚能力有限,因而我国LNG在较大程度上依靠LNG的进口，庞大的供需量不仅对我国的各个接收站是一个重大的挑战，同时对船舶进港航路也是一个重大的考验。

1.2研究的目的及意义

在国内LNG接收码头大规模兴建的背景下，为了满足福建地区经济大力发展对能源的需求缺口，漳州LNG码头必然成为漳州乃至福建经济发展的重要保障，因而开展漳州LNG进港航道的设计方案比选，设计并提出最优化的设计方案，不仅可以保障该水域LNG船舶通航安全，还可以为漳州LNG码头、通航船舶以及海事部门执法监督方面提供方便，从而使LNG船舶进出港口的交通安全得到更有效的保障。

LNG船舶的危险性高，因此在水上交通运输的过程中需要更加严格的安全保障措施，LNG船舶的附加值高，整船的LNG不单单是货物的价值，同时具有影响周围海域环境的经济价值，特别是在交通流密集的港区，为LNG船舶选择安全可靠的航道有助于提高整个航区的安全系数。

理论意义：在进港航道的理论研究方面，目前的研究大多将重点集中在航道的尺度设计方面，对于航道的方案比选方面，还有进一步研究的空间。随着LNG船舶以及LNG船舶水上交通运输的高速发展，为LNG船舶提供更安全、经济的航道的研究具有一定的理论意义。

实际意义：福建省地区的经济发展需要能源为其支撑，但本身福建省地形以丘陵地为主，无油而少煤，其主要的一次能源消费是水电和煤炭。但是随着当地区域经济的快速发展，其对于清洁能源的需求不断增加。漳州LNG进港航道的比选分析立足于促进漳州乃至福建省的工业经济发展，为LNG的进出口提供更加优质而安全的航道，可为地方经济贡献一份力，具有一定的实际意义。

本文结合漳州LNG码头海域水文与气象条件，按照相关的技术规范对进港航道设计方案进行比选研究。进一步保障漳州港LNG船舶进出安全，提升通航环境安全质量，促进漳州港区的经济发展。

1.3国内外的研究现状

1.3.1国外研究现状

国外对LNG航道的研究起步相对较早，关于LNG航道的设计规范方面，Site Selection and Design for LNG Ports and Jetties(1997)^[4]；Joint PIANC-IAPH Report on Approach Channels: A Guide for Design,Vol. 2(1997)^[5]；BS 6349-1 (Maritime Structures-Part 1:Code of practice for general criteria)(British Standard)^[6]；EM 1110-2-1613(Engineering and Design Hydraulic Design of Deep Draft Navigation Projects)^[7]等设计规范是国外的主要的一些设计规范，并且国外的设计规范的提出时间相对国内较早；

另一方面，海外关于LNG船舶研究有一定的基础，挪威Erik Vanem等人对LNG船舶的可能的事故风险进行了分析和研究，提出了事故树风风险评估模型^[8]；意大利Roberto Bubbico 对Panigalia接收站船舶靠泊LNG码头的风险进行了研究^[9]。

对船舶通航风险的研究，国外研究主要集中在船舶碰撞事故的风险和船舶发生搁浅事故等方面。关于碰撞的概率:Macduff、Pedersen、Fowler和COWI、lALA都建立了碰撞和搁浅的计算模型。学者Fujii和MacDuff在1974年提出了事故发生概率的计算公式：事故发生概率=事故几何概率*致因系数（F=Na*Pc）。在事故后果方面，有些就LNG的船舶推进系统以及在海上运输泄漏对公众的安全的影响作出了研究，一些学者提出了合适的影响模型旨在应对泄漏发生后的结果^[10]-[11]。国外一些著名的海上国家和港口城市都对通航环境风险作出了一定的研究，比如日本的一些专家和学者采用交通流仿真模拟的方法对通航海区和进港航道水域的风、浪、航道水深、航道弯曲尺度等将其划分为不同的安全级别，再针对不同的船舶种类进行通航环境的安全状况的评估。而在欧洲国家主要采用综合安全评估（FSA）的方法，综合安全评估(Formal Safety Assessment, FSA)是一种结构和系统性的分析^[12]。这是一种系统的全面的评估，采用费用受益评估和风险评估的系统化和结构化的方法为船舶海上航行提供安全的评估。

1.3.2 国内研究现状

国内关于LNG航道的研究在LNG航道的设计规范方面，主要是参考《液化天然气码头设计规范》（JTS 165-5-2009）^[1]；《海港总平面设计规范》（JTJ211-99）、《 疏浚与吹填工程设计规范》（JTS 181-5-2012）^[2]；《全国沿海航路总体规划》（2011年）等有关于LNG航道的设计规范；

近年来，随着LNG在国民经济建设中比重的增加，国内在对LNG船舶风险研究特别是在通航环境研究的方面有了进一步的提升，学者梁川在《液化天然气船舶的通航环境的研究》中从LNG船舶的特点和船型尺度、通航流量、航道宽度、水深等方面探讨了影响LNG船舶通航安全的因素^[13]；单宝峰在《天津港LNG船舶运输风险分析》中使用模糊综合评价的方法研究了天津港LNG船舶的的风险因素并给出了防范风险的对策和建议^[14]；张万磊在《大型LNG船舶进出曹妃甸港区通航安全保障评价研究》中根据曹妃甸水域的具体情况给出了评价指标，建立了通航安全保障评价模型并给出了LNG船舶进出曹妃甸港区的通航安全建议^[15]；薛明胜在《LNG船舶进出青岛董家港区安全风险研究》中采用风险评价体系对LNG船舶的操作性能风险、自然条件风险、航道条件风险等方面进行评估，提出了LNG船舶进出董家港的建议^[16]；王超敏在《LNG船舶进出港航道适应性研究》中采用聚合法的模糊综合评价法建立评价模型对影响LNG船舶进出港航道进行适应性研究，主要采用专家评价的模式来确定其适应性的大小^[17]；