船舶壓載水公約概述及溢流法壓載水置換優(yōu)化設(shè)計

王文　張振偉

摘 要：本文簡述壓載水公約的相關(guān)情況并以中交一航局第三工程有限公司船舶起重29為例，探究船舶壓載水置換的可行方法，以使船舶滿足《國際船舶壓載水及沉積物控制與管理公約》（簡稱：壓載水公約）的要求。

關(guān)鍵詞：溢流法；壓載水；置換；公約

1 壓載水公約簡介

壓載水公約全稱《國際船舶壓載水及沉積物控制與管理公約》， 2004年2月9日-13日，在英國倫敦召開的國際海事組織外交大會正式通過《國際船舶壓載水及沉積物控制與管理公約》，為壓載水及其沉積物管理和控制提供了具有法律約束力的規(guī)定。根據(jù)壓載水公約生效條款，該公約將在合計商船總噸位不少于世界商船總噸位35%，至少30個國家加入文件之后的12個月后生效。2016年9月8日，芬蘭加入了壓載水公約，公約正式達到生效條件，并于2017年9月8日正式實施。該公約包括22條條款和一個規(guī)則附則《控制管理船舶壓載水和沉積物以防止、減少和消除有害水生物和病原體轉(zhuǎn)移規(guī)則》。

什么是壓載水？壓載水指為控制船舶縱傾、橫傾、吃水、穩(wěn)性或應(yīng)力而在船上加裝的水及其懸浮物。船舶壓載水的加裝是為了滿足船舶操縱和航行安全的需要。為防止壓載水中外來生物的入侵，自上世紀(jì)90年代以來，美、英、德、澳等國家投入巨額經(jīng)費支持相關(guān)研究。我國是最大的壓載水輸出國和輸入國。從2006年開始，科技部國家科技支撐計劃等項目中圍繞壓載水研究給予立項資助。交通運輸部、國家海洋局等部門也立項并開展了壓載水公約型式認可導(dǎo)則修訂、壓載水公約履約標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范、壓載水公約港口國監(jiān)督檢查、海洋外來入侵生物現(xiàn)狀調(diào)查等課題研究工作。

可以說，該公約的生效，標(biāo)志著由于外來生物的入侵所造成的對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的破壞、生物多樣性的影響以及可能產(chǎn)生的經(jīng)濟損失將得到有效的遏制，這對于保護環(huán)境來說，具有里程碑的意義。

2 公約生效后對船舶證書和文件的影響

公約生效后，對船舶證書和文件有如下要求：

2.1 壓載水管理計劃（BWMP）

為符合公約要求，船舶應(yīng)持有一份按照MEPC.127（53）決議制定并經(jīng)船級社批準(zhǔn)的《壓載水管理計劃》（BWMP）。

2.2 壓載水記錄簿（BWR）

船舶應(yīng)備有一份壓載水記錄簿，以記錄船舶關(guān)于壓載水的一切相關(guān)操作。

2.3 國際壓載水管理證書

①適用范圍：400總噸及以上的船舶，應(yīng)按照公約要求進行檢驗發(fā)證。對小于400總噸的船舶，主管機關(guān)制定相應(yīng)的措施，確保這些船舶符合公約要求。

②檢驗類型：船舶應(yīng)進行檢驗發(fā)證，應(yīng)持有一份有效的《國際壓載水管理證書》。檢驗包括：初次檢驗、換證檢驗、年度檢驗、中間檢驗和附加檢驗。

3 壓載水核心管理要求

《國際船舶壓載水及沉積物控制與管理公約》的核心管理要求是通過壓載水置換達到D-1排放標(biāo)準(zhǔn)，或通過壓載水處理達到D-2排放標(biāo)準(zhǔn)。壓載水置換僅是一種過渡性管理措施，壓載水公約的目標(biāo)是對加裝到船上的壓載水進行處理達到D-2標(biāo)準(zhǔn)后，才允許排放。為滿足D-1標(biāo)準(zhǔn)，船舶應(yīng)在航行途中采用逐一更換法、直流法或稀釋法，使艙內(nèi)壓載水的更換率至少達到壓載水體積的95%。D-1標(biāo)準(zhǔn)要求船舶在距陸地至少200海里、水深至少200米處海域置換壓載水；實在不可行時，應(yīng)盡可能遠離陸地并在所有情況下距陸地至少50海里、水深至少200米處，或在港口國指定的海域更換壓載水。按照《國際船舶壓載水及沉積物控制與管理公約》的規(guī)定，港口國不應(yīng)要求船舶為更換壓載水而偏離其預(yù)定航線或推遲航程。為滿足D-2標(biāo)準(zhǔn)，船舶需要安裝壓載水管理系統(tǒng)。船舶利用壓載水管理系統(tǒng)，在壓載水加載時、在壓載艙內(nèi)或在壓載水排放前對壓載水進行物理、化學(xué)或生物處理，使排放的壓載水中所含的存活生物數(shù)量、指標(biāo)微生物等符合規(guī)定要求。

4 壓載水公約對船舶維護成本的影響

《壓載水公約》要求，國際航行船舶需加裝壓載水管理系統(tǒng)，使船舶排放的壓載水滿足公約D-2標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)要求，2017年9月8日及以后建造的新船在交船時需安裝壓載水管理系統(tǒng)；現(xiàn)有船舶最晚于2024年9月8日前改裝壓載水管理系統(tǒng)。根據(jù)統(tǒng)計，每艘船舶的壓載水管理系統(tǒng)采購成本平均為500萬至800萬元，維護成本每年在十幾萬到幾十萬元不等。

5 壓載水管理系統(tǒng)設(shè)備和技術(shù)

我國目前只有14家壓載水管理系統(tǒng)設(shè)備廠商獲得了型式認可證書，其中有10家采用了紫外技術(shù)，另外四家分別采用惰化技術(shù)、電解技術(shù)、電催化氧化技術(shù)和光催化加紫外技術(shù)。 壓載水管理系統(tǒng)設(shè)備安裝費用特別昂貴，安裝后每年的設(shè)備維護費用也較高，以中交一航局第三工程有限公司船舶起重29輪為例：壓載水處理系統(tǒng)設(shè)備（采用紫外技術(shù)）的一次性安裝費用約為65萬元RMB，每年的設(shè)備維護費用約為12萬元RMB。

6 溢流法壓載水置換

從上述信息可知，壓載水管理系統(tǒng)設(shè)備安裝及維護費用很高，勢必增加船舶保有成本，增加企業(yè)負擔(dān)，為使船舶在滿足壓載水公約的條件下盡量降低保有成本，中交一航局第三工程有限公司設(shè)計采取海上置換壓載水來替代安裝壓載水管理系統(tǒng)設(shè)備過濾壓載水的方法，即取名“溢流法”，該方法已成功應(yīng)用于中交一航局第三工程有限公司所屬船舶起重29上。

中交一航局第三工程有限公司所屬船舶起重29有18個淡水壓載艙，利用船舶配載儀以及通過電腦計算各艙壓載狀態(tài)，并使用有限元分析軟件即可按最優(yōu)方式進行壓載水的溢流操作。但由于起重29為施工船舶，其本身在設(shè)計之初就沒有在船上安裝任何配載及其計算裝置。為此，經(jīng)向?qū)I(yè)設(shè)計院校專業(yè)人士咨詢，了解到購置專用軟件系統(tǒng)及裝載儀大約需要7-8萬元，且安裝這套系統(tǒng)需要起重29上塢并對船上的空氣管路進行改造，改造管路大概需要10-13萬元，上塢的費用大概需要5萬元左右。這就使利用配載儀完成溢流操作的方案與安裝過濾系統(tǒng)的方案在費用上沒有較大優(yōu)勢。

經(jīng)過大量的市場研究，在充分與船級社、設(shè)計院積極溝通的情況下，擬采用建模法將船舶壓載水系統(tǒng)的原理圖轉(zhuǎn)化為可以應(yīng)用圖論方法進行拓撲關(guān)系標(biāo)識的有向圖，建立變化管網(wǎng)穩(wěn)定流場的數(shù)學(xué)模型，通過連續(xù)方程和能量方程做到無限測試計算，對船舶管路進行優(yōu)化設(shè)計，達到與有限源分析法相同的效果。同時與設(shè)計院合作，制定了一套符合起重29特性的壓載水管理方法，無需安裝專業(yè)軟件系統(tǒng)和裝載儀、無需上塢改造空氣管路，節(jié)省大量人力物力。

本方法主要是從壓載艙底部泵入清潔深海海水，使原來壓載水通過溢流孔從頂部排出的方法。該法的優(yōu)點是：不改變船舶的穩(wěn)定性和吃水差，對船舶局部強度影響不大，不會產(chǎn)生貨物或設(shè)備等移動位置的不良后果；使用該方法時，船員的操作較簡單；在惡劣天氣條件下也可進行操作；但要求對船舶的壓載水管系進行考量，以保證置換過程中泵和管系的壓力增大，不至造成對管系的破壞；置換過程中壓載艙壓力增大同樣也需要考慮，頂部溢流的端口位置及口徑等都需要經(jīng)過嚴謹?shù)挠嬎恪?/p>

7 結(jié)束語

目前，《國際船舶壓載水及沉積物控制與管理公約》已經(jīng)頒布實施，其重要性已不言而喻，國際航行船舶以后也必須滿足該公約的相關(guān)要求，溢流法壓載水置換的設(shè)計和成功使用，為船舶在滿足壓載水公約要求情況下如何降低投入，降低船舶保有成本提供了借鑒，積累了經(jīng)驗。