船舶压载水公约概述及溢流法压载水置换优化设计
时间：2020-12-18 16:02:05 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：本文简述压载水公约的相关情况并以中交一航局第三工程有限公司船舶起重29为例，探究船舶压载水置换的可行方法，以使船舶满足《国际船舶压载水及沉积物控制与管理公约》（简称：压载水公约）的要求。
关键词：溢流法；压载水；置换；公约
1 压载水公约简介
压载水公约全称《国际船舶压载水及沉积物控制与管理公约》， 2004年2月9日-13日，在英国伦敦召开的国际海事组织外交大会正式通过《国际船舶压载水及沉积物控制与管理公约》，为压载水及其沉积物管理和控制提供了具有法律约束力的规定。根据压载水公约生效条款，该公约将在合计商船总吨位不少于世界商船总吨位35%，至少30个国家加入文件之后的12个月后生效。2016年9月8日，芬兰加入了压载水公约，公约正式达到生效条件，并于2017年9月8日正式实施。该公约包括22条条款和一个规则附则《控制管理船舶压载水和沉积物以防止、减少和消除有害水生物和病原体转移规则》。
什么是压载水？压载水指为控制船舶纵倾、横倾、吃水、稳性或应力而在船上加装的水及其悬浮物。船舶压载水的加装是为了满足船舶操纵和航行安全的需要。为防止压载水中外来生物的入侵，自上世纪90年代以来，美、英、德、澳等国家投入巨额经费支持相关研究。我国是最大的压载水输出国和输入国。从2006年开始，科技部国家科技支撑计划等项目中围绕压载水研究给予立项资助。交通运输部、国家海洋局等部门也立项并开展了压载水公约型式认可导则修订、压载水公约履约标准及规范、压载水公约港口国监督检查、海洋外来入侵生物现状调查等课题研究工作。
可以说，该公约的生效，标志着由于外来生物的入侵所造成的对当地生态系统的破坏、生物多样性的影响以及可能产生的经济损失将得到有效的遏制，这对于保护环境来说，具有里程碑的意义。
2 公约生效后对船舶证书和文件的影响
公约生效后，对船舶证书和文件有如下要求：
2.1 压载水管理计划（BWMP）
为符合公约要求，船舶应持有一份按照MEPC.127（53）决议制定并经船级社批准的《压载水管理计划》（BWMP）。
2.2 压载水记录簿（BWR）
船舶应备有一份压载水记录簿，以记录船舶关于压载水的一切相关操作。
2.3 国际压载水管理证书
①适用范围：400总吨及以上的船舶，应按照公约要求进行检验发证。对小于400总吨的船舶，主管机关制定相应的措施，确保这些船舶符合公约要求。
②检验类型：船舶应进行检验发证，应持有一份有效的《国际压载水管理证书》。检验包括：初次检验、换证检验、年度检验、中间检验和附加检验。
3 压载水核心管理要求
《国际船舶压载水及沉积物控制与管理公约》的核心管理要求是通过压载水置换达到D-1排放标准，或通过压载水处理达到D-2排放标准。压载水置换仅是一种过渡性管理措施，压载水公约的目标是对加装到船上的压载水进行处理达到D-2标准后，才允许排放。为满足D-1标准，船舶应在航行途中采用逐一更换法、直流法或稀释法，使舱内压载水的更换率至少达到压载水体积的95%。D-1标准要求船舶在距陆地至少200海里、水深至少200米处海域置换压载水；实在不可行时，应尽可能远离陆地并在所有情况下距陆地至少50海里、水深至少200米处，或在港口国指定的海域更换压载水。按照《国际船舶压载水及沉积物控制与管理公约》的规定，港口国不应要求船舶为更换压载水而偏离其预定航线或推迟航程。为满足D-2标准，船舶需要安装压载水管理系统。船舶利用压载水管理系统，在压载水加载时、在压载舱内或在压载水排放前对压载水进行物理、化学或生物处理，使排放的压载水中所含的存活生物数量、指标微生物等符合规定要求。
4 压载水公约对船舶维护成本的影响
《压载水公约》要求，国际航行船舶需加装压载水管理系统，使船舶排放的压载水满足公约D-2标准。根据要求，2017年9月8日及以后建造的新船在交船时需安装压载水管理系统；现有船舶最晚于2024年9月8日前改装压载水管理系统。根据统计，每艘船舶的压载水管理系统采购成本平均为500万至800万元，维护成本每年在十几万到几十万元不等。
5 壓载水管理系统设备和技术
我国目前只有14家压载水管理系统设备厂商获得了型式认可证书，其中有10家采用了紫外技术，另外四家分别采用惰化技术、电解技术、电催化氧化技术和光催化加紫外技术。 压载水管理系统设备安装费用特别昂贵，安装后每年的设备维护费用也较高，以中交一航局第三工程有限公司船舶起重29轮为例：压载水处理系统设备（采用紫外技术）的一次性安装费用约为65万元RMB，每年的设备维护费用约为12万元RMB。
6 溢流法压载水置换
从上述信息可知，压载水管理系统设备安装及维护费用很高，势必增加船舶保有成本，增加企业负担，为使船舶在满足压载水公约的条件下尽量降低保有成本，中交一航局第三工程有限公司设计采取海上置换压载水来替代安装压载水管理系统设备过滤压载水的方法，即取名“溢流法”，该方法已成功应用于中交一航局第三工程有限公司所属船舶起重29上。
中交一航局第三工程有限公司所属船舶起重29有18个淡水压载舱，利用船舶配载仪以及通过电脑计算各舱压载状态，并使用有限元分析软件即可按最优方式进行压载水的溢流操作。但由于起重29为施工船舶，其本身在设计之初就没有在船上安装任何配载及其计算装置。为此，经向专业设计院校专业人士咨询，了解到购置专用软件系统及装载仪大约需要7-8万元，且安装这套系统需要起重29上坞并对船上的空气管路进行改造，改造管路大概需要10-13万元，上坞的费用大概需要5万元左右。这就使利用配载仪完成溢流操作的方案与安装过滤系统的方案在费用上没有较大优势。
经过大量的市场研究，在充分与船级社、设计院积极沟通的情况下，拟采用建模法将船舶压载水系统的原理图转化为可以应用图论方法进行拓扑关系标识的有向图，建立变化管网稳定流场的数学模型，通过连续方程和能量方程做到无限测试计算，对船舶管路进行优化设计，达到与有限源分析法相同的效果。同时与设计院合作，制定了一套符合起重29特性的压载水管理方法，无需安装专业软件系统和装载仪、无需上坞改造空气管路，节省大量人力物力。
本方法主要是从压载舱底部泵入清洁深海海水，使原来压载水通过溢流孔从顶部排出的方法。该法的优点是：不改变船舶的稳定性和吃水差，对船舶局部强度影响不大，不会产生货物或设备等移动位置的不良后果；使用该方法时，船员的操作较简单；在恶劣天气条件下也可进行操作；但要求对船舶的压载水管系进行考量，以保证置换过程中泵和管系的压力增大，不至造成对管系的破坏；置换过程中压载舱压力增大同样也需要考虑，顶部溢流的端口位置及口径等都需要经过严谨的计算。
7 结束语
目前，《国际船舶压载水及沉积物控制与管理公约》已经颁布实施，其重要性已不言而喻，国际航行船舶以后也必须满足该公约的相关要求，溢流法压载水置换的设计和成功使用，为船舶在满足压载水公约要求情况下如何降低投入，降低船舶保有成本提供了借鉴，积累了经验。
