图1 风速与风级关系
Fig.1 Relationship between wind speed and wind scale
海洋渔船生产作业分布面广，流动性大，生产条件恶劣，属于一个复杂的高风险行业[1]。渔业船舶水上事故的大量发生对渔业船舶安全和渔民生命安全构成了严重威胁[1]。渔船稳性是确保渔船安全非常重要的航海性能之一，由于渔船经常在远离陆地、风大浪高的海域作业，稳性问题直接关系到渔船的航行和生产安全[2]。
2010年上半年，江苏省陆续发生11起海洋渔船海损事故，沉船7艘，死亡51人。其中，一次性死亡10人以上3起，风灾沉船5艘(4艘存在甲板装载不当问题)，人员死亡达33人，远远超出正常风灾事故的比例[3]，给渔民的生命和财产带来重大损失。对渔船事故调查发现，除部分渔船超航区、超抗风等级作业及船员船舶操纵不当等原因外，甲板装载过量影响船舶稳性是发生事故的重要原因之一，因此，限制甲板装载尤为重要。
为确定无稳性资料海洋渔船的甲板最大装载量，对海洋渔船的作业方式、装载情况等进行详细调研，作者提出渔船装载评估模型，在此基础上，根据数理统计原理[4]，以20多种不同地区、不同尺度有图纸资料的船型作为样本，对其进行满足渔业船舶法定检验规则(下称规则)[5]要求的稳性核算最大允许甲板装载量，将其归纳后推广到无稳性计算资料的海洋渔船。该研究成果通过专家评审后，江苏省海洋与渔业局于2010年11月发布《关于规范海洋渔船管理工作有关问题的通知》[6]，在全省实施应用。在各管理单位的严格执行下，2011年因风灾造成沉船致人失踪或死亡人数7人[7]，较2010年大为减少。2012年江苏标准化渔船3种主要船型根据这一评估模型进行设计，取得了较好效果。至2017年，江苏省海洋渔船因风灾导致的沉船事故及人员死亡数量明显减少，表明所采用方法较为科学合理，所取得的经验可供管理机构及专业人员处理类似问题时参考。本研究中将这一研究结果进行报道，旨在为海洋渔船设计及航行装载限制提供参考。
风压与风速的平方成正比[8]，风速可近似认为与风级的3/2次方成正比[9]，因此，可近似认为风压与风级的3次方成正比。其风级与风速的关系如图1所示，突风风压与风级的关系如图2所示。规则规定的风压中，沿海航区的风压相当于天气预报中风速为18.3 m/s，略高于天气预报的7级风[8]；近海航区的风压相当于天气预报中风速为25.8 m/s，略高于天气预报的9级风[8]。规则中规定，近海航区的单位面积风压是沿海航区单位面积风压的2倍。
图1 风速与风级关系
Fig.1 Relationship between wind speed and wind scale
图2 突风风压与风级关系
Fig.2 Relationship between sudden wind pressure and wind scale
风浪的级别是波动力的指标，而波动力是由风浪的大小决定的。风浪越大，波动力越大，则风浪级别越高[9]。习惯上采用按波高大小从0到9分为10个等级。浪级与普通波高(三一有义波高)的关系如图3所示。
图3 波高与浪级关系
Fig.3 Relationship between wave height and wave scale
风是产生风浪的主要原因，但是必须具有充分的风时和风区长度才能形成与风级相称的风浪级别。风浪滞后于风，风向的改变时常引起风向与浪向不一致，给船舶操纵带来更大的困难。因此，规则中特别提示[5]：船舶稳性计算虽已符合渔业船舶法定检验规则的相关要求，但船长仍应注意船舶装载及气象、海况、航向等情况，谨慎驾驶和操作。
2010年上半年，江苏沿海气候异常，7级以上大风明显增多。根据出事船舶事故报告，并查询各船出事时江苏省气象局发布的《重要天气报告》，发现事故发生时的海上阵风均在9级以上，大部分甚至为10级风以上、浪高达4～5 m的恶劣天气，海上实际风压已超出规则[5]规定的近海航区风压，难免发生海难事故。
20世纪90年代所设计的沿海航区渔船，由于近岸海域渔业资源的衰退，甚至枯竭[10]，渔民为了经济利益超航区作业。原先设计的近海航区渔船，也因资源的枯竭增加网具数量。出事渔船中，大部分甲板网具远超过原先设计数量，有的在甲板上装载两种作业类型网具，且非生产作业时网具也不再放置在网具舱内，网具未有效固定，导致渔船头重脚轻，渔船稳性变差，极易发生海难事故。
2.2.1 网具垂向移动对船舶稳性的影响 以出事的苏启渔×××为例说明(图4)，该船满足排水量为82 t，网具质量为8 t，在稳性计算时按放入舱中计算，其初重稳距为0.44 m，高于规则规定的0.35 m。
图4 网具上移对船舶稳性的影响
Fig.4 Influence of the shifting up of the nets on the stability of a ship
按网具放置在甲板上，计算初重稳距为0.34 m，达不到规则要求，大风浪时容易导致翻船事故。稳性计算中无甲板装载这一计算项目的渔船，甲板上一般可允许装载不超过2 t的网具。
2.2.2 网具横移对船舶稳性的影响 以出事的苏赣渔×××为例说明(图5)，该船在平板龙骨下设水泥压载的箱型龙骨，全船总压载达20 t，甲板实际装载网具10 t，其各种状态的初重稳距超过0.60 m，根据规则计算的稳性满足近海航区的稳性要求。
图5 甲板网具横移对船舶安全的影响
Fig.5 Influence of the horizontal shifting of the nets on decks on stability of a ship
在无风浪的条件下，1/2的网具(5 t)从船一侧移动到另一侧，将使船舶产生12°横倾。计入甲板5 t网具发生横移4 m，重新对该船进行近海航区稳性核算，各计算状态的稳性均不合格。该船出事时风浪短时阵风达到10级，由于非职务船员在大风浪中大舵角操舵，致使船舶产生倾斜，后大浪从船右后舷袭击，锚、网具发生向左舷侧滑，又产生一个附加横倾力矩加速船舶倾斜，造成渔船翻沉[11]。因此，网具堆放在甲板上如不妥善固定，一旦发生横移，将对船舶的稳性产生不利影响。
出事的渔业船舶中，多艘为船长20～23 m的沿海航区渔船，贸然到110 n mile附近的近海航区作业，如“1.1”节所述，在船舶稳性核算时的沿海航区风压仅是近海航区风压的一半，因此，未核算其在近海航区的稳性情况下非常危险。船舶所有人片面追求经济利益，超航区、超抗风等级作业，忽视安全生产[12]的行为，其后果是一旦遇到恶劣天气，发生恶性事故在所难免。
由于船舶所有人及船长的安全生产意识淡薄，过度追求经济效益，认为多装网可多捕鱼，对船舶的稳性和抗沉性认识不够[13]。此外，由于鱼类对大风浪天气反应灵敏，活动频繁，渔民得出经验：在恶劣天气条件下捕捞产量高，可节约成本。在大风浪来临前，部分渔民存有侥幸心理，既不返港避风[13]，也不寻找锚地抛锚抗风浪，置渔船抗风能力的实际情况于不顾，在经济利益的驱动下违规作业[12]，导致船沉人亡的事故发生。
渔船在海上作业，当遇到恶劣天气时应采取合理的措施保障船舶安全。在风浪到来之前，应立即停止作业，固定好吊杆、网具等，压载水舱应压满或者空仓；如风力达到或超过本船抗风极限，应将网具放入海中并做好标记，并立即返港，如来不及，则到锚地抛锚并检查好机电设备动用主机准备顶风顶浪。而部分船员作业图省时省力现象严重，有章不循，违章操作，是导致严重海难事故的根本原因[14]，特别是在大风浪天气条件下，网具既不放在网具舱内，也不留在海中，而是堆在甲板上且不有效固定，对稳性极为不利。
根据对事故原因分析，除了要求渔船船长按规定航行作业及避风等外，应按稳性计算书中规定的状态范围内进行装载。对于无稳性资料的渔船，其甲板最大装载限制势在必行。而分析所有船舶的稳性是不现实的。根据数理统计理论[4]，对现有具有代表性船型的评估模型进行抽样分析，通过保证最低安全的稳性条件下，计算得到具有代表性的最大甲板装载数据，以此对无资料船舶甲板的最大装载量进行限制。根据对现有船只调研数据分析，渔船装载评估模型做如下选取。
江苏省沿海作业渔船以60 kW以下为主，装载情况尚可，较少发生恶性海难事故。稳性问题主要集中在近海作业的海洋渔船，因此，确定近海航区作为计算航区。
在作业方式上选取张网渔船为计算作业方式，主要考虑到：张网作业甲板网具配载量较大，且有继续增加的趋势，在出事渔船中比例极高；拖网、流网等作业渔船装载网具质量，比张网渔船要轻，相对偏安全，甲板装载可参照张网渔船配载限制要求执行，不作为典型渔船计算。
船宽是影响船舶稳性的重要参数，根据对船型分析，船长、型深等对船舶稳性的影响不及船宽突出，为简化评估计算量，以船宽(B)作为船型区分的特征之一。
江苏海洋钢质渔船船型基本类似，因船宽不同驾驶室层数不尽相同。连云港地区木质渔船以山东船型为主，与南通、盐城木质渔船存在的主要差异是甲板室层数。
渔船材质及驾驶室层数特征见表1。
表1 渔船材质及驾驶室层数
Tab.1 Materials and bridge layer of a fishing vessel
材质material驾驶室层数bridge layer钢质渔船steel fishing vesselB≥6.0 m25.7 m≤B<6.0 m1.5或2B<5.7 m1.5连云港木质渔船wood fishing vessel in Lianyungang2南通、盐城木质渔船wood fishing vessel in Nantong and Yancheng1.5
3.3.1 甲板装载及船舶受风面积 甲板上网具装载高度按渔船普遍装载情况确定。船宽5.6 m及以上渔船，装载高度不超过甲板线以上1.5 m；船宽小于5.6 m渔船，装载高度不超过甲板线以上1.2 m，可确定网具的重心和受风面积。
网具装载位置以渔船实际普遍的装载情况确定，船舶受风面积按调研数据回归确定。另外，渔船一般在甲板室顶上装有网具和一只淡水桶共约1.5 t，在计算中给予考虑。
3.3.2 空船质量 对有倾斜试验报告的渔船，根据报告中的空船质量及中心高度核算稳性。对没有倾斜试验报告的渔船，根据设计单位的空船质量及重心高度的回归公式估算，得到的空船质量及重心高度来核算稳性。
3.3.3 渔获物数量 鱼货、冰及鱼箱质量与网具数量对应，钢质船基本是一扣网5 t冰，木船略有增加。钢质船鱼箱按每扣网500只计算，木质船每扣网350只渔箱，每只鱼箱1.5 kg，装满鱼货每只的质量为15 kg。
3.3.4 人员及消耗品 船员人数以船宽5.0～5.2 m定为6人，每增宽0.2 m增加2人，当船宽为6.4 m以上时，最多人数为18人。每人及行李按100 kg计算。
淡水、油、粮食等质量均按船舶及相应尺度渔船调研数据回归确定，在回归数据中，对甲板以下油、水、冰等质量的确定尽量偏小取值，基于安全考虑的原则。
对20多种船宽为5.0～7.3 m的不同尺度、不同材质船型进行稳性重新核算，计算结果推广至没有稳性计算资料的传统性海洋渔船，航区限制及估算最小干舷和甲板最大允许装载等限制[6]如下。
4.1.1 航区限制 船宽5 m以下渔船，只能在沿海航区作业，严禁到近海航区作业。
4.1.2 渔船干舷限制 为防止超载，船舶最大装载时的干舷应不小于原船舶证书的最大吃水所对应干舷。如船舶证书中无吃水限制，渔船干舷应不小于基本干舷[5](300+0.1L2)mm的要求(L为船长)。
4.1.3 甲板配载高度限制 船宽为5.6 m及以上的渔船，配载高度不超过甲板线以上1.5 m; 船宽小于5.6 m的渔船，配载高度不超过甲板线以上1.2 m。
4.1.4 甲板最大装载限制 根据船体材质、船宽、驾驶室层数三个方面限制最大装载量。根据文献[6]， 甲板最大装载限制归纳如下：
(1) 钢质渔船。一层半驾驶室的钢质渔船，船宽5.2 m，甲板装载量不大于5 t；船宽至6 m，船宽每增加0.2 m，允许甲板装载量增加5 t。船宽为5.6 m以下的渔船，甲板室顶部禁止装网具和淡水；船宽为5.6～6.0 m的渔船，甲板室顶部装网具和淡水总量不超过1.5 t。
二层驾驶室的钢质渔船，船宽5.6 m，甲板装载量不大于8 t，船宽至7.3 m，船宽每增加0.2 m，可允许甲板装载量增加5～6 t，甲板室顶部装网具和淡水总量不超过1.5 t。
(2) 木质渔船。南通、盐城木质船型的渔船，一层半驾驶室，船宽5.2 m，甲板装载量不大于5 t；船宽至6 m，船宽每增加0.2 m，可允许甲板装载量增加约4 t；船宽5.8 m以下渔船，甲板室顶部禁止装网具和淡水；船宽5.8 m以上的渔船，甲板室顶部装网具和淡水总量不超过1.5 t。
连云港木质船型受甲板室既长又高、艏部受风面积大及线型等因素影响，船型稳性比南通、盐城传统木船船型要差。船宽5.8 m以下渔船不能进入近海航区作业，船宽5.9 m的渔船允许甲板装载5 t，船宽6 m的渔船允许甲板装载10 t。因甲板允许的装载有限，难于满足近海航区实际生产需要，建议增加船舶压载，改善船舶稳性，稳性核算合格后，渔船可进入近海航区作业。
《关于规范海洋渔船管理工作有关问题的通知》[6]实施以来，江苏省2010—2016年渔船因风灾造成沉船致人员失踪或死亡人数整体呈逐年减少，具体数据为：2010年35人、2011年7人、2012年5人、2013年13人[7]、2014年4人、2015年0人、2016年5人，每年减少经济损失近千万元。2012年江苏3种标准化渔船也采用甲板装载模型进行设计，建造渔船800余艘，鲜有因稳性不足导致的沉船事故。
本研究中提出的甲板装载评估模型，经实践证明是有效的，可供相关人员设计渔船时参考。渔船只有严格按照要求装载，特别是限制甲板装载，对可移动物体进行绑扎，不超航区、超风级作业，自觉遵守出海航行作业相关规定，才能避免或减少风灾沉船事故的发生[14]。
[1] 温国平,于晓利.渔业船舶事故类型的灰色关联分析[J].大连海洋大学学报,2017,32(2):237-241.
[2] 姚杰,任玉清,吴兆麟.渔船安全技术状况综合评价体系的研究[J].大连海洋大学学报,2011,26(5):458-462.
[3] 张祝利,郑熠,王君.我国渔船作业过程事故分析与措施建议[J].中国渔业质量与标准,2012,2(1):47-51.
[4] 韩於羹.应用数理统计[M].北京:北京航空航天大学出版社,1989.
[5] 中华人民共和国渔业船舶检验局.渔业船舶法定检验规则(2000)[M].北京:人民交通出版社,2000.
[6] 江苏省海洋与渔业局.关于规范海洋渔船管理工作有关问题的通知[EB/OL].(2010-11-08)[2018-01-18].http://hyyyyj.jiangsu.gov.cn/art/2010/11/8/art_50982_6081796.html.
[7] 袁士春,荆柯,马兵.中小型海洋渔船救生衣配备探讨[J].中国渔业质量与标准,2014,4(5):34-39.
[8] 冯振玉.船舶满足气象衡准数与抗风级别的关系[J].中国水产,2003(8):70-72.
[9] 盛振邦,刘应中.船舶原理[M].上海:上海交通大学出版社,2003.
[10] 胡学东.我国渔船管理中存在的问题及其解决途径[J].中国渔业经济,2008,26(5):5-11.
[11] 王学明,黄学军.影响小型渔业船舶稳性的几个方面[J].齐鲁渔业,2006,23(11):46.
[12] 李义清,孙峰德.浅谈当前渔业安全生产存在的问题及对策[J].河北渔业,2009(1):39,44.
[13] 田振忠,徐建国,苗炳友.浅析海上渔业安全事故的起因及预防[J].水产科学,2004,23(6):36-37.
[14] 张茂松.浅谈渔船装载不合理对稳性的影响[J].河北渔业,2009(10):58.