龙云海 王玉涛
摘 要：在总结水文测船污染特征的基础上，从各类船舶污染问题入手，提出了水文测船污染防治对策；
从节能减排和绿色发展角度，对水文测船能效评估指数的应用进行了探讨；
从清洁能源角度对采用电驱动水文测船的可行性进行分析，以期为水文测船的防污管理和节能减排提供技术支撑。
关键词：船舶污染；
防污法规；
能效评估；
水文测船
中图法分类号：P335 文献标志码：A
1 研究背景
交通运输部《2021年交通运输行业发展统计公报》显示，截至2021年年末，我国拥有内河运输船舶11.36万艘，净载重量1.468亿t，同比增长7.3%，当船舶污染物（油污水、固体垃圾、生活污水、船舶废气等）排放量超过水体、大气自净能力承载极限时，会对环境造成巨大的损害。船舶污染已成为目前必须解决的环境问题。水文测验工作主要载体是水文测船，随着长江水文基础设施建设的大力推进，截至目前有多达100余艘注册船舶投入使用，而且近年建造的水文测船船型相较于之前的水文测船吨位更大，出现船舶污染问题的几率也随之增长。目前长江流域的船舶防污法规管控力度逐年收紧，水文测船如何适应船舶防污法规，在工程船舶防污领域走在前列，已成为推动行业高质量发展亟待解决的问题。
2 水文测船的污染特征
水文测船属于工程船舶，按其主要用途可分为水文测船专用船、水下地形测量专用船、水环境监测专用船、综合测船和辅助测船。较之其它种类的船舶，从船舶污染的角度水文测船有以下特征。
（1）船舶总吨位小。水文测船需要在长江干流及支流上航行，工作区域点多、线长、面广，各个航区地理条件不同，为了满足各项测量作业条件，水文测船必须结构精简，操纵灵活，船舶总重约在100 t。因此，测船上船舶污染物贮存设备容积有限，污染物处理能力有限。
（2）船舶航行时间短。水文测船主要从事水文测验、水道观测、水环境监测的工作，连续航行时间一般不超过24 h，产生的船舶污染物数量有限。
（3）船舶航行速度稳定。水文测船在测流、测深、采样等作业活动中船速稳定，船速均小于20 km/h，突然提速导致燃油不充分燃烧产生大量废弃物的情况少见，船舶大气污染物排放稳定。
（4）船舶供配电系统稳定。水文测船有专属的水文码头以供停靠，并配有完备的供配电系统，在清洁能源的发展方向上有先天优势。
（5）船舶运输功能次要。水文测船服务于水文工作，不同于其他船舶需要运输油品、化学品，产生严重的船舶油类污染、化学品污染可能性较小。
3 水文测船污染防治短板
长江流域船舶防污标准逐步完善，各相关法规对船舶防污工作提出了新的要求，结合水文测船的污染特征，现有的水文测船防污体系主要存在以下短板。
（1）部分船舶燃料注入管路口径过小。由于水上加油站的加油系统泵压力过大，在水文测船加油过程中极易发生燃油溢出的情况，造成油类污染。
（2）部分船舶生活灰水未进行处理。船舶灰水（厨房灰水和洗涤水）排出方式主要有两种，一是贮存于生活污水柜中，与船舶黑水一并处理，容易造成生活污水碱性化；
二是未经处理直接排入水体，可能造成水环境污染。
（3）船舶废气排放无监控方法。水文测船缺少船舶温室气体排放数据，用于分析船舶动力设备运行状况，水文测船绿色低碳发展不足。
（4）新能源运用探索不足。水文测船与电驱动船舶技术匹配度高，在实际运用中存在诸多优势，但目前尚没有发展运用。
（5）船舶噪声污染防治措施不足。水文测船柴油机降噪装置配备率不高，存在噪声污染，机舱内也未配备隔音耳罩用于保护船员听力。
4 水文测船污染防治对策
4.1 水文测船防污设施优化
水文船舶建造设计阶段，在符合《内测船舶法定检验技术规划》（简称“内规”）的基础上，船舶防污设施布置要充分考虑合理性、实用性，考虑到防污法规要求的变化，还要有前瞻性和先进性。
（1）燃油加注管道设计优化。以长江委水文局三峽局水文测船205为例，综合船体结构和续航需求等方面因素，主甲板下设置有两个约4 m3的燃油柜，燃油加注管道为口径92 mm的“L”型弯曲管道，加注孔在左右舷侧甲板上。在加油过程中，由于水上加油站加油泵压力过大，而水文测船燃油加注管道流量较小，极易造成燃油溢出。为预防油类污染的发生，在设计建造阶段应充分考虑实际使用情况，采用异径弯管以增加管道流量、减小管内压力，同时尽量避免弯管设计。
（2）增设生活灰水柜。实际情况中，船舶产生的厨房灰水5日生化需氧量（BOD）和化学需氧量（COD）偏高，洗涤灰水PH值偏高。目前针对船舶生活污水的管控只限定了生活黑水排放标准，对生活灰水未作要求。随着生活污水“零排放”管控愈加严格，将会要求进行船舶改造加装灰水柜，为避免对船舶结构和稳定性的负面影响，可在船舶建造阶段合理布置灰水柜和灰水处理装置。
（3）增设降噪设备。目前《内规》中防治船舶噪声污染的规定只针对航行于京杭运河和漓江的船舶。水文测船航行时产生的噪声主要来源于柴油机的运转，长此以往会对船上作业人员的生理心理产生一定的负面影响。建议在采购柴油机时选择带有降噪装置的设备，同时在机舱中配备隔音耳罩，以避免噪声污染。
4.2 水文测船能效评估指数应用探讨
2018年，长江干线从云南水富至江苏浏河口被划入排放控制区，随着船舶大气污染物排放控制区制度的全面落实，针对船舶的废气排放管控将更加严格。
水文测船由于船龄不同、航区不同、作业环境复杂等因素影响，导致船型与柴油机机型不统一，各水文测船之间能效水平参差不齐，在废气排放控制方面缺乏具有针对性的能效评估方法与评估体系。探索水文测船能效状态评估方法，可为水文测船动力设备运转状态评估提供依据，同时积累的数据可为提高水文测船优化碳排放提供基础支撑，让长江水文更好地服务于沿江的绿色发展。
根据IMO（国际海事组织）的有关规定，船舶营运能效指数是衡量船舶碳排放的重要参考依据。由于包括水文测船在内的各种工程船、公务船数量远远不及运输船舶，目前尚没有针对水文测船的营运能效评估指数。本文参考适用于进行运输作业的所有船舶的船舶能效营运指数（EEOI），结合水文测船航行作业的特点构建适用于水文测船的能效营运评估指数。《船舶能效营运指数（EEOI）自愿使用指南》给出的CO2排放指数表达式为
式中：FCi是船舶某一航次燃油i的消耗量（t）；
Ccarbon是燃油量与碳排放量转换系数；
mcargo是船舶总重；
D是船舶实际航行距离。可知，船舶营运能效水平越高、EEOI值越小。
针对运输船舶的能效评估指数，表达式强调了运输船舶运送货物的特性，可以抽象为
可知，影响船舶EEOI的三个因素是燃料消耗产生的碳排放量、船舶营运过程中的总重和航行里程。针对进行运输作业的所有船舶的EEOI含义为运送一吨货物跑一公里的碳排放量，所以只要船舶存在航行行为，不论装载的何种物品、不论航行方向，只要有重量和航行里程，都可以通过EEOI进行能效评估，因此参考“EEOI”构建水文测船的能效评估指数是科学合理的。
构建水文测船的EEOI需要收集三类数据。一是水文测船总重。影响总重的主要因素是船载人数和仪器设备重量。在某一航次中，水文测船总重基本不变。二是水文测船耗油量。用于计算燃料消耗产生的碳排放量，在统计时应将整个航次作为采集区间，包括测船采样、停泊、测流、过闸等期间的油耗均应统计在内。三是水文测船实际航行里程。《船舶能效营运指数（EEOI）自愿使用指南》中特别说明了公式中的航行里程不是出发点与目的地的直线距离，而是指船舶的实际航行路程距离，所以应将进行水文测验作业时的航行路程考虑在内。
水文测船能效评估指数可用于用船单位和相关监管部门评估水文测船碳排放性能，为分析水文测船能效变化奠定基础。通过对积累的数据进行分析可以明确船舶柴油机维修保养最佳时机，以实现限制或减少水文测船碳排放的目标。
4.3 电驱动水文测船可行性探讨
《中华人民共和国防治船舶污染内河水域环境管理规定》中明确，船舶不得超过相关标准向大气排放动力装置运转产生的废气以及船上产生的挥发性有机化合物。船舶使用的燃料应当符合有关法律法规和标准要求，鼓励船舶使用清洁能源。目前能较好运用于船舶的清洁能源有电能和液化天然气。
船舶清洁能源领域是实现“双碳”目标的绝对主体和减排重点。2022年6月27日，湖北省宜昌市委召开专题会议，提出了“电化长江”、宜昌先行，以旅游船、公务船等为示范的发展方向。电驱动船舶比较符合水文测船的特点，可以作为未来水文测船的主要发展方向。电驱动船舶与传统燃油船舶相比有无噪音、无污染、船型结构简单、传动效率更高、运营成本低、高度自动化等优势。但电驱动船需要连接充电桩进行充电，在航行中可能面临无处充电的情况，加上船舶空间、电池技术等方面限制，电动船舶续航能力受限，是阻碍其发展的最大障碍。
长江有港站220余个，生产性泊位约3 300个，深水岸线资源丰富，优越的地理环境、港口基础和岸线资源为电动船舶的发展提供了基础平台。同时，也可以运用以“生物质发电（包括农林废弃物发电、垃圾焚烧或填埋发电）”为技术手段与链条性的港口、码头船舶垃圾回收处理设施联动，形成船舶污染物回收处理与电动船舶充电一体化。
水文测船具有航行轨迹固定、航行时间规律的特点，并且拥有水文码头可以设置充电设施，同时可在船体上加装辅助发电设备，合理利用太阳能、风能、波浪能等自然能源辅助发电，水文测船的充电与续航问题可以解决。2019年投入使用的长江三峡通航管理局“海巡12909”号是长江流域第一艘纯电动公务船。该船长36 m，搭载了宁德时代公司生产的680 kW·h的磷酸铁锂电池组，最大航速为21 km/h，续航能力140 km。各项指标均与水文测船相仿，为水文测船的绿色发展提供了样板。2022年3月，“长江三峡1”号作为目前世界上智能化最先進、载电量最大的纯电驱动游轮首航成功，标志着电驱动船舶的航行和安全管理问题得到了解决。随着电池产品的技术突破、充电设施的建立，未来电驱动船舶将成为主流。
5 水文测船污染防治建议
随着我国对水环境保护问题的重视程度不断提高，水文测船污染防治管理日趋重要。为构建安全有效的水文测船防污处理体系，提出如下建议。
（1）建造设计上，遵循《内规》等相关技术规范，在设计合理的同时，注重水文测船防污处理管网构建。按照不同航区、不同功能的水文测船特点，设置具有针对性的船舶防污处置设施，形成完善的水文测船防污系统。
（2）技术应用上，鼓励新技术应用，加强水文测船与清洁能源的技术融合应用。建设新一代的水文测船要注重选择实用、先进成熟的技术方案，在保证船舶航行安全的前提下，最大程度发挥新能源的优势，为水文测船污染物“零排放”提供基础平台。
（3）法规制定上，要建立针对100 t以下内河船舶污染防治的法规。包括水文测船在内的工程船舶大都在100 t，据海事部门统计，截至2018年，湖北省100 t以下船舶4 495艘，占全省登记在册船舶的52.5%，在该类船舶上任职的船员约8 000余人。此类船舶长期在固定水域、固定航线上行驶，为贯彻差异化、精细化管理理念，结合船舶航行水域、航行时间、水域通航船型、船员文化素质等特点，可建立一部以预防污染发生为主，可操作性强的法规，让水文测船污染防治管理有章可循，有法可依。
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Discussion on Pollution Prevention and Control of Hydrological Survey Ship in Yangtze River Basin Based on Chinas Regulations on the Prevention and
Control of Ship-caused Pollution
LONG Yunhai，WANG Yutao
（Yangtze River Three Gorges Bureau of Hydrology and Water Resources Survey，Changjiang Water Resources Commission，Yichang 443000，China）
Abstract：Based on a summary of the pollution characteristics of hydrological survey ships，we propose the prevention and control measures for different types of pollutions caused by ships. We also analyze the application of energy efficiency assessment indices for hydrographic survey ships in the context of energy conservation，emission reduction，and green development. Additionally，we analyze the feasibility of electric-driven hydrological survey ships from the standpoint of clean energy. The research is expected to provide technical support for anti-pollution management，energy conservation，and emission reduction for hydrological survey ships.
Key words：ship-caused pollution；
anti-pollution regulations；
energy efficiency evaluation；
hydrological survey ship
本文来源：http://www.triumph-cn.com/fanwendaquan/gongwenfanwen/2023/0910/104834.html