船舶水尺计重误差分析

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　　摘 要：为了研究船舶水尺计重的误差，探究了水尺值、港水密度和水油仓的测量误差来源，分析了水尺值、港水密度和水油仓等原始测量数据的误差。以7万吨级船舶为例，吃水测量带来的误差可达250t、港水密度带来的误差可达50t、水油仓的测量带来的误差可达上千吨。
　　关键词：水尺计重;误差来源;误差分析
　　随着世界大宗散货贸易的不断发展，特别是我国重点加大开发扶持东南沿海地区后，我国与印度尼西亚、菲律宾、越南等国家往来更为频繁，不断从这些东南亚国家进口煤炭来满足国内能源需要，海运以其运量大、成本低的优势发挥了极其重要的作用[1]，海洋运输便成为了主要运输方式[2]。
　　作为国际上各大港口散装船舶普遍采取的一种货物计重方法，水尺计重是依据“阿基米德原理”，利用船舶装卸货物前后的水尺变化来计算所载货物重量。水尺计重既能避免装卸损耗，扩大散货运输，降低成本，又能提高运输效率，加快运输周转和流通，促进对外贸易的发展[3]。其计重结果可作为商品交接、结算、理赔、计算运費和通关计税的依据[4]。
　　在海运实践中，水尺计重工作是由公证机关（我国为商检局）来完成并出具重量证明（水尺计重报告），承运人（船方）参与其中起到了协调和监督的作用。但是，从计量上讲目前还不具备对船舶水尺进行量值传递的条件，不能按国家法定的计量检定系统表对船舶水尺进行周期检定，船舶水尺计量的量值不能溯源到国家基准。实际船舶的水尺状况很复杂，有相当一部分船舶缺少必要的水尺资料，有些船舶的水尺模糊不清，甚至没有水尺，有些船主私改水尺，计量监督部门很难对此进行有效监督[5]。
　　对水尺计重结果产生影响的因素众多，例如：船舶缆绳、船舶操作、风浪等因素对水尺测定的影响，取样位置、测量器具对港水密度测量的影响，压载水测量过程、计算过程、压载水舱“假满”、压载水密度、特殊舱位排查对压载水测量的影响[6]。从原始数据的测量到排水量和装货量的计算，都非常烦琐，难免出现不同程度的误差。
　　1  水尺计重的误差来源
　　在水尺计重所需原始数据的测量方面，其误差源可以分为3部分：船舶六面吃水的观测误差，港水密度的测量误差，船舶水油仓的测量误差。下面分别阐述各部分误差的来源。
　　1.1 船舶六面吃水的观测误差来源
　　（1）船舶靠泊区域海水流动（海水流速不为0）;
　　（2）船体外附着其他物品;
　　（3）风浪导致的读数误差;
　　（4）测量人员的读数误差;
　　（5）水尺标志模糊、损坏;
　　（6）船货双方因立场不同，水尺判读存在人为干预;
　　（7）系泊（或锚泊）时，船体触底;
　　（8）系泊（或锚泊）时，缆绳（或锚链）存在的垂直分力。
　　1.2  港水密度的测量误差来源
　　（1）取水位置不正确;
　　（2）水密度计选用不正确;
　　（3）测量时机不正确;
　　（4）水中含杂质。
　　1.3  船舶水油仓的测量误差来源
　　（1）液舱内含沉淀物;
　　（2）船舶艏倾或存在较大艉倾;
　　（3）存在特殊液舱;
　　（4）空舱积残水;
　　（5）测量尺头触及舱底;
　　（6）舱内油水密度估算不准确;
　　（7）装卸货期间消耗的燃油及排放的污水污油核算不准确。
　　2  水尺计重误差分析
　　2.1  船舶六面吃水
　　船舶吃水值作为水尺计重的重要原始数据之一，测量的准确性对水尺计重精度影响较大。船舶吃水值的读取受风浪、光线、船舶状态等众多因素的影响，准确测量的难度较大。即使同为商检人员，不同的人在相同条件下观测同一水尺得出的结果往往也存在0.02～0.05m的差异，在风浪较大时甚至达到0.1m以上的差异。船舶水尺如图1所示。
　　以7万吨级船舶、存在0.02m的吃水差为例，船舶满载时由此带来的误差约为130t左右，船舶空载时由此带来的误差约为120t左右。计算货物载重量时，由船舶吃水值带来的误差就可达250t，甚至更大。
　　2.2  港水密度测量
　　港水密度作为水尺计重的重要原始数据之一，测量的准确性影响着水尺计重精度。由于港水密度的数值受取水位置、样筒清洁度等因素的影响，且随水温的变化而实时变化，因此港水密度的测量值往往与真实值存在偏差。港水的获取和密度测量过程如图2所示。
　　港水密度的测量精度为0.0005g/cm3，以7万吨级船舶为例，由港水密度0.0005g/cm3的差异可为船舶满载时带来约40t左右的误差、可为船舶空载时带来约10t左右的误差。计算货物载重量时，由港水密度带来的误差可达50t，甚至更大。
　　2.3  水油仓测量
　　由于船舶纵倾横倾、测量尺头触及舱底、舱内油水密度估算不准确等众多因素的影响，水油仓内液位高度的测量往往存在较大误差。崔刚等[7]的研究表明，确定压载水时会产生较大的测量和计算误差，由此造成的货物计重误差实际工作中要远远超过由于水尺观测产生的货物计重误差。林永波[3]表明，“测量水舱”是水尺计重中最重要的环节，其不确定度是“水尺观测”的几倍。水油仓测量如图3所示。
　　以7万吨级船舶为例，水油仓的测量包括艏尖舱（或艏压舱）、尾尖舱（或艉压舱）、压载水舱、顶边舱、淡水舱、污水舱、燃油、柴油、润滑油等20多个舱的测量。船舶满载时水油仓压载较少且几乎为空舱;随着不断卸载货物，为保障船舶安全吃水和船舶的平衡，船舶不断泵入压载水;货物卸载完毕时，压载水重量约20000吨左右。由于水油仓内液位高度的测量存在众多的影响因素，测量准确度稍有偏差即可导致单个水油仓几十至上百吨（与水油仓的种类有关）的测量误差。在实际验收工作中，对于7万吨级船舶20多个舱，测量误差可达到千吨的量级。
　　3  结语
　　随着世界贸易的蓬勃发展，海运成为主要的运输方式，水尺计重的重要性日益凸显。然而，水尺计重存在着一定的计量误差。以7万吨级船舶为例，吃水测量带来的误差可达250t、港水密度带来的误差可达50t、水油仓的测量带来的误差可达上千吨。由于风力、水流方向、水流流速、系泊状态等客观因素及检验人员水平不一等主观因素的影响，水尺计量工作难以重复，计量监督部门很难进行有效监督。因此，水尺重量鉴定相关人员应积极进取提高业务水平、不断创新提高水尺计量的科技含量，努力推动水尺计重的发展。
　　参考文献：
　　[1]李南. 环渤海地区煤炭输出港之竞争与发展[J]. 中国港口， 2002， 4： 19-20.
　　[2]林星. 进口煤炭水尺计重中重量短缺的原因及对策[J]. 中国水运， 2013， 13（2）： 131-132.
　　[3]林永波. 浅析水尺计重工作中的五个常见误解[J]. 中国水运， 2013， 13（11）： 352-354.
　　[4]刘杨睿. 进出口商品鉴定专业基础[M]. 中国标准出版社 ，2007.
　　[5]蒋凤琴. 火电厂燃煤计量的发展趋势[J]. 电力标准化与计量， 2005， （54）： 28-29.
　　[6]王伟， 罗霄. 进出口大宗散货水尺计重影响因素的分析与探讨[J]. 中国水运， 2015， 15（10）： 39-40.
　　[7]崔刚. 散装货物运输中水尺计重研究[J]. 青岛远洋船员职业学院学报， 2014， 35（4）： 8-12.
　　基金项目：中国华电集团有限公司海运电厂智能燃煤岛模型设计及关键技术研究应用项目（CHDKJ16-01-40）
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