termpol 3.6 special underkeel clearance survey

27
TERMPOL 3.6 – SPECIAL UNDERKEEL CLEARANCE SURVEY Trans Mountain Expansion Project Prepared for: Prepared by: 777 W. Broadway, Suite 301 Vancouver, BC, V5Z 4J7 November 26, 2013

Upload: others

Post on 28-Nov-2021

1 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

 

TERMPOL 3.6 – SPECIAL UNDERKEEL CLEARANCE SURVEY  

Trans Mountain Expansion Project 

 

 

Prepared for: 

 

 

 

 

 

Prepared by: 

 777 W. Broadway, Suite 301 Vancouver, BC, V5Z 4J7 November 26, 2013 

 

TERMPOL 3.6 – SPECIAL UNDERKEEL CLEARANCE SURVEY  

TRANS MOUNTAIN EXPANSION PROJECT  

November 26, 2013 

M&N Project No. 7773         

Prepared by:  Reviewed by: 

MOFFATT & NICHOL  MOFFATT & NICHOL 

   

 

James Traber, EIT.  Ron Byres, P.Eng.

Staff Engineer  Senior Project Manager 

      

Revision  Purpose of Issue  Date  Author  Reviewed  Approved 

0  For  TRC Review  November 26, 2013   JT  RB   

Trans Mountain Expansion Project  November 26, 2013 

 Termpol 3.6: Special Underkeel Clearance Survey  i   

 

TABLE OF CONTENTS 1. OBJECTIVES .................................................................................................................................................... 1 

1.1 CONTEXT ............................................................................................................................................................. 1 

2. FACTORS AFFECTING REQUIRED WATER DEPTH .............................................................................................. 2 

2.1 TIDES ................................................................................................................................................................... 3 2.2 SEDIMENTATION AND DREDGING ....................................................................................................................... 4 2.3 VESSEL DRAUGHT ................................................................................................................................................ 4 

2.3.1 Dynamic Ship Motions ................................................................................................................................. 4 2.3.2 Vessel Squat ................................................................................................................................................ 5 

2.4 VESSEL SAG AND HOG ......................................................................................................................................... 7 2.5 VESSEL TRIM ........................................................................................................................................................ 8 2.6 SUMMARY OF CUMULATIVE DRAUGHT EFFECTS DUE TO SHIP MOTIONS .......................................................... 8 2.7 PORT METRO VANCOUVER REGULATIONS .......................................................................................................... 9 2.8 CHART DATUM AND HYDROGRAPHIC SURVEYS ................................................................................................ 10 2.9 SEA BOTTOM CHARACTERIZATION ................................................................................................................... 11 2.10 MANOEUVRABILITY IN SHALLOW WATER ....................................................................................................... 12 2.11 OPERATIONAL / PILOTING PLAN ...................................................................................................................... 12 

3. REFERENCES .................................................................................................................................................. 14 

APPENDIX A:  ROUTE MAPS AND WATER DEPTHS .............................................................................................. 15 

 

   

Trans Mountain Expansion Project  November 26, 2013 

 Termpol 3.6: Special Underkeel Clearance Survey  ii   

 

LIST OF FIGURES Figure 2‐1: Components of Waterway Depth ................................................................................................................ 2 Figure 2‐3: Predicted tide (m CD) at Burrard Inlet Coal Harbour for January 2012 ....................................................... 3 Figure 2‐4: Vessel motions (degrees of freedom) ......................................................................................................... 5 Figure 2‐5: Under Keel Clearance at narrowest point of MRA transit (Pacific Pilotage Authority) ............................. 10 Figure A‐1: Westridge Terminal, Depth in metres to CD (Chart 3494) ........................................................................ 16 Figure A‐2: Vancouver Harbour East, Depth in metres to CD (Chart 3494) ................................................................. 17 Figure A‐3: Vancouver Harbour West, Depth in metres to CD (Chart 3493) ............................................................... 18 Figure A‐4: Burrard Inlet, Depth in metres to CD (Chart 3463) ................................................................................... 19 Figure A‐5: Strait of Georgia, Depth in Fathoms to CD (Chart 3001) ........................................................................... 20 Figure A‐6: San Juan Islands, Depth in Fathoms to CD (Chart 3001) ........................................................................... 21 Figure A‐7: Victoria Area, Depth in Fathoms to CD (Chart 3001) ................................................................................ 22 Figure A‐8: Juan de Fuca Strait, Depth in Fathoms to CD (Chart 3001) ....................................................................... 23 

 

LIST OF TABLES Table 2‐1: Characteristic water levels and datums in Burrard Inlet .............................................................................. 4 Table 2‐2: Predicted squat values in metres, as a function of water depth and vessel speed ...................................... 6 Table 2‐3: Minimum water depth for various vessel draughts ...................................................................................... 9 Table 2‐4: Minimum water depth available at Chart Datum ....................................................................................... 11 

Trans Mountain Expansion Project  November 26, 2013 

Termpol 3.6: Special Underkeel Clearance Survey  1   

1.  OBJECTIVES 

In  accordance with  the  Termpol  Review  Process  (TRP)  Guidelines,  TP743E  2001,  the objective of this study is “to consider all relevant factors which may affect underkeel clearance and to ensure that adequate water depths are available for safe transit of the design vessel.” 

1.1  CONTEXT 

The largest vessels associated with the TMEP project are 120,000 DWT Aframax‐class tankers having approximate characteristics as follows:  

• Length overall  250 m 

• Beam  44 m 

• Maximum draught   15.5 m  

• TMEP maximum draught  13.0 m 

The 13.0m maximum draught anticipated  for  the TMEP vessels  is  less  than  the  typical fully‐laden draught for Aframax‐class tankers; this  is due to draught restrictions  in the Second Narrows Movement Restricted Area (MRA).  

Restrictions  on  tanker movements  to  and  from  the Westridge Marine  Terminal  are stated  in  the  PMV’s  Harbour  Operations  Manual  Second  Narrows  MRA  Regulations.  The maximum immersed depth (i.e., draught) for vessels transiting the Second Narrows is limited by PMV’s MRA rules to 13.5 m. In practice the allowable draught is currently limited to 13.0 m by the PPA as part of a phased  implementation of the MRA rules following their revision  in 2010 (Pacific Pilotage Authority, 2010).    It  is  reasonable  to expect  that  the phased  implementation will be  complete by  the  time  the Project  comes  into  service  and  the 13.5 m  limit will be  in effect. 

Existing vessel traffic through the established shipping  lanes  in the Juan de Fuca Strait, Strait of Georgia, and Burrard  Inlet  includes vessels  larger and of deeper draught than 13.5m. For example, Capesize dry bulk carriers visiting Westshore Terminals have draughts of up to 21 m,  while  Neptune  Bulk  Terminals  in  Burrard  Inlet  can  accommodate  vessels  over  17m  in draught.   The  limiting depth  in  First Narrows  is 15.2m at  low  tide.  Since  the available water depths  along  the  route  are  already well  proven  for  vessels  larger  than  the  TMEP  traffic,  a special  underkeel  clearance  survey  is  not  necessary  for  the  majority  of  the  sailing  route. Therefore,  this  survey  includes  only  a  brief  description  of  the water depths  for most  of  the established route, and  focuses primarily on the portion of  the route  from Second Narrows to the Westridge project site.  

 

Trans Mountain Expansion Project  November 26, 2013 

Termpol 3.6: Special Underkeel Clearance Survey  2   

2.  FACTORS AFFECTING REQUIRED WATER DEPTH  

The  Termpol  guidelines  state  that  “nominally,  the  design  ship’s minimum  underkeel clearance  should  be  fifteen  (15)  percent  of  its maximum  permissible  draught  or meet  the requirements established and published by the appropriate government authority for a specific waterway.” Underkeel clearance is the distance between the deepest part of the vessel and the seabed. A vessel underway can be trimmed either by the head or the stern, and the deepest part  is taken as the nominal draught.   The actual draught can vary  from the nominal draught due to such effects as vessel squat or wave action.  Similarly, the seabed elevation in a channel dredged to a specific nominal depth can vary somewhat due to dredging tolerances and survey accuracy.  The  underkeel  clearance  allowance  is  intended  to  provide  the  necessary  depth  of water for safe navigation and reasonable ease of manoeuvring, while maintaining an allowance to account of the effects of squat and survey tolerances. Components of waterway depth are shown in Figure 2‐1. 

 Figure 2‐1: Components of Waterway Depth1 

                                                       1 From (Fisheries and Oceans Canada ‐ Canadian Coast Guard, June, 1999) 

Trans Mountain Expansion Project  November 26, 2013 

Termpol 3.6: Special Underkeel Clearance Survey  3   

2.1  TIDES  

The site water level is dominated by semi‐diurnal mixed tide. It is characterized by two high waters and  two  low waters  in a day with  inequality between  consecutive high and  low waters.  

Figure 2‐2 shows the tidal variations at Vancouver Coal Harbour for a typical month (January 2012 in this case).  

 

Figure 2‐2: Predicted tide (m CD) at Burrard Inlet Coal Harbour for January 2012 

As  in other coastal  locations around the world, rise  in water  level due to the effects of climatic change (IPCC, 2007) is expected to affect the site water level to some extent. Fisheries and Oceans Canada (R. E. Thomson, 2008) made an assessment of sea level rise for the British Columbia coast.  It  is predicted  that by  the year 2100,  the Fraser River Delta near Vancouver could  experience  a mean  relative  sea  level  rise  of  55.3  cm with  contributions  from:  global eustatic rise of 29.7 cm; deltaic subsidence of 27.9 cm; and GIA (Glacial Isostatic Adjustment) of ‐2.3  cm.  The  TMEP  project  site  is  not  expected  to  be  affected  by  subsidence,  but  as  a conservative approach, an allowance for sea level rise of 50 cm is recommended.  

Table  2‐1  shows  different  tidal  elevations  derived  from  the  Canadian  Hydrographic Services (CHS) Tide Table, Volume 5 (Fisheries and Oceans Canada, 2013).  

Trans Mountain Expansion Project  November 26, 2013 

Termpol 3.6: Special Underkeel Clearance Survey  4   

Table 2‐1: Characteristic water levels and datums in Burrard Inlet 

Parameter Vancouver Tide Table 

Vancouver Ch #3494 

Port Moody Tide Table 

Deep Cove Tide Table 

Deep Cove Ch #3494 

EHHW (m CD)  5.60  NA  NA  NA  NA 

HHWLT (m CD)  5.00  5.0  5.12  5.15  5.1 

HHWMT (m CD)  4.40  4.4  4.46  4.46  4.4 MWL (m CD)  3.10  3.1  3.08  3.14  3.1 Chart Datum (CD)  0.00  0.0  0.00  0.00  1.0 

LLWMT (m CD)  1.10  1.1  1.07  1.13  1.1 LLWLT (m CD)  ‐0.10  0.0  ‐0.10  0.05  0.2 

ELLW (m CD)  ‐0.30  NA  NA  NA  NA 

EHHW: Extreme highest high water HHWLT: Higher High Water Large Tide HHWMT: Higher High Water Mean Tide MWL: Mean Water Level CD: the plane of Lowest Normal Tides to which charts and water levels are referred LLWMT: Lower Low Water Mean Tide LLWLT: Lower Low Water Large Tide ELLW: Extreme Lowest Low Water For the Vancouver Harbour area, Geodetic Datum is 3.1 m above CD (see BC Ministry of Env., 1995)

The difference of 0.6 m between EHHW and HHWLT (Table 2‐1) is an indication of storm surge/seiche experienced in Vancouver Harbour.  

2.2  SEDIMENTATION AND DREDGING  

Apart  from  the  Seymour  River  near  Second Narrows,  there  are  few  large  sources  of sediment  inflow  into  the  inner  portions  of  Burrard  Inlet. Historically,  sedimentation  has  not been a significant issue at the Westridge terminal site, and this is not expected to change with the TMEP development. 

2.3  VESSEL DRAUGHT 

2.3.1  Dynamic Ship Motions 

Ships travelling in waves at sea may experience motion along or about all three principle axes,  resulting  in up  to  six degrees  freedom as  shown  in Figure 2‐3. Three of  the degrees of freedom  (surge,  sway, and heave) are  translational motions along  the  respective axes, while three  (roll,  pitch,  and  yaw)  are  rotational motions  about  the  axes.   Motions  that  create  a vertical movement of the ship (i.e. heave, roll, and pitch) affect the net draught of the vessel, reducing the net underkeel clearance available. In open ocean where wave heights and periods can be  large,  the  resulting  vessel motions  can be  substantial.   However within  the  relatively sheltered waters of the Juan de Fuca Strait and Strait of Georgia, wave‐induced motions are not significant relative to the available water depth. Within Burrard  Inlet where the water depths are  shallower,  the wave heights  and periods  are even  smaller,  and  too  small  to  appreciably affect the vessel draught.   

Trans Mountain Expansion Project  November 26, 2013 

Termpol 3.6: Special Underkeel Clearance Survey  5   

 

Figure 2‐3: Vessel motions (degrees of freedom) 

2.3.2  Vessel Squat 

Squat  is  defined  as  the  increase  in  draught,  or  reduction  in  underkeel  clearance, between a vessel at rest and when underway caused by the flow of water past the moving ship. The relative velocity between the ship and the surrounding water produces a pressure change along the ship that in turn results in a downward vertical force and moment on the ship.  

Squat is typically different along the length of the ship, with the maximum values at the bow. 

Several formulations exist for predicting squat, and the formula presented by (Eryuzlu, 1994)  is chosen here since  it  is applicable to channels and  is also exclusively used by the CCG (Fisheries and Oceans Canada, 2001). 

Their formula for bow squat, SbE2, is defined as: 

  b

2.9722.2892

bE2 KTh

gTVs

Th0.298S

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=  

Where, 

h is the channel depth, in m; 

T is the ship draught, in m; 

Vs is the ship speed, in m/s; 

g is the acceleration due to gravity, 9.81 m/s2; 

     

Trans Mountain Expansion Project  November 26, 2013 

Termpol 3.6: Special Underkeel Clearance Survey  6   

Kb =  

  

⎪⎪⎩

⎪⎪⎨

<

9.61BW1.0

9.61BW

W/B3.1

 

B is the beam of the vessel, in m; 

W is the effective width of the channel, in m, 

= [7.7 + 45(1‐CWP)2]∙B; (W = 363m) and, 

CWP is the water plane coefficient, 

  = Cb/(0.471+0.551*Cb) (Bertram, 1998); (Cwp = 0.89 for Cb = 0.82) 

For an Aframax vessel with a beam of 44 m, the predicted squat values for a range of water  depths  and  ship  speeds  are  presented  in  Table  2‐2.  For  a  conservative  operational evaluation, the estimated bow squat for a ship speed of 12 knots and a minimum water depth of 35 m is 0.41 m. 

Table 2‐2: Predicted squat values in metres, as a function of water depth and vessel speed 

Predicted Vessel Squat (m) Water Depth 

(m)  Speed (Knots) 

4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16 30  0.04  0.06  0.10  0.14 0.19 0.25 0.32 0.39 0.48 0.58  0.68  0.80 0.93

31  0.04  0.06  0.09  0.14 0.18 0.24 0.31 0.38 0.46 0.56  0.66  0.77 0.90

32  0.04  0.06  0.09  0.13 0.18 0.23 0.30 0.37 0.45 0.54  0.64  0.75 0.87

33  0.04  0.06  0.09  0.13 0.17 0.23 0.29 0.36 0.44 0.52  0.62  0.73 0.84

34  0.03  0.06  0.09  0.12 0.17 0.22 0.28 0.35 0.42 0.51  0.60  0.71 0.82

35  0.03  0.06  0.08  0.12 0.16 0.21 0.27 0.34 0.41 0.50  0.59  0.69 0.80

36  0.03  0.05  0.08  0.12 0.16 0.21 0.26 0.33 0.40 0.48  0.57  0.67 0.78

37  0.03  0.05  0.08  0.11 0.15 0.20 0.26 0.32 0.39 0.47  0.56  0.65 0.76

38  0.03  0.05  0.08  0.11 0.15 0.20 0.25 0.31 0.38 0.46  0.54  0.63 0.74

39  0.03  0.05  0.08  0.11 0.15 0.19 0.24 0.30 0.37 0.45  0.53  0.62 0.72

40  0.03  0.05  0.07  0.11 0.14 0.19 0.24 0.30 0.36 0.44  0.52  0.60 0.70

41  0.03  0.05  0.07  0.10 0.14 0.18 0.23 0.29 0.35 0.42  0.50  0.59 0.68

42  0.03  0.05  0.07  0.10 0.14 0.18 0.23 0.28 0.35 0.41  0.49  0.58 0.67

43  0.03  0.05  0.07  0.10 0.13 0.17 0.22 0.28 0.34 0.41  0.48  0.56 0.65

44  0.03  0.04  0.07  0.10 0.13 0.17 0.22 0.27 0.33 0.40  0.47  0.55 0.64

45  0.03  0.04  0.07  0.09 0.13 0.17 0.21 0.26 0.32 0.39  0.46  0.54 0.62

46  0.03  0.04  0.06  0.09 0.13 0.16 0.21 0.26 0.32 0.38  0.45  0.53 0.61

47  0.03  0.04  0.06  0.09 0.12 0.16 0.20 0.25 0.31 0.37  0.44  0.52 0.60

48  0.02  0.04  0.06  0.09 0.12 0.16 0.20 0.25 0.30 0.36  0.43  0.51 0.59

49  0.02  0.04  0.06  0.09 0.12 0.15 0.20 0.24 0.30 0.36  0.42  0.50 0.57

50  0.02  0.04  0.06  0.08 0.12 0.15 0.19 0.24 0.29 0.35  0.42  0.49 0.56

Trans Mountain Expansion Project  November 26, 2013 

Termpol 3.6: Special Underkeel Clearance Survey  7   

2.4  VESSEL SAG AND HOG  

Structurally, the ship acts like a horizontal girder, and like all girders the ship will deflect (bend) under  the  influence of  loads.  Since  the weight and  the buoyancy of  the  ship  are not equally distributed along  the  length of  the ship,  there are net distributed  loads acting on  the hull  girder.  These  loads,  in  addition  to  those  induced  by waves,  result  in  bending moments along the length of the ship and a corresponding deflection in the vertical direction. As a result, the available underkeel clearance will be  reduced. The  IACS  Joint Tanker Project Rules  (IACS, January  2006)  define  several  parameters  for  determining  a  vessel’s  sagging  and  hogging deflections based on the design loads (sagging refers to the curved profile of a girder with the concave side  facing upward; hogging  is  the  inverse with concave side  facing downward). The estimated deflections are based on load and strength parameters used to design the ship. 

  The still water bending moment, in units of kN‐m, is given by: 

( )0.7CBL0.05185CM b2

wvmidseaminsw +−=−−−  

Where, 

Cwv = 10.75 – [(300 – L)/100]3/2  for 150 < L ≤ 300; 

Cwv = 10.40 for L = 250m 

Cb,  the  block  coefficient,  is  a measure  of  the  how  closely  the  hull  approximates  a rectangular block (for the design Aframax vessel, taken to be 0.82); and, 

L and B are the length and breadth, respectively of the design vessel. 

  The wave bending moment, in units of kN‐m, is given by: 

( )0.7CBLC0.11ffM b2

wvvwvprobsagwv +−= −−  

 Where, 

fprob is a probability factor taken as 1.0 to correspond with a 10E‐8 probability level; 

fwv‐v is a distribution factor for the wave bending moment along the hull of the vessel. At mid‐ships, where the maximum total moment occurs, fwv‐v is equal to 1.0. 

  The minimum  required  hull  girder  inertia  based  on  the  design  bending moments,  in units of m4, is given by: 

( ) 8b

3wvinv 100.7CBL2.7CI −

− +=m  

Where Cb is as defined above. 

  The resulting sag deflection is calculated as follows: 

Trans Mountain Expansion Project  November 26, 2013 

Termpol 3.6: Special Underkeel Clearance Survey  8   

minv

2tot

10EILM

Δ−

=  

Where, 

Mtot = Msw‐min‐sea‐mid + Mwv‐sag; 

E is the elastic modulus of steel taken as 200,000,000 kN/m2. 

The corresponding decrease  in underkeel clearance due  to  sagging  is estimated  to be one‐half of the calculated deflection, or 0.37 m for the design vessel under design load. Under calm  conditions,  there  would  not  be  a  contribution  due  to  wave  loading,  decreasing  the calculated deflection to 0.12 m.  

For an Aframax tanker loading at Westridge Terminal to less than design load, the ship’s cargo officer  is able  to distribute  the cargo  in a manner  that minimizes  the actual deflection. From  a  practical  standpoint,  the  effect  of  sag  on  a  partially  loaded  Aframax  tanker  can therefore be considered negligible. 

2.5  VESSEL TRIM 

A partially loaded Aframax tanker in a departure condition will be the governing case for underkeel clearance. A tanker in a full load departure condition is typically loaded at even keel with no trim, or slightly trimmed by the bow. 

For the purpose of the underkeel clearance survey, a trim of 0.5 m by the bow or stern can be assumed when no ship‐specific data is available. This small adjustment in the draught at the bow or stern will not  limit  the navigability of  the vessel within  the proposed deep water routes.  

 Present  operating  rules  for  the  Second Narrows MRA  call  for  vessels  over  12.5m  in draught  to be  trimmed 15 cm by  the  stern when  transiting  the Second Narrows  (Port Metro Vancouver, 2010).    

2.6  SUMMARY OF CUMULATIVE DRAUGHT EFFECTS DUE TO SHIP MOTIONS 

The required underkeel clearance for safe transit of the design vessel should be based on  the  actual  loaded  draught  of  the  design  vessel  plus  the  cumulative  increases  due  to  the effects discussed above. 

The available water depths through the Juan de Fuca Strait and Strait of Georgia are well in excess of that required for laden Aframax tankers, proven through past experience as well as the fact that vessels of even deeper draught routinely travel these waters.    

The maximum draught of  the design vessel at  reduced  load  for  the  confined  channel area (i.e. within Burrard Inlet) is calculated as follows: 

Maximum loaded draught =   13.5 m 

Maximum estimated dynamic ship motions =   Negligible  

Trans Mountain Expansion Project  November 26, 2013 

Termpol 3.6: Special Underkeel Clearance Survey  9   

Maximum estimated squat =   0.15 m 

Maximum estimated sag (static only) =  Negligible  

Maximum estimated trim =   0.15 m 

Total Dynamic Draught =  13.80 m → say 14 m 

Minimum underkeel clearance recommendations from the TERMPOL Guidelines include 15% of the vessel’s draught when manoeuvring, which  is  intended to account for the dynamic effects above.  Therefore the minimum water depth for the channels and approaches is simply 15% more  than  the  nominal  static  draught.  The minimum water  depths  for  various  vessel draughts is therefore as shown in Table 2‐3. The project maximum design draught is 13.5m, so the  required water depth  for 15% UKC  is 15.5m. For 10% UKC,  the minimum water depth  is 14.9m. 

Table 2‐3: Minimum water depth for various vessel draughts 

Vessel draught 

(m) 

Minimum water depth for 15% UKC 

(m) 

Underkeel clearance 

At 15% UKC (m) 

Minimum water depth for 10% UKC 

(m) 

Underkeel clearance 

At 10% UKC (m) 

12.0  13.8  1.8  13.2  1.2 

12.5  14.4  1.9  13.8  1.3 

13.0  15.0  2.0  14.3  1.3 

13.5  15.5  2.0  14.9  1.4 

14.0  16.1  2.1  15.4  1.4 

14.5  16.7  2.2  16.0  1.5 

15.0  17.3  2.3  16.5  1.5 

2.7  PORT METRO VANCOUVER REGULATIONS 

Port Metro Vancouver Movement Restricted Area  (MRA) Regulations  take precedence within the port. The MRA has established special UKC rules for tankers and other large vessels transiting the Second Narrows. These rules establish Navigation Channel Clearances and Transit Speed limitations for Second Narrows as described below:  

a. The minimum  channel width  required  for  transiting  the MRA  is 2.85  times  the vessel beam.  

b. A minimum 10% UKC clearance calculated using  the static draught,  i.e.  the draught of the vessel when it is not moving through the water, 

c. Tankers loaded to 12.5 m or greater shall be trimmed 15 cm by the stern. 

d. Speed through water no greater than 6 knots, except when safety of navigation requires otherwise. 

Trans Mountain Expansion Project  November 26, 2013 

Termpol 3.6: Special Underkeel Clearance Survey  10   

 Figure 2‐4: Under Keel Clearance at narrowest point of MRA transit (Pacific Pilotage Authority) 

2.8  CHART DATUM AND HYDROGRAPHIC SURVEYS 

The most  recent  published  hydrographic  charts  for  Burrard  Inlet were  issued  by  the Canadian Hydrographic  Service  (CHS).  Periodic  corrections  are made  though  the weekly  and annual Notices to Mariners published by the Canadian Coast Guard.   Excerpts from the charts along the route are provided in Appendix A.  

In addition to the published charts, the CHS has obtained recent multi‐beam survey data for  Burrard  Inlet,  the  results  of  which  have  not  yet  been  published.  There  are  also  some privately  commissioned hydrographic  surveys  in  the  vicinity of  specific  terminals,  including  a survey of the Westridge berth area completed in 2005. 

Water  depths  and  contours  shown  on  the  charts  are  shown  relative  to Chart Datum (CD), which  is defined as the plane of Lowest Normal Tides (LNT).   LNT  is taken as the  lowest predicted astronomical tide of the year, averaged over the 19‐year tidal cycle.  On roughly half of  the years  in  the 19 year  cycle  there will be at  least one  low  tide  that  is  lower  than  chart datum (i.e. a “negative tide”), when the actual water depths are slightly less than the published depth. For the Vancouver Harbour area, Chart Datum  is 3.1 m above Geodetic Datum (see BC Ministry of Environment, 1995). 

For the majority of the sailing route routes the minimum water depths are well in excess of that required to provide 15% UKC for the design vessel. In a few local areas, notably First and Second  Narrows,  as  well  as  the  vicinity  of  the Westridge  terminal,  available  water  depths become the limiting constraint on vessel draughts.  

Trans Mountain Expansion Project  November 26, 2013 

Termpol 3.6: Special Underkeel Clearance Survey  11   

Table 2‐4: Minimum water depth available at Chart Datum 

Route Segment  Least water depth in channel  (m) 

1  15.5 

2  15.0 

3  30.0 

4  115.0 

5  31.0 

6  80.0 

7  70.0 

In the immediate vicinity of the proposed terminal, water depths range from more than 20m  in the middle of the channel to zero at the shoreline.   The berth  layout will be based on providing  a  minimum  water  depth  of  10%  UKC  for  a  vessel  draught  of  13.5m,  or  14.9m.  Including a survey tolerance and sedimentation allowance, a target depth of 15.0m is proposed for the berth face (measured at the compressed fender face  line,  including an allowance for a vessel making contact at an angle of up to 6 degrees relative to the berthing line) A diagram of the proposed site configuration with the most recent hydrographic survey contours is shown in Appendix A.  

2.9  SEA BOTTOM CHARACTERIZATION  

For most of  the navigation  route  the water depths are deep enough and  the channel wide enough that vessel contact with the seabed is impossible or (at most) a remote possibility.  If a vessel were to  lose propulsion or steering and not be under the control of escort tugs,  it could  potentially  drift  out  of  the  shipping  channel  into  adjacent  areas  where  the  water  is shallower and touch bottom. The sea bottom along and adjacent to the vessel route varies from soft muds,  sands and gravels  to exposed bedrock, depending on  the  location.    For example, Sturgeon Bank and Roberts Bank are part of the Fraser River delta and are comprised largely of alluvial sands and silts. On the other hand, some of the Gulf Islands in the vicinity of Boundary Pass  have  rocky  headlands.    Even  rocky  shorelines  however  tend  to  have  at  least  some overlying overburden soils at depth where the scouring influence of waves, tides and currents is diminished.   

Vessel grounding on a sea bottom with exposed rock reefs or pinnacles is obviously at a higher  risk of  incurring hull damage  compared  to  a bottom  comprised of  soft mud or  sand.  Apart  from  intermittent  notations  on  the  hydrographic  charts  indicating  the  nature  of  the seabed (eg, rock, mud, etc.) in specific locations, we are not aware of any comprehensive public sources of data that provide for a systematic description of the seabed along the entire vessel route.    A  provincial  GIS  database  exists  which  characterizes  the  nature  of  the  intertidal shoreline, but a deep draught vessel that grounds on the bottom would do so in water depths well below the lowest tide level outside of the shoreline mapping database.  

The nature of the seabed and the relative risk of encountering rock vs. softer materials is incorporated into the Risk Assessment in Termpol Study 3.15.    

Trans Mountain Expansion Project  November 26, 2013 

Termpol 3.6: Special Underkeel Clearance Survey  12   

2.10  MANOEUVRABILITY IN SHALLOW WATER  

As vessels enter into shallower water with less underkeel clearance, they become more difficult  to manoeuvre due  to  the effects of  increased  current drag  forces, vessel  squat, etc.  While the exact berth layouts the TMEP project have not yet been finalized, the proposed berth configurations provide water depths at  least as great as the existing berth, and  in most cases greater.  The  effects  of  shallower  water  on  manoeuvrability  are  therefore  expected  to  no greater than the present case, and likely less due to greater available water depths.  

2.11  OPERATIONAL / PILOTING PLAN  

The  parties  involved will  exchange  pertinent  information  regarding  the  ship  and  the transfer facility, either directly or indirectly through an agent or the Port Authority. With regard the ship her specifications in terms of dimensions, arrival draught, ballast condition, fuel, water crew details etc, etc.  

The  ship’s  Master  and  responsible  officer(s)  will  have  consulted  the  Port  Metro Vancouver Harbour Operations Manual, pilot books  and  charts, etc and will have  taken  into account  any  exchange  information  reflecting  on  the  destination  berth  and  the  Port  itself, including Port regulations and requirements etc., when constructing their passage plan. This is a normal process and  required by  IMO and  incorporated  into The  International Convention  for the Safety of Life at Sea  (SOLAS) as part of the  ‘Passage Planning’. A preliminary piloting plan will be developed by the Bridge Team covering coastal and pilotage waters which will recognize and  highlight,  Traffic  Separation  Systems  (TSS),  available  official  anchorage  areas,  including potential  emergency  anchorage  areas,  the  pilot  embarkation  station,  and  any  surrounding navigational  hazards.  Allowances will  be made  to  the  plan  for  changes  necessitated  by,  for instance, adverse weather, reduced visibility, availability of the pilot, density of other traffic etc. 

The preliminary  ‘Arrival and Pilotage Plan’ will be updated and detail added,  typically within  the  remaining 24 hours prior  to arrival. This provides  sufficient  time  to adjust  for any changes.  The  exchange  of  ship/shore  information will  identify  the  side  and  location  of  the required pilot ladder and/or gangway combination and, in adverse weather, the requirement to provide a  ‘lee’  for  the pilot boat. All Pilot boarding  safety equipment  should be made at  the ready.  The  details  of  the  pilot  embarkation  and  individual  responsibilities will  generally  be discussed in detail prior to the event.    

The  plan  will,  amongst  other  details,  include  the  ‘Ship‐to‐Shore/Shore‐to‐ship, Master/Pilot Exchange Forms’ which provides a clear format with which to exchange pertinent information  in  a  clear  and  efficient  manner.  To  keep  the  exchange  to  an  understandable minimum,  superfluous  information  should be  avoided.  It  is  important  that  the pilot  is made aware of  any deficiencies  associated with  the handling  and manoeuvring of  the  ship  and  its equipment, particularly the engine and steering gear. 

Trans Mountain Expansion Project  November 26, 2013 

Termpol 3.6: Special Underkeel Clearance Survey  13   

Perhaps the most important part of the information given to the pilot will be the ‘Pilot Card’ which provides the pilot with the dimensions, engine power, including the critical rpm of the engine, steering equipment performance and manoeuvring characteristics of the ship and its  state  of  arrival,  i.e.  amount  of  ballast  or  cargo,  trim  and  corresponding  fore,  aft  and amidships draughts etc. It will also list any defects and other important details.  

A ‘Manoeuvring Poster’ detailing the ships turning and stopping capabilities along with associated engine  rpm  should be  clearly displayed  in  line of  sight  and brought  to  the pilot’s attention.  Any  equipment  controls  i.e.  radar,  communications,  ECDIS  and  the  ship’s whistle should also be explained to the pilot along with the ship’s magnetic compass deviation card and any ship’s gyro error. 

In return the Pilot will explain carefully to the Master and Bridge Team what the pilot passage will entail in terms of navigational courses, speeds, anchorages, port requirements and preparation for tugs and/or tug escorts etc.  

   

Trans Mountain Expansion Project  November 26, 2013 

Termpol 3.6: Special Underkeel Clearance Survey  14   

3.  REFERENCES 

Bertram,  H.  S.  (1998).  Ship  Design  for  Efficiency &  Economy  Second  Edition. Woburn:  Reed Educational and Professional Publishing Ltd. 

Eryuzlu, N. C. (1994). Underkeel Requirements for Large Vessels  in Shallow Waterways. PIANC Proceedings 28th International Congress. PIANC. 

Fisheries  and Oceans  Canada  ‐  Canadian  Coast  Guard.  (June,  1999).  Canadian Waterways  ‐ National Manoeuvring Guidelines ‐ Channel Design Parameters. Government of Canada. 

Fisheries and Oceans Canada. (2001). Safe Waterways Part 1(a). Retrieved from Canadian Coast Guard: http://www.ccg‐gcc.gc.ca/folios/00020/docs/gdreport01‐eng.pdf 

Fisheries  and  Oceans  Canada.  (2013).  2013  Tide  Tables.  Retrieved  October  23,  2013,  from Government of Canada: http://www.waterlevels.gc.ca/eng/data/predictions/2013 

IACS.  (January  2006).  Common  Structural  Rules  for  Double  Hull  Oil  Tankers.  International Association of Classification Societies. 

IPCC.  (2007).  IPCC  Publications.  Retrieved  October  23,  2013,  from  IPCC: http://www.ipcc.ch/publications_and_data/publications_and_data_reports.shtml#1 

Pacific  Pilotage  Authority.  (2010,  June  4).  Second  Narrows  Tankers.  Retrieved  from  Pacific Pilotage  Authority: http://www.ppa.gc.ca/text/notice/Web%20Notice%20to%20Industry%20Second%20Narrows%20April%202010.pdf 

Pacific Pilotage Authority. (n.d.). Under Keel Clearance. Vancouver, BC, Canada. 

Port Metro Vancouver.  (2010,  June  10). Harbour Operations Manual.  Retrieved October  10, 2013,  from  http://www.portmetrovancouver.com/docs/default‐source/port‐users‐marine‐operations/WP_‐_2010_Harbour_Operations_Manual.pdf?sfvrsn=0. 

R. E. Thomson, B. D. (2008). An Examination of the Factors Affecting Relative and Absolute Sea Level in Coastal British Columbia. Sidney: Fisheries and Oceans Canada. 

 

   

Trans Mountain Expansion Project  November 26, 2013 

Termpol 3.6: Special Underkeel Clearance Survey  15   

 

 

 

 

 

APPENDIX A:  ROUTE MAPS AND WATER DEPTHS 

 

Trans Mountain Expansion Project  November 26, 2013 

Termpol 3.6: Special Underkeel Clearance Survey  16   

 

Figure A‐1: Westridge Terminal, Depth in metres to CD (Chart 3494) 

 

Trans Mountain Expansion Project  November 26, 2013 

Termpol 3.6: Special Underkeel Clearance Survey  17   

 

Figure A‐2: Vancouver Harbour East, Depth in metres to CD (Chart 3494) 

 

Trans Mountain Expansion Project  November 26, 2013 

Termpol 3.6: Special Underkeel Clearance Survey  18   

 

Figure A‐3: Vancouver Harbour West, Depth in metres to CD (Chart 3493) 

 

Trans Mountain Expansion Project  November 26, 2013 

Termpol 3.6: Special Underkeel Clearance Survey  19   

 

Figure A‐4: Burrard Inlet, Depth in metres to CD (Chart 3463) 

Trans Mountain Expansion Project  November 26, 2013 

Termpol 3.6: Special Underkeel Clearance Survey  20   

 

Figure A‐5: Strait of Georgia, Depth in Fathoms to CD (Chart 3001) 

 

Trans Mountain Expansion Project  November 26, 2013 

Termpol 3.6: Special Underkeel Clearance Survey  21   

 

Figure A‐6: San Juan Islands, Depth in Fathoms to CD (Chart 3001) 

 

Trans Mountain Expansion Project  November 26, 2013 

Termpol 3.6: Special Underkeel Clearance Survey  22   

 

Figure A‐7: Victoria Area, Depth in Fathoms to CD (Chart 3001) 

 

Trans Mountain Expansion Project  November 26, 2013 

Termpol 3.6: Special Underkeel Clearance Survey  23   

 

Figure A‐8: Juan de Fuca Strait, Depth in Fathoms to CD (Chart 3001)