水运工程规划 第5章 港口水域布置54p.ppt

第五章 港口水域布置5.1 港口水深5.2 港内水域5.3 港口航道、锚地5.4 港内泊稳标准及波况估算5.5 防波堤布置5.6 港口导航 第五章 港口水域布置——港内水域5.1 港口水深确定泊位底标高时采用设计低水位，但在确定航行水域底标高时可以不按低水位考虑，按某一乘潮水位确定原因就是船舶可以乘潮水位较高时航行只要在 T 时段内保证船舶能安全靠离岸即可第五章 港口水域布置——港内水域富裕水深的构成和决定条件： （1）船舶航行或停泊不致触底所需的富裕 水深 （2）减少船舶操纵困难所需的富裕水深第五章 港口水域布置——港口水深 二、码头前沿水深因船舶在码头前航速很小，不存因船舶航 行而增加船舶吃水的现象式中：D — 码头前沿设计水深T — 设计船型满载吃水Z1 — 龙骨下最小富裕深度Z2 — 波浪富裕深度Z3 — 船舶因配载不均匀而增加的尾吃水Z4 — 备淤深度第五章 港口水域布置——港口水深 三、航道水深其中Z0是船舶航行时船体下沉增加的富裕水深，与船舶的大小和航行速度有关，参阅教材78页图5-3 停泊水域水底高程=设计低水位-泊位水深航行水域水底高程=航行水位-航行水深航行水位的确定是港口工程界极为关注的问题，通常可根据港口的船流密度确定每天需要的航行时间，再从 潮位历时曲线上确定航行水位——乘潮水位。

第五章 港口水域布置——港口水深确定乘潮水位——保证船舶安全进出港口；尽量减少投资例：我国北方某港口，航道长3.5km，每天平均有一艘船进港，设计中航行水位取用4小时的潮位3.09m实际上，设船舶航速4节，在航道内的航行时间为：T=3.5 /（1.852*4）=0.47(h)第五章 港口水域布置——港口水深平均每天只有一出一进，间隔0.5h，则每天总的航行时间为：t =0.5+2(安全系数)  T2=2.4（h）即3小时的乘潮水位已完全可以满足要求，设计中取4小时的潮位就过于保守 若取3小时的潮位3.37m，差0.28m，挖泥量差26万m3 第五章 港口水域布置——港内水域5.2 港内水域港池：长度：与泊位适应宽度：保证船舶方便地靠离码头，与突堤的泊 位数有关对于连续布置3个泊位的港池，港池宽度可取为：拖轮帮助不掉头——≥1.0 船长船舶自航不掉头——≥2.0 船长拖轮帮助掉头——≥1.5 船长第五章 港口水域布置——港内水域船舶掣动水域对有防波堤的港口，为了保证船舶进港后掣动，不致发生事故，从防波堤口门至建筑物（沿航向）之间要有足够的距离，为掣动水域，长度 L≥ 3∼4 LC ，一般为直线，困难时可设在 R≥ 3∼4 LC 的曲线上。

第五章 港口水域布置——港内水域▲ 回旋水域供船调头的水域，一般为一个圆域 有掩护 时回旋水域直径D 为：双拖轮帮助——D=1.5LC 一拖轮帮助——D= 2LC自航调头——D= 3LC 掩护条件差的港口D适当加大河港调头区垂直水流方向的宽度应满足上述要求洋 山 港 区 航 道 总 平 面 布 置一、进出港航道1. 航道轴线风对船体的作用力在前已述，布置航道轴线时应充分考虑风的影响，另外还应考虑：水深的影响——浅水中航行，舵向灵敏底低岸边的影响——沿岸边航行，船有向岸偏向的趋势第五章 港口水域布置——航道、锚地5.3 港口航道、锚地第五章 港口水域布置——航道、锚地进行航道布置时应遵循以下原则：① 避免船体受较大的横风作用② 航道应尽量顺直，避免“S”形布置③ 在防波堤口门外应设不小于掣动距离的直线段④ 充分考虑泥沙运动情况，避免严重的航道淤积2、航道宽度① 单船航迹带宽度船在水中航行受到各种因素的影响，不 可能直线运行，总有 一些偏向，称为“蛇形 运动”A=n (Lsinγ+ B)n —船舶漂移倍数γ —风风、流压压偏角设计低水位②航道宽度WW取值除了A外，两侧还留有富裕C，双向航道两道间留有安全距离b取一倍船宽。

比较标准的航道宽度为：单向W=5BC，双向W=8BC第五章 港口水域布置——航道、锚地③ 航道转弯航道转率是不可避免的，设计时注意转向角尽量小，转弯半径R尽量大R的取值与，LC，以及风、流等因素有关，一般弯道上控制在7-9节，并不受横风（浪）、横流，这时可参考下列数值，25，R3LC；=25~35，R5LC；35，R10LC在航道转变处应加宽，加宽值ΔW的确定一般据船头到航道对面边缘的距离≥1.5Lc确定第五章 港口水域布置——航道、锚地3、单双向航道的选取依据单双自航道的选择根据港口营运的繁忙程度和航道长度LK而定此外还与航速有关LK0.5t ——船在航道内不相会，单向航道LK≥0.5t ——船在航道内必相会，双向航道t ——最忙时一个方向航行船舶的时间间隔由于t的随机性，单向航道常出现船等道的现象第五章 港口水域布置——航道、锚地二. 锚地锚地面积主要取决于锚泊位数量和系锚方式， 单个锚泊位在各种系泊方式下所占面积不同，介 绍如下：① 单锚系泊——为一圆域（海港锚地）优点：船受力小，可随风、流等转动缺点：占水域面积很大，且各锚地之间浪费一 定的水域。

如：15m水深，万吨级Lc=180m左右的船S =  R2单点系泊方式常用于外海锚地第五章 港口水域布置——航道、锚地② 单浮筒系泊——圆域占水域面积比单锚小得多，万吨级船一般在16万m2左右，同样具有船体受力小的优点，但制作、抛放浮筒费用较高该系泊方式常用于港内锚地第五章 港口水域布置——航道、锚地第五章 港口水域布置——航道、锚地 ③ 双浮筒系泊——矩形水域长：Lc+2r+2 万吨级约230m左右，2万多m2/个宽：4Bc 万吨级约100m左右海港锚地多采用单点抛锚河港锚地一般采用单锚或单浮筒港内锚地多采用双浮筒第五章 港口水域布置——航道、锚地3、锚地选址要求：① 土壤良好，易着锚，不走锚，不淤锚；② 水深及水域足够；③ 风浪小，流缓；④ 尽量靠近作业区，但不能相互干扰第五章 港口水域布置——航道、锚地5.4 港内泊稳标准及波况估算 一、泊稳标准码头装卸作业，上下旅客，都要求船舶平衡 ，颠簸小作业泊稳标准——限制船体运动量，实际中 有困难，因此都以码头前沿允许波高为标准波高与船运动量成正比关系确定允许波主要考虑：船大小、作业性质和 船的受浪条件 第五章 港口水域布置——泊稳标准与波况估算船吨位（万吨）顺顺浪H5%横浪H5%油散杂杂油散杂杂0.50.7~11.5~2.53~57~10≥150.81.01.31.51.82.00.60.81.01.31.51.70.50.60.81.0//0.50.50.70.81.01.20.50.50.60.70.81.00.50.50.50.6//二、波浪绕射波浪遇建筑物后一部分反射，一部分绕过建筑物继续向前传播。

绕射后的波高Hd与口门处入射波高H之比值叫绕射系数KdHd = Kd H第五章 港口水域布置——泊稳标准与波况估算1、单突堤口门的Kd 2、双突堤口门的Kd3、多口门的Kd ：先求出各口门的Kdi，然后进行矢量迭加第五章 港口水域布置——泊稳标准与波况估算第五章 港口水域布置——防波堤布置 5.5 防波堤布置第五章 港口水域布置——防波堤布置一、防波堤布置原则1、满足港内泊稳条件2、港内水域足够3、防止或减少港内淤积4、充分利用当地地形，防波堤尽量布置在浅水区，减少投资5、留有发展余地，便于港口扩建6、防止 港内波浪反射二、防波堤口门1、位置：布置在水深较大处，便于船进出， 减少淤积；第五章 港口水域布置——防波堤布置2、口门数量：一般设两个口门，其有以下优点：① 进出港可分口门，干扰少；② 不同风、浪向时从不同的口门进出；③ 增强港内水域自净能力；④ 可减轻港内淤积3、口门方向与强风、强浪向最好有一夹角，30~60=90时，船受横风，不安全，但对港内水域平衡有利=0时，港内水域平衡不利，且船受尾追浪也不安全第五章 港口水域布置——防波堤布置第五章 港口水域布置——防波堤布置4、口门宽度在口门处不允船舶错船或超船，只能单船进、出。

口门在垂直航道轴线方向的宽度（有效宽度）一般为1~1.5Lc口门不宜太宽，宽了对港内泊稳不利，也不宜太窄 ，尤其是不透水防波堤（或透水性差），还要将涨落潮流速控制在3节之内第五章 港口水域布置——防波堤布置三、防波堤轴线布置1、尽量布置成扩散或使波浪一进入口门主波即减弱2、尽量采用直线，便于施工，必须转弯时转向 角尽一小，一般≤60，在转变处用弧线连接注意：尽量避免向外转弯，否则产生波能集中3、主波向（强波向）与堤轴避免正交，以减少堤受的波压力4、避免港内波浪的反射波射向码头5、遵循防波堤总布置原则，降低投资 第五章 港口水域布置——防波堤布置四、防波堤优化1、优化概念在海湾内建港总选择有一定自然掩护，波浪较小的地点，但总是有发生概率不大的强浪侵入港区，使港口停业建防波堤后，掩护条件改善，增加了码头工作天，一般来说建堤越长其掩护效果就越好第五章 港口水域布置——防波堤布置设 L——堤长n ——港区各泊位工作天数之和显然，n  L 但n = f (L)不是一个简单的函数 设建堤前后港口各泊位增加了工作天数之和为n则有：L长—n增大收入增加，记为PL长—投资增大，以D表示建堤年费用。

净收益： = P — D  0 建堤是有益的当L达到某一长度时， 达到max，这时的L值最合理也就是最优的堤长第五章 港口水域布置——防波堤布置2、Δn计算Δn为建堤前后码头工作天数之差设建堤前码头处波高分布为：H≥3m，10%； 1≤H 0可能较难满足，尤其泊位少时更是如此直观上看建堤无益，但加快了车、船 周转，货流加快，对社会和国民经济是有益的， 因此，尽管有时 < 0，国家适当拨款建设 第五章 港口水域布置——防波堤布置五、 防波堤布置举例介绍了砂质、淤泥质海岸防波堤布置特点第五章 港口水域布置——防波堤布置秦皇岛港总平面布置友谊港总平面布置NW (48.64%)WNW (36.16%)海口港70年代平面布置海口港80年代平面布置第五章 港口水域布置——港口导航5.6 港口导航1、浮标2、导标3、灯塔4、船舶通航服务站 (Vessels Transport Service)第五章 港口水域布置——作业作业3图示海湾建有2个码头泊位，E向为常风浪方向，波高分布如 图码头作业时允许波高为1.0m，若从A点沿S30oW建设斜坡式防波堤，欲使1#泊位停止作业的概率不大于10%，问防波堤应建多长？这时两个泊位每年共增加多少工作天？取N=365天，波长L=60m。

第五章 港口水域布置——学习要点 本章学习要点：1. 港口水深：停泊、航行——水底高程确定2. 泊位、港池、掉头等水域的确定3. 航道轴线布置、航道宽度确定、单向双向判定4. 船舶锚泊方式对船舶及锚泊位面积的影响5. 防波堤布置原则、轴线、口门布置6. 泊稳标准——港内波况变化及其估算方法7. 防波堤优化概念与方法8. 港口导航的概念及主要导航设施。