港口布置與規(guī)劃_課程設(shè)計(jì)講解

1、港口規(guī)劃與布置課程設(shè)計(jì)港口航道與海岸工程系港口規(guī)劃與布置課程設(shè)計(jì)書 指導(dǎo)老師： 班 級(jí)：A10港航 組 別：1 姓 名： 2016.01.153一、設(shè)計(jì)基本資料3（一）吞吐量、集疏運(yùn)方式3（二）船型3（三）營(yíng)運(yùn)系數(shù)3（五）集疏運(yùn)條件3（六）水文與氣象條件3二、港口總平面設(shè)計(jì)4（一）港口主要建設(shè)規(guī)模的確定41、泊位數(shù)量的確定42、集裝箱堆場(chǎng)容量：53、集裝箱碼頭堆場(chǎng)總面積5（二）碼頭有關(guān)設(shè)計(jì)尺度的確定51、碼頭前沿高程的確定52、碼頭前沿設(shè)計(jì)水深的確定6（三）水域規(guī)模的確定81、船舶回旋水域的確定82、港池尺度的確定93、進(jìn)港航道94、錨地的布置11三、建港條件與環(huán)境的分析12（一）經(jīng)濟(jì)條件與環(huán)

2、境12（二）自然條件與環(huán)境12四、港口整體布局及依據(jù)13（一）陸域規(guī)劃131、碼頭平面布置依據(jù)132、碼頭平面布置133、堆、庫(kù)場(chǎng)布置134、集疏運(yùn)路線14（二）水域規(guī)劃141、航道142、防波堤143、口門144、錨地15五、附件15193一、設(shè)計(jì)基本資料 （一）吞吐量、集疏運(yùn)方式內(nèi)容吞吐量集疏運(yùn)方式雜貨進(jìn)口（80%入場(chǎng)、20%出場(chǎng)）出口（50%入場(chǎng)、50%出場(chǎng)）30萬(wàn)TEU20萬(wàn)TEU鐵路占60%，公路占40%注：未來(lái)二十年，雜貨吞吐量可能有成倍增長(zhǎng)。 （二）船型船型載重量集裝箱2萬(wàn)載重量利用系數(shù)0.9 （三）營(yíng)運(yùn)系數(shù) 單位集裝箱碼頭月通過(guò)能力萬(wàn)噸2.1萬(wàn)TEU堆場(chǎng)堆存量噸/平方米庫(kù)場(chǎng)堆存

3、量噸/平方米堆存期天7運(yùn)量月不平衡系數(shù)1.2面積利用率0.750.8 （四）地形、地質(zhì)地質(zhì)條件沙質(zhì)黏土年回淤量（厘米/年）25 （五）集疏運(yùn)條件疏運(yùn)工具年疏運(yùn)量（萬(wàn)噸）年工作天數(shù)疏運(yùn)強(qiáng)度（噸/天）工具載量（噸）日需運(yùn)力往返日期所需完好運(yùn)力共需數(shù)鐵路車輛80342234050474750節(jié)/日汽車80342234054680.5234260駁船803202500500542022 （六）水文與氣象條件 潮型：為正規(guī)半日潮型，潮差2.77米 潮位：平均高潮位3.85米，平均低潮位1.08米，最高高潮位5.36米， 最 低低潮位0.70米。 抗震設(shè)防烈度：6級(jí)，基本地震加速度為0.05g 風(fēng)況統(tǒng)計(jì)資

4、料見(jiàn)附錄2 根據(jù)風(fēng)資料判斷強(qiáng)波向?yàn)镾E方向 惡劣天氣12天 年?duì)I運(yùn)天：350天二、港口總平面設(shè)計(jì) 由原始資料知，本港口貨種為雜貨、礦石、煤炭。本規(guī)劃將設(shè)計(jì)三種類型碼頭，一類為多用途雜貨碼頭，一類為礦石專用碼頭，一類為煤炭專用碼頭。 根據(jù)JTJ211-99海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范附錄A：設(shè)計(jì)船型尺度及典型船舶尺度有：船型載重量（噸）設(shè)計(jì)船型尺度（m)總長(zhǎng)L型寬B滿載吃水T集裝箱2萬(wàn)18327.610.5（一）港口主要建設(shè)規(guī)模的確定 1、泊位數(shù)量的確定 根據(jù)JTJ211-99海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范有： 泊位數(shù)應(yīng)根據(jù)碼頭年作業(yè)量、泊位性質(zhì)和船型等因素按下式計(jì)算： 式中: 通過(guò)能力可由設(shè)計(jì)基本資料得知。 2、集

5、裝箱堆場(chǎng)容量： 式中: 3、集裝箱碼頭堆場(chǎng)總面積 根據(jù)JTJ211-99海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范有： 每個(gè)20ft箱平面箱位所需面積依據(jù)裝卸系統(tǒng)一般在22.728.8m2萬(wàn)t； 箱型重箱空箱冷藏箱特種箱堆場(chǎng)容量52255221223242381堆層（層）4521（二）碼頭有關(guān)設(shè)計(jì)尺度的確定 1、碼頭前沿高程的確定 根據(jù)JTJ211-99海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范有： 有掩護(hù)的碼頭前沿高程為計(jì)算水位與超高值之和，應(yīng)按表4.3.3中的基本 標(biāo)準(zhǔn)和復(fù)核標(biāo)準(zhǔn)分別計(jì)算，并取大值。 碼頭前沿高程基本標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算水位超高值（m）計(jì)算水位超高值（m）設(shè)計(jì)高水位（高潮累計(jì)頻率10%的潮位）1.01.5極端高水位（重現(xiàn)期為

6、50年的年極值高水位）00.5 按設(shè)計(jì)高水位： 碼頭前沿高程 ； 按極端高水位： 碼頭前沿高程 H=5.43+0.5=5.93m。 則：取碼頭前沿高程5.93m。 2、碼頭前沿設(shè)計(jì)水深的確定 根據(jù)JTJ211-99海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范有： 碼頭前沿設(shè)計(jì)水深，是指在設(shè)計(jì)低水位一下的保證設(shè)計(jì)船型在滿載吃水況下安全停靠的水深。其深度可按下式確定： 式中: D碼頭前沿設(shè)計(jì)水深（m）； T設(shè)計(jì)船型滿載吃水（m）； K系數(shù)，順浪取0.3，橫浪取0.5； 碼頭前允許停泊的波高（m），波列累積頻率為4%的波高，有 掩護(hù)的水域通常小于1.0m； 備淤富裕深度（m），根據(jù)回淤?gòu)?qiáng)度、維護(hù)挖泥間隔期及挖泥 設(shè)備的性能確

7、定，不小于0.40m。 龍骨下最小富裕深度海底底質(zhì)淤泥土0.20含淤泥的沙，含沙土的沙和松沙土0.30含沙或含粘土的塊狀土0.40巖石土0.60 注：對(duì)重力式碼頭，應(yīng)按巖石土考慮。 本設(shè)計(jì)中的地基為含沙的塊狀土地基，故取。由于本設(shè)計(jì)碼頭前水域?yàn)橛醒谧o(hù)的水域，故，所以 集裝箱碼頭停靠2萬(wàn)噸級(jí)第二代集裝箱船，故： ； 3、碼頭泊位長(zhǎng)度的確定 根據(jù)JTJ211-99海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范有： 碼頭泊位長(zhǎng)度，應(yīng)滿足船舶安全靠離作業(yè)和系纜的要求。對(duì)有掩護(hù)港口的通用碼頭，其單個(gè)泊位長(zhǎng)度可按下式確定： 式中:頭泊位長(zhǎng)度（m）； L設(shè)計(jì)船長(zhǎng)（m）； d富裕長(zhǎng)度（m），采用下表中的數(shù)值。 富裕長(zhǎng)度d41-8586-

8、150151-200201-23023058-1012-1518-2022-2530注：裝作船碼頭可參照表中數(shù)值 泊位長(zhǎng)度滿足平面布置的條件下，可采用首尾系攬墩及引橋連接方式，其泊位長(zhǎng)度由系攬墩外側(cè)邊緣計(jì)算； 專業(yè)化碼頭的泊位長(zhǎng)度，尚應(yīng)滿足裝卸工藝要求 當(dāng)在同一碼頭線上連續(xù)布置泊位時(shí)，其碼頭總長(zhǎng)度宜根據(jù)到港船型尺度的 概率分布模擬確定，也可按下式確定：端部泊位 中間泊位 注： 端部泊位尚應(yīng)考慮帶纜操作的安全要求； 上述泊位長(zhǎng)度的計(jì)算不適合用于油品碼頭和其他危險(xiǎn)碼頭 兩相鄰泊位船型不同，d值應(yīng)按較大船型選取。 故：端部泊位 ； 泊位總長(zhǎng)度。 （三）水域規(guī)模的確定 根據(jù)JTJ211-99海港總平面

9、設(shè)計(jì)規(guī)范有： 港內(nèi)水域包括船舶制動(dòng)水域、回旋水域、碼頭前停泊水域、港池、連接 水域以及航道、錨地等。各水域應(yīng)根據(jù)具體情況組合設(shè)置，必要時(shí)可單獨(dú)設(shè) 置。 1、船舶回旋水域的確定 根據(jù)JTJ211-99海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范有： 船舶回旋水域應(yīng)設(shè)置在進(jìn)出港口或方便船舶靠離碼頭的地點(diǎn)。其尺度應(yīng) 考慮當(dāng)?shù)仫L(fēng)、浪、水流等條件和港作拖船配備、定位標(biāo)志等因素，可按表4.2.3 確定。回旋水域的設(shè)計(jì)水深可取航道設(shè)計(jì)水深。對(duì)貨物流向單一的專業(yè)碼頭， 經(jīng)論證后，其部分回旋水域可按船舶壓載吃水計(jì)算。 船舶回旋水域尺度適用范圍回旋圓直徑（m）有掩護(hù)的水域，港作拖船條件好，可借岸標(biāo)定位 無(wú)掩護(hù)的開(kāi)敞水域或缺乏港作拖船的港口

10、 允許借碼頭或轉(zhuǎn)頭墩協(xié)助轉(zhuǎn)頭的水域 受水流影響較大的港口，垂直水流方向的回旋水域?qū)挾葹檠厮鞣较虻拈L(zhǎng)度為 注： 回旋水域可占用航行水域，當(dāng)船舶進(jìn)出頻繁時(shí)，經(jīng)論證可單獨(dú)設(shè)置； 本設(shè)計(jì)中取回旋半徑 2、港池尺度的確定 根據(jù)JTJ211-99海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范有： 順岸碼頭前沿港池，當(dāng)考慮船舶轉(zhuǎn)頭要求時(shí)，其寬度不小于1.5倍的設(shè)計(jì) 船長(zhǎng)。對(duì)多泊位連續(xù)布置的順岸碼頭，當(dāng)水域狹窄或疏浚困難時(shí)，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì) 論證，可在碼頭兩端設(shè)置回旋水域，但碼頭前沿港池寬度不應(yīng)小于0.8倍設(shè)計(jì) 船長(zhǎng)。 3、進(jìn)港航道 （1）航道寬度的確定 根據(jù)JTJ211-99海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范有： 航道有效寬度由航跡帶寬度、船舶間富余寬度

11、和船舶與航道底邊間的富 余寬度組成。單、雙航道寬度可分別按下式確定。當(dāng)航道較長(zhǎng)，自然條件較 差和船舶定位困難時(shí)，可適當(dāng)加寬；在自然條件有利的地點(diǎn)，經(jīng)論證可適當(dāng) 縮窄。 雙向航道 滿載船舶漂移倍數(shù)n和風(fēng)，流壓偏角r值風(fēng)力橫風(fēng)7級(jí)橫流V（m/s）V0.250.25V0.50.50v0.750.7566666C（m）0.50B0.75B0.75BBB1.50B 本港設(shè)計(jì)為單向航道，則： 2萬(wàn)噸級(jí)集裝箱船 ； （2）航道設(shè)計(jì)水深的確定 根據(jù)JTJ211-99海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范有： 航道設(shè)計(jì)水深按下式計(jì)算： 式中:D航道設(shè)計(jì)水深（m）； ，按圖4.8.82采用； 其余符號(hào)意義和碼頭前設(shè)計(jì)水深一致，但還需

12、考慮船舶噸級(jí)大小， 故采用表4.8.81中的數(shù)值。 航行時(shí)龍骨下最小富裕深度土質(zhì)特征船舶噸級(jí)（t）DWT5OO0淤泥土0.200.200.30.40.4含淤泥的砂，含粘土的砂和松砂0.300.300.400.500.60含砂或含粘土的塊狀土0.400.400.500.600.60巖石土0.500.600.600.800.80圖4.8.82 船舶航行時(shí)船體下沉值曲線 則:； 4、錨地的布置 （1）錨地規(guī)模和數(shù)量 根據(jù)JTJ211-99海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范有： 對(duì)新建港口的錨地，其錨位數(shù)可根據(jù)港口的重要性，按在港船舶保證率90% 95%相應(yīng)推算。 本設(shè)計(jì)中規(guī)劃設(shè)計(jì)一個(gè)錨地。 （2）錨地位置 根據(jù)JT

13、J211-99海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范有： 錨地的邊緣距航道邊緣邊線的安全距離：港外錨地不應(yīng)小于2-3倍設(shè)計(jì) 船長(zhǎng)，港內(nèi)錨地采用單錨或單浮筒時(shí)不應(yīng)小于1倍設(shè)計(jì)船長(zhǎng)，采用雙浮筒時(shí)不 應(yīng) 小于2倍設(shè)計(jì)船寬。 港外錨地水深不應(yīng)小于設(shè)計(jì)船型滿載吃水的1.2倍。當(dāng)波高超過(guò)2m時(shí)，尚應(yīng)增加波浪富裕深度。港內(nèi)錨地水深應(yīng)與碼頭前沿設(shè)計(jì)水深相同。 錨地底質(zhì)以泥質(zhì)及泥沙質(zhì)次之。應(yīng)避免在硬粘土、硬砂土、多礁石地區(qū)設(shè)置錨地。 應(yīng)避免在橫流較大的地區(qū)設(shè)置雙浮筒錨地。 具體布置見(jiàn)設(shè)計(jì)圖1. （3）錨泊方式及面積 本規(guī)劃錨地采用單浮筒系泊，則根據(jù)JTJ211-99海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范 有：系泊半徑 ，式中 R單浮筒水域系泊半徑（m

14、）；L設(shè)計(jì)船長(zhǎng)（m）；l系纜的水平投影（m），DWT10000t時(shí)，取20m，10000t30000t可適當(dāng)增大；e船尾與水域邊界的富裕距離，一般取0.1L；r潮差引起的浮筒水平偏位，每米潮差可按1m計(jì)算。 則： 本設(shè)計(jì)中不考慮港外錨地。三、建港條件與環(huán)境的分析 （一）經(jīng)濟(jì)條件與環(huán)境 1、港口狀況:該港口直接依托于青島市，腹地范圍包括山東省及河南，河北，山西，陜西等廣大中西地區(qū)。年吞吐量不大,且停靠船舶噸位較小,但要注意的是集裝箱的吞吐量在未來(lái)二十年可能成倍增長(zhǎng),故其泊位和堆、庫(kù)場(chǎng)及其它相關(guān)設(shè)施應(yīng)留有發(fā)展余地。 2、各港碼頭均有鐵路相連，有利于港內(nèi)運(yùn)輸系統(tǒng)與港外交通運(yùn)輸系統(tǒng)的銜接，且城市附近也

15、有環(huán)膠州灣高等級(jí)公路與濟(jì)青高速公路相接，利于進(jìn)出港貨車不需經(jīng)市區(qū)，不會(huì)給當(dāng)?shù)亟煌ㄔ斐奢^大的壓力。 3、當(dāng)?shù)卣幸獯罅Πl(fā)展水運(yùn)業(yè)。（二）自然條件與環(huán)境 1、港口港址地北部海岸線較曲折，南部海岸線較順直，且水深變化均勻，深度較深。若在北部布置碼頭，填方量較大，施工較困難，所以適宜在南部布置碼頭。 2、水深條件好，是天然的深水良港，可減少碼頭泊位的建設(shè)費(fèi)用，坡度較小，縱深大，利于建港。 3、常風(fēng)向?yàn)镾E，最大風(fēng)速25m/s，須考慮風(fēng)對(duì)進(jìn)港船舶、港口水域穩(wěn)度、泥沙淤積的影響，適當(dāng)布置防波堤及口門方位。 4、常年天氣狀況良好，惡劣天氣僅12天，全年?duì)I運(yùn)天數(shù)為350。 5、資料統(tǒng)計(jì)可知：歷史累計(jì)頻率1%

16、的潮位為3.85米，歷史累計(jì)頻率98%的潮位為1.08米。且港口為半日潮型，平均潮差2.77米。 6、年回淤量為25厘米，在考慮富裕水深時(shí)應(yīng)注意。 7、港口港址為沙質(zhì)塊狀土地基，無(wú)需作相關(guān)的地基處理。本設(shè)計(jì)采用高樁碼頭。四、港口整體布局及依據(jù) （一）陸域規(guī)劃 1、碼頭平面布置依據(jù) 專業(yè)化的集裝箱碼頭，均采用封閉式管理，要求在平面布置上便于與周邊其他作業(yè)區(qū)建筑物實(shí)現(xiàn)隔離。集裝箱碼頭裝卸作業(yè)地帶一般包括：碼頭前沿作業(yè)地帶集裝箱堆場(chǎng)拆裝箱庫(kù)，貨運(yùn)站大門，港內(nèi)道路，通道及調(diào)度管理中心。碼頭前沿作業(yè)地帶至集裝箱堆場(chǎng)，除特殊情況下布置變電所外，無(wú)其他固定建筑物。大門及檢查橋通常是港區(qū)的唯一出入口，調(diào)度管理

17、中心集中設(shè)置在大門的一側(cè)，大門外與交通干道的連接段，應(yīng)盡可能留一定的空間，供集裝箱車輛進(jìn)入大門前的臨時(shí)等待。拆，裝箱庫(kù)設(shè)于大門的一側(cè)，其內(nèi)側(cè)為待拆，裝集裝箱的?？繀^(qū)，靠港外一側(cè)為汽車的裝卸線。本港主要貨源為內(nèi)貿(mào)、近洋集裝箱，故設(shè)計(jì)集裝箱碼頭來(lái)裝卸此類貨物。集裝箱碼頭設(shè)計(jì)泊位2個(gè)，預(yù)留1個(gè)泊位。 2、碼頭平面布置 由于該港口規(guī)模不大，可利用的岸線較多，水域?qū)挾扔邢?，為利于船舶作業(yè)和陸上貨物集疏運(yùn)、存儲(chǔ)作業(yè)等運(yùn)營(yíng)條件，本規(guī)劃采用順岸式布置，這樣工程量小，泊位可占用的陸域面積較大，便于倉(cāng)庫(kù)，堆場(chǎng)以及其他輔助設(shè)施的設(shè)置，大型裝卸機(jī)械可以靈活調(diào)度，適合于集裝箱作業(yè)。 3、堆、庫(kù)場(chǎng)布置 由設(shè)計(jì)資料可知，港

18、區(qū)后方陸域面積充足，且采用傳統(tǒng)集裝箱裝卸工藝，因此集裝箱碼頭的堆場(chǎng)本規(guī)劃采用順岸式布置。其優(yōu)點(diǎn)在于后方有較大的陸域面積，以便于布置各類堆場(chǎng)及其他輔助設(shè)施，裝卸工藝的配置，生產(chǎn)作業(yè)的組織，碼頭交通流的安排等比較成熟。 4、集疏運(yùn)路線 由設(shè)計(jì)資料可知，集裝箱的集疏運(yùn)是由公路和鐵路共同承擔(dān)的，其分別占40%及60%，故鐵路和公路平行布置，這樣有利于當(dāng)公路運(yùn)力緊張時(shí)鐵路可以緩解運(yùn)輸壓力，反之亦然。 （二）水域規(guī)劃 1、航道 （1）本規(guī)劃中常風(fēng)向?yàn)镾E，故航道如圖所布置，這樣航道軸線就能避免 與大 于7級(jí)風(fēng)力的、頻率較高的風(fēng)向正交； （2）為了防止船舶進(jìn)入防波堤口門前發(fā)生事故，本規(guī)劃中的航道在防波堤 口

19、門外設(shè)有一段不小于船舶制動(dòng)距離的直線段； （3）為了便于船舶靠離碼頭或進(jìn)出港口，本規(guī)劃設(shè)計(jì)直徑為四倍船長(zhǎng)的回 旋水域與船舶進(jìn)口門后的制動(dòng)段相接，便于船舶?？俊?2、防波堤 （1）港口主風(fēng)向?yàn)镾E，而港口海岸線為東南西北走向，港區(qū)北部有一 半島相連形成天然防波堤，所以只在南部一側(cè)布置防波堤。 （2）雖說(shuō)防波堤所包圍的水域要適當(dāng)留有發(fā)展余地，應(yīng)盡可能顧及到港口 發(fā)展的“極限”和港口極限尺度的船型，可是防波堤越大，可能在大風(fēng)方向港 內(nèi)自生波浪，這會(huì)對(duì)港內(nèi)泊穩(wěn)條件造成影響，故本規(guī)劃盡量控制好所謂水域面 積，緊籌布置各類水域如：港內(nèi)錨地，回旋水域等；由于本港屬于天然深水良 港，防波堤所圍水域容易有足夠的

20、水深，滿足港內(nèi)船舶進(jìn)出、?？?、裝卸等相 關(guān)要求。 3、口門 （1）本設(shè)計(jì)中口門與強(qiáng)風(fēng)強(qiáng)浪夾角為3040度； （2）為了方便船舶出入，且有足夠水域面積布置上述的船舶進(jìn)港后的制動(dòng) 段和回旋水域，本規(guī)劃將口門設(shè)置在防波堤突出海中最遠(yuǎn)、盡量遠(yuǎn)離碼頭、水 深最大的地方； （3）口門方向避免大于7級(jí)橫風(fēng)和大于0.8kn的橫流，避免強(qiáng)浪對(duì)港 內(nèi)水域主要部位的直射，對(duì)泊穩(wěn)要求高的泊位，盡量不布置在面向口門外主浪 向的位置。 船舶進(jìn)口門時(shí)通常航速46kn，故從口門至碼頭泊位，一般布置大于4 倍船長(zhǎng)的直線航行水域和回旋圓，以便于船舶進(jìn)入口門后控制航向，減低航速 與拖輪配合或完成緊急轉(zhuǎn)頭等操作。 當(dāng)外堤所圍的港內(nèi)水

21、域較大時(shí)，要注意到口門外形成過(guò)大的流速可能影 響船舶航行，一般控制在2.5kn以下，以方便進(jìn)口船舶的操作。 口門軸線的確定應(yīng)考慮船舶航行安全，使從口門進(jìn)入的波能盡可能少， 以保證水域泊穩(wěn)要求。 當(dāng)口門外天然水深較淺，進(jìn)港航道的開(kāi)挖相對(duì)較深時(shí)，航道邊坡對(duì)入射 波的折射作用非常明顯。 4、錨地 本規(guī)劃設(shè)計(jì)了一個(gè)港內(nèi)錨地，為用于集裝箱船的待泊，采用單筒系泊。船 舶掉頭水域，港內(nèi)錨地與進(jìn)港航線水域共用。五、附件 附件一 風(fēng)向統(tǒng)計(jì)表及風(fēng)玫瑰圖 附件二 潮位統(tǒng)計(jì)表急潮位曲線圖 附件三 碼頭平面布置圖（見(jiàn)CAD圖） 附件四 碼頭斷面圖（見(jiàn)CAD圖） 附件一：風(fēng)向統(tǒng)計(jì)表及風(fēng)玫瑰圖 表1：風(fēng)向統(tǒng)計(jì)表風(fēng)向平均風(fēng)速m/s頻率%最大風(fēng)速m/sN6.41122NNE6.2525NE4.2114ENE4.8120E5.9419ESE5.