港口規(guī)劃與布置課程設(shè)計

1、港口規(guī)劃與布置課程設(shè)計計算說明書學 院：海洋科學與工程學院專 業(yè)：港口航道與海岸工程班 級： 港航113班 姓 名： XXXXXXX 學 號： 201110413098 指導教師： 李XXXXX 完成日期： 2014年12月29日 目 錄港口規(guī)劃與布置課程設(shè)計任務書一、原始資料.1 1、吞吐量、集疏運方式.1 2、船型. 1 3、營運系數(shù). 1 4、地形、地質(zhì).2 5、水文與氣象.2二、設(shè)計說明書要求：.2三、設(shè)計指導與要求：.2第一章 陸域碼頭設(shè)計一、碼頭泊位數(shù). 4二、泊位長度和岸線總長. 6三、碼頭前沿高程. 8四碼頭前沿作業(yè)區(qū)設(shè)計.9五、倉庫、堆場面積.10第二章 水域航道和錨地設(shè)計一

2、、錨地設(shè)計.11二、航道設(shè)計.13第三章 防波堤和口門布置一、防波堤.19總結(jié)一、碼頭泊位數(shù).20二、泊位長度和岸線總長.20三、碼頭前沿高程.21四、倉庫、堆場面積.21五、錨地.21六、航道.21七、防波堤.21八、口門設(shè)計.21九、碼頭規(guī)?？偙?22港口規(guī)劃與布置課程設(shè)計任務書一、原始資料 1、吞吐量、集疏運方式 學號 內(nèi)容學號數(shù)/3余數(shù)為1學號數(shù)/3余數(shù)為2學號數(shù)是3的倍數(shù)集疏運方式雜貨合計進口（50%入庫、50%入場）出口（20%入庫、80%入場）適箱貨（占雜貨合計百分比）2011119030%1202496無154649040%鐵路、公路各占50%礦石合計入場水水直?。ㄥ^地）120

3、01200無51041010010001000無皮帶機駁船煤炭合計入場水水直?。ㄥ^地）29021080無無無404294110皮帶機駁船鋼材合計出口（入場）無無140140無無公路注：未來二十年，雜貨吞吐量可能有成倍增長。2、船型 學號船型學號數(shù)/3余數(shù)為1學號數(shù)/3余數(shù)為2學號數(shù)是3的倍數(shù)雜貨1萬1萬1萬煤炭2萬2萬礦石10萬5萬5萬集裝箱1萬1萬駁船1000噸載重量利用系數(shù)0.750.93、營運系數(shù) 單位雜貨礦石煤炭集裝箱鋼材泊位月通過能力萬噸3.440190.8萬TEU5堆堆存量噸/平方米22064庫堆存量噸/平方米1堆存期天152020510運量月不平衡系數(shù)1.31.21.1面積利用率

4、0.750.8 注：（1）水水能力為碼頭能力的20%。（2）除上表所列參數(shù)外，其余均有設(shè)計人員自行確定。4、地形、地質(zhì) 學號1班2班3班地形圖編號圖1圖3圖4地質(zhì)情況軟基軟基軟基年回淤量（厘米/年）712105、水文與氣象 半日潮型：平均潮差3.5米 潮位歷史統(tǒng)計資料見附錄1風況統(tǒng)計資料見附錄2根據(jù)風資料判斷強波向惡劣天氣13/天年營運天：345天二、設(shè)計說明書要求：1、設(shè)計依據(jù)（設(shè)計資料）2、計算水陸域各建筑物的規(guī)模3、分析建港條件與環(huán)境4、繪制風、潮位曲線，推求設(shè)計值. （風玫瑰圖應繪于圖紙的右上方）5、說明規(guī)劃布局的依據(jù)、理由。6、根據(jù)港口規(guī)模及建港條件，進行港口水陸域設(shè)施的規(guī)劃與布置，

5、繪制港口規(guī)劃總平面圖（一個方案）三、設(shè)計指導與要求：1、 計算內(nèi)容、方法、參數(shù)值可參考教材、規(guī)范和其他參考書。2、 獨立完成，不得抄習！ 3、 成果提交：（1） 任務書、設(shè)計說明書（2） 總平面布置圖 打印稿和電子稿，電子稿分別由各個班班長刻錄到光盤上4、 要求圖紙清晰、整潔、準確。(1)布置圖建議先用鉛筆勾繪草圖，一旦確定后再正式加粗線條。(2)可用CAD繪制。 上海海事大學交通運輸學院 附錄1：潮位歷史統(tǒng)計資料 潮位間隔出現(xiàn)次數(shù)4.194.0023.993.80193.793.60863.593.401883.383.203393.193.005152.992.806082.792.606

6、472.592.406092.392.205012.192.004941.991.804961.791.604861.591.404791.391.205221.191.005270.990.805240.790.604560.590.403550.390.202350.190.001240.010.20570.210.40170.410.602 潮位單位：米附錄2：風況統(tǒng)計資料 風向總次數(shù)最大風速m/s風向總次數(shù)最大風速m/sN46719.2S30911.2NNE52321.0SSW18414.0NE8816.2SW24916.3ENE778.4WSW11712.7E21817.5W1141

7、6.9ESE21414.1WNW18517.8SE22212.3NW16918.2SSE23217.3NNW36818.0第1章 陸域碼頭設(shè)計本設(shè)計采用的地形圖如圖4所示，其地質(zhì)情況為軟基，年回淤量（厘米/年）為10厘米/年。如圖所示，此地區(qū)陸域?qū)拸V，有天然的港灣且海岸線較長，水深適宜，足夠布置船舶回轉(zhuǎn)、制動、港內(nèi)航行、停泊作業(yè)、錨地和港池等水域。水域有一定的天然掩護，與陸地形成一個伸向陸地的港灣，十分適合建港。此外，該地區(qū)有小島可以作為防波堤的一部分,節(jié)省施工投入,較大的島嶼則可以作為碼頭的陸域,則考慮架橋?qū)⑤^大島嶼與陸地相連,形成交通網(wǎng),而且可以較好的為擴建留下更多的陸域水域面積.故擬在該

8、地區(qū)右側(cè)陸域建造順岸式碼頭。一、碼頭泊位數(shù)碼頭規(guī)模確定：根據(jù)JTJ211-99海港總平面設(shè)計規(guī)范：泊位能力伐估算泊位數(shù)，；式中：N：泊位數(shù) Q：碼頭年作業(yè)量（t），指通過碼頭裝卸的貨物噸數(shù)，根據(jù)設(shè)計吞吐量和操作過程確定； ：單個泊位的年通過能力(t).1.散貨碼頭有設(shè)計資料：雜貨合計進口（50%入庫、50%入場）出口（20%入庫、80%入場）適箱貨（占雜貨合計百分比）154649040%鐵路、公路各占50%單位雜貨碼頭泊位月通過能力萬噸3.4由上表可知，Q=154，Pt=取N=4注：由于未來二十年，雜貨吞吐量可能有成倍增長，預留1個泊位總共取5個泊位?？紤]到建港期間吞吐量增長，設(shè)計散貨碼頭5個

9、，另外增加3個泊位的預留用地共8個泊位。2.礦石碼頭有設(shè)計資料：礦石合計入場水水直?。ㄥ^地）10001000無皮帶機駁船 單位礦石碼頭泊位月通過能力萬噸40由上表可知，Q=1000，Pt=480取N=3設(shè)計礦石碼頭泊位3個。3.煤炭碼頭煤炭合計入場水水直?。ㄥ^地）404294110皮帶機駁船 單位煤炭碼頭泊位月通過能力萬噸19由上表可知，散貨船泊位有，Q=294，Pt=228取N=2設(shè)計煤炭碼頭散貨船泊位2個。4.駁船由上表可知，駁船泊位有，Q=110，Pt=228取N=1設(shè)計駁船泊位1個。5.鋼材碼頭本設(shè)計中沒有鋼材運進運出，故不做鋼材碼頭設(shè)計6.集裝箱碼頭由于設(shè)計吞吐量未給定，由題意按雜貨

10、中：適箱貨（占雜貨合計百分比40%），雜貨碼頭共5個泊位，故集裝箱占2個泊位。二、泊位長度和岸線總長根據(jù)設(shè)計資料所給船型資料，雜貨船為1萬噸級，礦石船為5萬噸級；根據(jù)JTJ211-99海港總平面設(shè)計規(guī)范附錄A，設(shè)計船型尺度及典型船舶尺度：船舶噸級DWT（t）設(shè)計船型尺度（m）總長L型寬B型深H滿載吃水T雜貨船 10000t1462213.18.7礦 石 50000t22332.317.912.8煤炭20000t16425.013.59.8駁 船1000t8512.34.3根據(jù)JTJ211-99海港總平面設(shè)計規(guī)范：端部泊位：中間泊位：富余長度d設(shè)計船長（m）4041858615015120020

11、1230230富余值d（m）581012151820222530本設(shè)計船型噸位為：雜貨船1萬噸，礦石船5萬噸,煤炭船2萬噸，駁船1000噸由上表可知：設(shè)計船長：L雜貨船=146m，L礦石散貨船=223m，L煤炭散貨船=164m， L駁船=85m富裕長度：d雜貨船=15m，d礦石散貨船=25m，d煤炭散貨船=20m， d駁船=10m1.雜貨專用碼頭：端部泊位： 中間泊位：雜貨專用碼頭總長=2×L端+3×L中=2×168.5+3×161=820m2. 礦石專用碼頭：端部泊位： 中間泊位：礦石專用碼頭總長=1×L端+2×L中=1×

12、260.5+2×248=756.5m3.駁船碼頭： 端部泊位： 駁船碼頭總長=1×L端=1×100=100m4.煤炭專用碼頭：端部泊位： 煤礦專用碼頭總長=2×L端=2×194=388m三、碼頭前沿高程1. 計算潮位累計頻率如下表：潮位間隔出現(xiàn)次數(shù)累積頻數(shù)累積頻率4.194.00220.02%3.993.8019210.25%3.793.60861071.29%3.593.401882953.56%3.383.203396347.65%3.193.00515114913.86%2.992.80608175721.20%2.792.6064724

13、0429.01%2.592.40609301336.35%2.392.20501351442.40%2.192.00494400848.36%1.991.80496450454.34%1.791.60486499060.21%1.591.40479546965.99%1.391.20522599172.29%1.191.00527651878.64%0.990.80524704284.97%0.790.60456749890.47%0.590.40355785394.75%0.390.20235808897.59%0.190.00124821299.08%0.010.2057826999.77

14、%0.210.4017828699.98%0.410.6028288100.00%由上圖可知：高潮累積頻率10%的潮位約為3.3米。最大潮高4.19米。根據(jù)JTJ211-99海港總平面設(shè)計規(guī)范對于開敞式碼頭：對于有掩護碼頭的前沿高程，按照兩種標準計算：（1）基本標準：碼頭前沿高程=設(shè)計高水位+超高值（取1.01.5m）。 =3.3+1. 5=4.8m（2）復核標準：碼頭前沿高程=極端高水位+超高值（取00.5m） =4.19+0.5 =4.69m上述兩種標準中按高值選取，所以碼頭前沿高程為4.8m；四碼頭前沿作業(yè)區(qū)設(shè)計根據(jù)規(guī)定，件雜貨碼頭生產(chǎn)縱深不宜小于250m，分別由以下三部分組成：（一）碼

15、頭前沿作業(yè)地帶，范圍為自碼頭前沿至前方庫（場），包括前沿通道及門機、貨物接卸操作場以及庫（場）前道路，其總寬度宜為4050m。碼頭前沿的裝卸船作業(yè)可選用門機或船上吊機，礦石碼頭選用斗輪式卸船機。布置門機時，這一寬度為1415m；（二）前方庫（場）區(qū)，包括庫（場）及鐵路（或公路）裝卸作業(yè)帶?？紤]到道路及引道的占用，前方庫（場）的長度一般為泊位長度減2030m，寬度取4060m，且在布置上盡可能與泊位對應；（三）礦石碼頭與件雜貨碼頭基本相同，庫（場）與生活、生產(chǎn)輔助區(qū)之間設(shè)置防護林。五、倉庫、堆場面積根據(jù)JTJ211-99海港總平面設(shè)計規(guī)范。件雜貨、散貨庫（場）所需容量按下式計算：；式中： E：庫

16、（場）所需容量（t）； ：年貨運量（t）； ：庫（場）不平衡系數(shù)； ： 貨物做大入庫（場）百分比（%）； ：庫（場）年營運天（d），為345d； ：堆場容積利用系數(shù)，對件雜貨取1.0；對散貨取0.70.9； ：貨物平均堆存期（d），可取715d，碼頭前方庫（場）不宜超過10d； ：月最大貨物堆存天（t.d）; :月平均貨物堆存噸天（t.d）;件雜貨庫（場）總面積： 式中： A：庫（場）總面積（）； q：單位有效面積的貨物堆存量（t/）； ：庫（場）總面積利用率；1.雜貨碼頭：設(shè)計按照50%入庫，50%放置在堆場a.倉庫面積 倉庫面積3.67萬平方米b.堆場面積 堆場面積1.14萬平方米2.礦石

17、碼頭堆場面積堆場面積5.02萬平方米3.煤炭碼頭：堆場面積4.51萬平方米第二章 水域航道和錨地設(shè)計一、錨地設(shè)計1.錨地規(guī)模,數(shù)量和水深：根據(jù)JTJ211-99海港總平面設(shè)計規(guī)范有：4.7.2對新建港口的錨地，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%相應推算。錨地的錨位數(shù)取決于同時系泊的船數(shù)，可根據(jù)排隊論的理論和數(shù)學模擬的方法推算?？砂聪率接嬎沐^位數(shù)：An=n-S式中，n在港船舶艘數(shù)（包括港內(nèi)和錨地）；S碼頭泊位數(shù)。取An=2本設(shè)計中規(guī)劃設(shè)計兩個錨地，分別供件雜貨、煤炭專用碼頭和礦石專用碼頭使用。錨地水深：錨地港外水深：h1=1.2*12.8+0.5=15.86m錨地港內(nèi)水深等

18、于碼頭前沿設(shè)計水深：15m。2.錨地半徑錨地采用單浮筒系泊單浮筒系泊水域的系泊半徑（圖6）可按下式計算：圖6單浮筒系泊水域尺度式中，R：單浮筒水域系泊半徑（m）；r：由潮差引起的浮筒水平偏位（m），每米潮差可按1m計算；l：系纜的水平投影長度（m），DWT10000t，取20m，10000tDWT30000t，取25m，DWT30000t可適當增大；e：船尾與水域邊界的富裕距離（m），取0.1L。本設(shè)計港內(nèi)采用單浮筒系泊，則：雜貨船錨地半徑：礦石散貨船錨地半徑：煤炭散貨船錨地半徑：3.錨地面積雜貨船錨地面積：S=3.14*184.12=10.65萬平方米礦石散貨船錨地面積：S=3.14*278

19、.82=24.42萬平方米煤炭散貨船錨地面積：S=3.14*208.92=13.72萬平方米二、航道設(shè)計1. 航道通航方式航道通航方式采用雙向航道方式設(shè)計。2.碼頭前沿水深（1）碼頭前沿水深：根據(jù)JTJ211-99海港總平面設(shè)計規(guī)范，碼頭前沿水深可用下式計算：式中： D:碼頭前沿設(shè)計水深（m）； T：設(shè)計船型滿載吃水（m）； ：龍骨下最下富余水深（m）； ：波浪富余深度（m），當計算結(jié)果為負值時，取=0； 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）； ：船舶因配載不均勻而增加的尾吃水（m）；油船和散貨船=0.15m，其他船舶考慮實載率的影響，=0； ：備淤深度（m）；

20、一般不小于0.4m滿載吃水T船舶噸級DWT（t）設(shè)計船型尺度（m）總長L型寬B型深H滿載吃水T雜貨船 10000t1462213.18.7礦 石 50000t22332.317.912.8煤炭20000t16425.013.59.8駁 船1000t8512.34.3取最大T=12.8m龍骨下最小富裕深度Z1海底地質(zhì)Z1（m）淤泥質(zhì)0.20含淤泥的砂、含粘土的砂和松砂土0.30含砂或含粘土的塊狀土0.40巖石土0.60因為該地區(qū)水底為淤泥質(zhì)土，故Z1取0.2由潮差表潮位間隔出現(xiàn)次數(shù)累積頻數(shù)累積頻率4.194.00220.02%3.993.8019210.25%3.793.60861071.29%

21、3.593.401882953.56%3.383.203396347.65%3.193.00515114913.86%2.992.80608175721.20%2.792.60647240429.01%2.592.40609301336.35%2.392.20501351442.40%2.192.00494400848.36%1.991.80496450454.34%1.791.60486499060.21%1.591.40479546965.99%1.391.20522599172.29%1.191.00527651878.64%0.990.80524704284.97%0.790.6045

22、6749890.47%0.590.40355785394.75%0.390.20235808897.59%0.190.00124821299.08%0.010.2057826999.77%0.210.4017828699.98%0.410.6028288100.00%可知H4%約為3.40由風玫瑰圖風向總次數(shù)最大風速m/s風向總次數(shù)最大風速m/sN46719.2S30911.2NNE52321.0SSW18414.0NE8816.2SW24916.3ENE778.4WSW11712.7E21817.5W11416.9ESE21414.1WNW18517.8SE22212.3NW16918.2S

23、SE23217.3NNW36818.0由風玫瑰圖可知，從頻率上來看，北風（N）和北北東風（NNE）在該選址占主導地位；從最大風速上來看，北風（N）、北北東風（NNE）和東風（E）的最大風速在該選址同樣占主導地位。由此推斷該地區(qū)波浪以順浪為主，K=0.3故，由于設(shè)計時只考慮最大船型滿載吃水，所以T=12.8（m），散貨船 =0.15（m），備淤富裕水深=0.45（m）Z2=KH4%-Z1=0.3*3.4-0.2=0.82D=T+Z1+Z2+Z3+Z4=11.2+0.2+0.82+0.15+0.4=12.57m水深14.42米，取14.5米。3.航道水深式中： D：航道設(shè)計水深 Z0：船舶航行時船

24、體下沉值 Z1：航行時龍骨下富裕水深 Z2：波浪富裕深度 Z3：船舶裝載縱傾富裕深度 Z4：備淤設(shè)計深度：龍骨下最小富余深度（m），按下表計算土質(zhì)類別DWT5005000DWT1000010000DWT5000050000DWT10000001000000DWT300000淤泥土0.20.20.30.40.4含淤泥沙、含粘土的沙、松沙0.30.30.40.50.6含沙或粘土的塊狀土0.40.40.50.60.6巖石土0.50.60.70.80.8：波浪富余深度（m）按下表計算0（180）10（170）20（160）30（150）40（140）50(130)60(120)70(110)80(10

25、0)90(90)Z/H4%0.240.320.380.420.440.460.480.490.500.52設(shè)計船型的船舶航速都為8kn取大值5萬噸級礦石船的航道：船舶航行時船體下沉值Z0=0.45航行時龍骨下富裕水深Z1=0.4波浪富裕深度Z2=0.42*3.38=1.42船舶裝載縱傾富裕深度Z3=0.15備淤設(shè)計深度Z4=0.45D=T+ Z0+Z1+Z2+Z3+Z4=12.8+0.45+0.4+1.42+0.15+0.4=15.67 m航道水深至少15.67米，取15.7米4.航道寬度a.航跡帶寬度：根據(jù)JTJ211-99海港總平面設(shè)計規(guī)范航跡帶寬度A按下式確定：式中：n：船舶漂移倍數(shù)，按

26、下表計算； ：風、流壓偏角()，按下表計算； L、B：分別為設(shè)計船長和設(shè)計船寬（m）。, 航跡帶寬度一般在（2.04.5）B的范圍內(nèi)。滿載船舶漂移倍數(shù)n和風、流壓偏角值風力橫風7級橫流V（m/s）V0.250.25V0.50.5V0.750.75V1.0n1.811.691.591.45()371014設(shè)計采用假設(shè)橫流V滿足0.5V0.75，取n=1.59，=10。取最大船型散貨船，B=32.3（m），L=223m。A=1.59(223sin10+32.3)=112.9mb.航道寬度W：根據(jù)JTJ211-99海港總平面設(shè)計規(guī)范雙向航道：W=2A+B+2C；單向航道：W=A+2C；船舶與航道底邊

27、間的富余寬度C船種雜貨船、集裝箱船散貨船油船或其他危險品船航速（kn）666666C（m）0.5B0.75B0.75BBB1.5B設(shè)計船型的航速都為8kn,C按最大值取B航道設(shè)計為雙向航道W=2A+B+2C=2*112.9+32.3+2*32.3=322.7米5.回轉(zhuǎn)水域根據(jù)JTJ211-99海港總平面設(shè)計規(guī)范有：回旋圓直徑使用范圍回旋圓直徑允許借碼頭或轉(zhuǎn)頭墩協(xié)助轉(zhuǎn)頭的水域1.5L有掩護水域，港作拖輪條件較好，可借岸標定位2.0L無掩護的開敞水域，或港作拖輪條件差2.5L受水流影響較大的河口港： 回旋橢圓水域?qū)挾龋ù怪彼鞣较颍?回旋橢圓水域長度（沿水流方向）（1.52.0）L（2.53.0）

28、L設(shè)計港口的回旋圓直徑：取2.0L進行計算：取最大船長223米對于5萬噸級散貨船=2.0×223=446m港口的陸域縱深: 我國沿海的件雜貨碼頭陸域縱深一般在200m400m之間 所以我取件雜貨碼頭陸域縱深為350m；散貨碼頭縱深根據(jù)經(jīng)驗取500m。第三章 防波堤和口門布置一、防波堤防波堤布置形式參照布置規(guī)劃圖（1）外堤的平面布置型式：采用島堤形式：島堤系筑堤海中，形同海島，專攔迎面襲來的波浪與漂沙。適用于海岸平直、水深足夠、風浪迎面而方向變化范圍不大的情況，對迎面有暗礁、小島等可以利用之港址為宜。（2）防波堤的口門布置：根據(jù)海港總平面設(shè)計規(guī)范(JTJ 211-99)中相關(guān)規(guī)定：4.

29、5.3 防波堤的布置，可根據(jù)自然條件和建設(shè)規(guī)模采用單堤、雙堤或多堤組成的形態(tài)和防護系統(tǒng)（圖9）。設(shè)計防波堤時，應對沿岸流及泥沙運動的強度進行詳細分析 ，避免堤后水域發(fā)生嚴重淤積或沖刷，必要時應通過模擬試驗驗證。圖9 防波堤布置的基本形式（a）單堤；（b）雙堤；（c）多堤4.5.47防波堤軸線的線形，宜采用直線、向海方向的平順凸曲線或折線。當必須布置成向海方向的凹曲線時，需要特別論證。同時，軸線位置應選擇地質(zhì)條件好、水深較淺的地方，有條件的可利用礁石、淺灘及島嶼等。防波堤的接岸點宜利用灣口岬角或海岸的突出部位。根據(jù)港口規(guī)劃與布置教材相關(guān)規(guī)定：口門的航道中心線應與強風向和強浪向夾角設(shè)置為30°