單向航道實(shí)現(xiàn)雙向通航研究課件

1、單向航道實(shí)現(xiàn)雙向通航研究航海模擬器教研室張錫海第1頁(yè)，共16頁(yè)。研究的目的與意義單向航道港口隨著船舶到港量的增加，由于航道的限制，使得船舶在錨地、泊位滯留情況嚴(yán)重。船舶進(jìn)出港占用很多時(shí)間，導(dǎo)致了港口泊位、門(mén)機(jī)空閑等船的現(xiàn)象嚴(yán)重，泊位利用率不高，極大的影響了港口正常生產(chǎn)作業(yè)，使航道成為港口發(fā)展的瓶頸。利用技術(shù)規(guī)范進(jìn)行理論計(jì)算，使單向航道在不改變現(xiàn)有航道工程和導(dǎo)助航設(shè)施布置前提下，實(shí)現(xiàn)雙向通航，既節(jié)省了國(guó)家和企業(yè)建設(shè)資金，又提高了港口營(yíng)運(yùn)能力，解決了較大現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，提高整個(gè)社會(huì)效益。第2頁(yè)，共16頁(yè)。研究的內(nèi)容依據(jù)理論計(jì)算確定單向航道實(shí)現(xiàn)雙向通航的可能性；通過(guò)航海模擬器實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其可行性；預(yù)評(píng)價(jià)實(shí)施風(fēng)

2、險(xiǎn)；制定有效的監(jiān)管措施和應(yīng)急保障預(yù)案；實(shí)施效果評(píng)估機(jī)制不斷完善監(jiān)管措施和應(yīng)急保障預(yù)案，以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有航道對(duì)部分船舶有條件的實(shí)施雙向通航措施，節(jié)省港口建設(shè)資金，提高航道利用率，全面提升港口總體運(yùn)營(yíng)效益和港口功能。第3頁(yè)，共16頁(yè)。研究的總體思路研究的關(guān)鍵在于不改變現(xiàn)有航道工程和導(dǎo)助航實(shí)施布置的情況下，利用港口現(xiàn)有建設(shè)基礎(chǔ)和船舶監(jiān)管手段，實(shí)現(xiàn)雙向通航，并保證航行安全。主要思路是首先按照現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算利用現(xiàn)有航道水深、寬度、邊坡等資源來(lái)實(shí)施雙向通航的理論可能性。其次根據(jù)來(lái)港船舶的特點(diǎn)確定雙向通航船舶的適用范圍，利用航海模擬器技術(shù)針對(duì)不同風(fēng)流條件、船速等情況進(jìn)行多次不同噸位間的雙向通航模擬試驗(yàn)，以

3、驗(yàn)證其理論可行性，并預(yù)先評(píng)價(jià)其實(shí)施的風(fēng)險(xiǎn)性。在實(shí)施應(yīng)用階段，制定有效的監(jiān)管措施和應(yīng)急保障預(yù)案。第4頁(yè)，共16頁(yè)。航道的有效寬度根據(jù)海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定： 單向航道：W = A + 2C 雙向航道：W = 2A + b + 2C 其中：A航跡帶的寬度； b船舶富裕寬度； C船舶與航道底邊間的富裕寬度。第5頁(yè)，共16頁(yè)。航道的有效寬度在不同風(fēng)流條件下，航跡帶寬度A計(jì)算如下： A = n（L sin + B） 式中：n船舶漂移倍數(shù)，可查表求得數(shù)值； 風(fēng)流壓偏角 ，可查表求得數(shù)值； L船長(zhǎng)（m）； B船寬（m）。第6頁(yè)，共16頁(yè)。以京唐港為例論證 京唐港現(xiàn)有航道為7萬(wàn)噸級(jí)單向航道，全長(zhǎng)9350m，底

4、寬180m，底標(biāo)高-15m，航道邊坡比為1：5，底質(zhì)為沙質(zhì)。于2006年10月建成投產(chǎn)使用。 根據(jù)港區(qū)實(shí)際統(tǒng)計(jì)：2006年、2007年來(lái)港船舶中1萬(wàn)噸級(jí)以下船舶數(shù)量為2511艘和2944艘，分別占各自全年來(lái)港總數(shù)的69.6%和69%。 這些船舶占用航道時(shí)間與大噸位船舶在航道航行時(shí)間差不多，使得航道水域不能充分利用，浪費(fèi)了資源。 第7頁(yè)，共16頁(yè)。以京唐港為例論證 據(jù)統(tǒng)計(jì)，單向通航時(shí)日平均進(jìn)出港船舶為29.8艘，平均進(jìn)出港時(shí)間為48.3min。 按照目前進(jìn)出港船舶用時(shí)計(jì)算，進(jìn)出港船舶密度已經(jīng)處于滿負(fù)荷狀態(tài)，沒(méi)有再提升的空間，這對(duì)于正在高速發(fā)展的京唐港來(lái)說(shuō)，將受到非常大的限制。 單向航道的通航能力

5、不足，導(dǎo)致船舶在錨地、泊位滯留情況嚴(yán)重，港口泊位、門(mén)機(jī)空閑等船現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，極大的影響了港口正常生產(chǎn)作業(yè)。 第8頁(yè)，共16頁(yè)。以京唐港為例論證 雙向航道：W = 2A + b + 2C A = n（L sin + B） 上述公式為兩船船型和大小相同情況下雙向通航的計(jì)算方法，考慮到京唐港到港船舶的實(shí)際情況，我們將大船取散貨船型，小船分別取京唐港通航數(shù)量較大的散貨船和雜貨船兩種船型。 第9頁(yè)，共16頁(yè)。 京唐港7萬(wàn)噸級(jí)航道原設(shè)計(jì)為單向航道，當(dāng)采用雙向通航時(shí)，航道寬度和航跡帶推算如下： W = A1 + C1 + b + A2 + C2 A1 = n（L1 sin + B1） A2 = n（L2 s

6、in + B2） 上述公式中，下標(biāo)“1”表示大船，下標(biāo)“2”表示小船， b按照大船設(shè)計(jì)船寬取值。船舶漂移倍數(shù)n，查表本港取1.69；風(fēng)流壓偏角 ，查表本港取7； 采取雙向通航后，由于小船吃水較小，故可利用航道邊坡來(lái)增加航道可航寬度。 第10頁(yè)，共16頁(yè)。推導(dǎo)出小船船寬計(jì)算公式： A2 + C2 B2 = n (L2 sin/B2 +1) + C2/B2 該式右端雖然含有未知量B2，但長(zhǎng)寬比L2/B2作為已知數(shù)輸入， C2/B2 也是已知數(shù)，在海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范中查?。ɡ?.5、0.75、1.0等）。第11頁(yè)，共16頁(yè)。A2 + C2 可以根據(jù)航道通航水深、兩船吃水、富余水深等參數(shù)求出。 通航

7、水深： D0=DC + Tide 式中：DC為航道海圖水深（本港取15m）；Tide為乘潮2小時(shí)90%保證率的潮高1.21m。然后可以得到小船的船長(zhǎng)： L2 = B2 (L2/B2) 第12頁(yè)，共16頁(yè)。 WS1=5 X (D0-T1-UKC1) 則 W1=(b+A1+C1)-WS1 W2=W- W1=180- W1小船一側(cè)航道可利用邊坡寬度為： WS2=5 X (D0-T2-UKC2)至此得到： A2 + C2 =W2+WS2富余水深UKC1和UKC2均按照各自吃水的10%取值。對(duì)于京唐港7萬(wàn)噸級(jí)航道（有效寬度180m），如果大船為5萬(wàn)噸級(jí)及以下，利用航道邊坡以擴(kuò)大航道可航寬度： 第13頁(yè)，

8、共16頁(yè)。以京唐港為例論證計(jì)算時(shí)的步驟：1.首先選定大船噸級(jí)，按7萬(wàn)、5萬(wàn)、3.5萬(wàn)和2萬(wàn)噸級(jí)散貨船四種情況計(jì)算，在規(guī)范附錄中查出其設(shè)計(jì)船長(zhǎng)L1、船寬B1和載重吃水T1的大??；2.大船按重載狀態(tài)計(jì)，分別算出大船的航跡帶寬度A1及其與航道底邊的富余寬度C1；3.預(yù)先估計(jì)小船吃水T1，然后計(jì)算小船的航跡帶寬度及其與底邊的富余寬度和A2 + C2 ；4.計(jì)算小船船寬B2，再計(jì)算出小船船長(zhǎng)L1；5.如果預(yù)估小船吃水T2不合理，則重新選擇小船吃水T2，重復(fù)步驟3和步驟4，直到合理為止；6.查規(guī)范附錄，確定小船噸位。7.根據(jù)上述計(jì)算步驟，編制計(jì)算機(jī)程序。第14頁(yè)，共16頁(yè)。以京唐港為例論證通過(guò)計(jì)算得出：理

9、論上在京唐港航道利用航道邊坡情況下，2萬(wàn)噸級(jí)散貨船在風(fēng)、流壓偏角不超過(guò)7時(shí)，可以與2萬(wàn)及以下散貨船或雜貨船、集裝箱船實(shí)施雙向通航且風(fēng)險(xiǎn)較小。在理論計(jì)算的基礎(chǔ)上，充分考慮當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件、航道情況、通航環(huán)境、船舶載貨等情況，利用大型船舶操縱模擬器進(jìn)行多次不同噸級(jí)船舶間的實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證雙向通航理論在不同情況下的通航風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在各種條件下，2萬(wàn)噸級(jí)船舶與2萬(wàn)噸級(jí)以下船舶雙向通航時(shí)風(fēng)險(xiǎn)較小，在流速1kn，風(fēng)力6級(jí)，船速不超過(guò)8kn情況下，只要駕引人員謹(jǐn)慎操縱，基本可以安全進(jìn)行。第15頁(yè)，共16頁(yè)。以京唐港為例論證實(shí)踐應(yīng)用中的成效： 2008年，京唐港單向航道實(shí)施雙向通航后，船舶日進(jìn)出量由29.8艘次提升到39.9艘次，船舶進(jìn)出港效率提高33.9%，進(jìn)出港船舶中68%實(shí)現(xiàn)了雙向通航，沒(méi)有發(fā)生任何安全事故。