水運(yùn)工程規(guī)劃課件：第4章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)

1、第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)4.1 碼頭及其分類4.2 碼頭規(guī)模確定4.3 減少船舶在港時(shí)間的措施4.4 碼頭泊位尺度4.5 港口陸域高程4.6 海港碼頭平面布置4.7 河港碼頭平面布置1第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭及其分類4.1 碼頭及其分類 碼頭供船舶?？康乃そㄖ锛把b卸作業(yè)地帶的總和。 泊位船舶?？克加玫目臻g，具有三個(gè) 要素： 長度：占用的碼頭岸線長度 寬度：占用的水域?qū)挾?深度：停泊船舶需要的水深234050m2460m7m最大幅度3約20m210.57104524第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭及其分類 按貿(mào)易分類 內(nèi)貿(mào)碼頭：國內(nèi)貨物進(jìn)出口的換裝 外貿(mào)碼頭：外貿(mào)貨物進(jìn)出口的換裝5第

2、四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭及其分類 按用途分類 客運(yùn)碼頭：僅供旅客上下船的碼頭 貨運(yùn)碼頭：裝卸貨物的碼頭 客、貨兼用碼頭：即有旅客上下，也有貨物 裝卸的碼頭 工作船碼頭：供港口工作船舶?？康拇a頭6第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭及其分類 按貨種分類 件雜貨碼頭 集裝箱碼頭 油碼頭 干散貨碼頭：糧、煤、礦石等 漁碼頭7第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭及其分類 按平面布置型式分類 突堤式碼頭：碼頭岸線與自然岸線成較大角度或垂直 優(yōu)點(diǎn)：占岸線短，需建防波堤時(shí)，堤的長度短，便于管理 缺點(diǎn)：阻礙水流，占水域大 突堤式碼頭廣泛用于海港中8第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭及其分類青島港9大連港東西港區(qū)10第四章

3、 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭及其分類 順岸式碼頭：碼頭岸線與自然岸線基本平行 優(yōu)缺點(diǎn)與突堤式碼頭對應(yīng)，順岸式碼頭廣泛用于河港中111213上海外高橋港區(qū)14第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭及其分類 挖入式碼頭：碼頭港池在向岸的陸地一側(cè)開挖而成 以往多用于河港或河口港，60年代以來也見于海港 小河船集疏，但不占深水岸線，海船運(yùn)輸。15第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭及其分類16第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭及其分類漢堡港17第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭及其分類日本鹿島工業(yè)港外 海18第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭及其分類 島式碼頭：碼頭遠(yuǎn)離岸邊，與岸邊無陸域連接 一般用于開敞式的油碼頭，以解決油輪的吃

4、水問題，輸油管埋在水底19第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭及其分類棧橋式碼頭：碼頭遠(yuǎn)離岸邊，與岸邊用棧橋連接 一般用于開敞式的油、礦石碼頭，以解決吃水問題曹妃甸礦石碼頭一期工程 20第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭及其分類曹妃甸30萬噸原油碼頭工程 21第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭及其分類大連30萬噸級原油碼頭工程22第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭及其分類 堤內(nèi)式布置：沿防波堤內(nèi)側(cè)布置碼頭 一般可節(jié)省投資，尤其是斜坡式防波堤更為明顯連云港港23244.2 碼頭規(guī)模確定碼頭規(guī)模決定了港口規(guī)模，港口規(guī)模一般包括：第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭規(guī)模確定碼頭建筑物長度(各類泊位的數(shù)量)；水域面積(調(diào)頭水

5、域、航道、港池、錨地等)；防波堤長度；倉庫、堆場、停車場等面積；辦公樓、機(jī)修間、機(jī)械庫等生產(chǎn)輔助建筑物規(guī)模；鐵路、道路的數(shù)量和等級；港區(qū)供水、供電、供油等；生活輔助設(shè)施規(guī)模；.25 碼頭是港口營運(yùn)的中心，港口其它設(shè)施必須與碼頭相適應(yīng)，也就是說，港口規(guī)模取決于碼頭規(guī)模即各類泊位數(shù)的多少。第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭規(guī)模確定26影響泊位數(shù) S 的主要因素港口吞吐量Q （ 旅客、貨物）船型及其周轉(zhuǎn)量裝卸效率的高低確定港口規(guī)模主要解決泊位的大小和多少兩方面的問題 泊位的大小來港船型 泊位的多少吞吐量、船舶數(shù)量、裝卸效率等第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭規(guī)模確定27船型預(yù)測 來港船舶不可能一樣大，以多大

6、的船作為設(shè)計(jì)依據(jù)是一個(gè)復(fù)雜的問題，它與技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平和速度、國際貿(mào)易、乃至政治形勢都有關(guān)系。第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭規(guī)模確定28第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭規(guī)模確定船舶種類參考噸位遠(yuǎn)洋沿海、近洋普通雜貨船1.5萬4萬噸級5千1萬噸級集裝箱船500011000TEU15004000TEU原油船25萬30萬噸級5萬、12萬15萬噸級液體化工、成品油6萬8萬噸級3千3萬噸級礦石船15萬30萬噸級5萬7萬噸級糧食船8萬12萬噸級3萬噸級煤船10萬20萬噸級3萬（卸）、10萬噸級（裝）29港口泊位數(shù)估算 現(xiàn)行規(guī)范建議粗略地用下式估計(jì)港口的泊位數(shù) S ：Q 港口吞吐量P 泊位通過能力第四章

7、碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭規(guī)模確定30 泊位系數(shù)1.21.5； t 船舶平均占泊時(shí)間（日/艘）；N 考慮時(shí)段的天數(shù)； 船舶平均裝卸量（噸/艘）。第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭規(guī)模確定31泊位數(shù)優(yōu)化 S 太多港口設(shè)施經(jīng)常出現(xiàn)閑置，造成投資浪費(fèi) S 太少許多船舶、旅客排長隊(duì)等待，給船、客帶來損失 港口泊位數(shù)優(yōu)化：考慮港、船、客貨各方面的因素，使得客貨在港口轉(zhuǎn)運(yùn)的總費(fèi)用最省。 第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭規(guī)模確定32S優(yōu)應(yīng)滿足的條件(只考慮港、船因素) 以cb表示每泊位每天的營運(yùn)費(fèi)用（元/泊日） cs 表示每船在港一天所需費(fèi)用（元/艘日） 在時(shí)段N天內(nèi)船舶總費(fèi)用為（港口有S個(gè)泊位） 第四章 碼頭及碼頭

8、平面設(shè)計(jì)碼頭規(guī)模確定港口有 S 個(gè)泊位時(shí)平均在港口的船舶數(shù)33泊位數(shù) S 不同就導(dǎo)致 Cs 的變化，泊位數(shù)優(yōu)化就是取 S 值使得 Cs 最小，即將 Cs 的表達(dá)式代入整理得 S優(yōu)應(yīng)滿足的條件為：方法：調(diào)整 S 值使上式得到滿足試算關(guān)鍵：給定 S 后如何計(jì)算平均在港船舶數(shù)第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭規(guī)模確定34有關(guān)泊位參數(shù)的概率表達(dá) 設(shè)：S 港口泊位數(shù) Pn有 n 艘船在港口的概率 FnN 天內(nèi)有 n 艘船在港的天數(shù)，F(xiàn)n=NPn第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭規(guī)模確定35 泊位利用率(D,0)s (D,0)s就是泊位利用的天數(shù)與泊位總天數(shù)的比值。 設(shè)有n艘船在港則： nS 時(shí)，泊位利用的天數(shù)即

9、為船天數(shù) n Fn,有空泊位,無船待泊 nS 時(shí)，泊位全部被占用，泊位利用天數(shù)為S Fn，有船待泊第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭規(guī)模確定36第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭規(guī)模確定37 平均裝卸船數(shù) 平均等待船數(shù)第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭規(guī)模確定38 港口吞吐量 Q 設(shè)：平均一個(gè)泊位的日裝卸量為 R(噸/泊日） Q =R s 泊位被利用的天數(shù) 不難看出以上各量有如下關(guān)系：注意到(D, 0)s1恒成立，得港口最少泊位數(shù)為：第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭規(guī)模確定39排隊(duì)理論的應(yīng)用(先介紹M/M/S/ 排隊(duì)模型的結(jié)果)M/M/S/ 排隊(duì)條件： 第一，船舶按泊松流到達(dá)港口； 第二，船在港裝卸占泊時(shí)間

10、服從負(fù)指數(shù)分布； 第三，船一到港，只要有空閑泊位就必須?？浚坏玫却囟ú次?，并按先到先靠的原則進(jìn)行排隊(duì)，不得插隊(duì)； 第四，當(dāng)船舶足夠多時(shí)，不論排隊(duì)多長，船舶不得中途離港。第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭規(guī)模確定40有了Pn,s 就很容易求得 在上述公式的推導(dǎo)過程中利用了級數(shù)求和公式因此在計(jì)算中必須保證 S a 的條件。第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭規(guī)模確定41 船舶的平均等待時(shí)間是人們極為關(guān)注的港口參數(shù)，可根據(jù)平均等待的船舶數(shù)求得。第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭規(guī)模確定42第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭規(guī)模確定43第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭規(guī)模確定其它排隊(duì)模型M/E2/S/ 排隊(duì)模型 船舶

11、到港為泊松分布 占泊時(shí)間為二階愛爾蘭分布E2/E2/S/ 排隊(duì)模型 船舶到港和占泊時(shí)間為二階愛爾蘭分布注意：各排隊(duì)模型的差別很大，選取的模型必須符合港口實(shí)際。44第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)減少船舶在港時(shí)間4.3 減少船舶在港時(shí)間的措施 泊位組 把可以統(tǒng)一進(jìn)行裝卸的一些泊位組織在一起統(tǒng)一調(diào)度管理，稱為泊位組。45第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)減少船舶在港時(shí)間例：設(shè)某港有相同的兩個(gè)區(qū)，A、B，各有4個(gè)泊位，裝卸能力為=0.25艘/泊-天（Tb=4天），每區(qū)的船舶平均到港率 =0.7艘/日，用M/M/S模型計(jì)算時(shí)有： 兩區(qū)獨(dú)立： =0.7，S=4， Tb =4， (D,0)S = /S=0.7， TW

12、/ Tb =0.357 TW =1.428天兩區(qū)合并： =1.4，S=8， Tb =4， (D,0)S = /S=0.7， TW / Tb =0.113 TW =0.452天46第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)減少船舶在港時(shí)間 提高裝卸效率 增加港口裝卸設(shè)備，提高泊位裝卸效率可有效地減少船舶的在港時(shí)間。47 例：設(shè)某港口原有泊位S=2， =0.35艘/天， Tb =1/= 4天，根據(jù)計(jì)算： TW =3.844天，與Tb 接近，這是船方難以接受的，也是不合理的。為改善這種狀態(tài)，提出以下兩方案比選。 增建2個(gè)泊位，裝卸能力不變（泊位數(shù)增加一倍） 改進(jìn)裝卸工藝，裝卸能力提高一倍， Tb =2天用M/M/S

13、模型計(jì)算： 增建泊位： = 0.35，S = 4， Tb = 4， (D,0)S = /S=0.35， TW =0.092 T在港 =4.092天 提高效率： = 0.35，S= 2， Tb =2， (D,0)S = /S=0.35， TW =0.28 T在港 =2.28天48第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)減少船舶在港時(shí)間 速遣 速遣是將幾個(gè)泊位的設(shè)備集中使用，使某些船只迅速離港的調(diào)度方式，例如：港口有兩個(gè)泊位，剛巧兩艘船同時(shí)到達(dá)船舶1船舶2兩艘船同時(shí)作業(yè)(Tb=4天)船舶1船舶2兩艘船分別作業(yè)，裝卸設(shè)備集中使用(Tb=2天)兩艘船都在4天后離港有一艘船在2天后離港，并且未增加另一艘船的在港時(shí)間4

14、94.4 碼頭泊位尺度 碼頭泊位三要素：長、寬、深第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭泊位尺度 泊位長度L L=設(shè)計(jì)船型長度 Lc+適當(dāng)?shù)母辉Ａ?04.4.1 多用途雜貨碼頭、件雜貨碼頭1特點(diǎn)：即能裝卸件雜貨，又能裝卸集裝箱，有時(shí)還裝卸散貨。 是從件雜貨碼頭逐步轉(zhuǎn)化成專業(yè)集裝箱碼頭的過渡性碼頭。51522設(shè)計(jì)理由 目前的件雜貨船一般都能裝運(yùn)集裝箱如：1.5萬噸級普通雜貨船，能裝80100TEU 1.5萬噸級多用途雜貨船，能裝200300TEU 5000噸級半集裝箱船，能裝130TEU 1.5萬噸級半集裝箱船，能裝500TEU 因此在規(guī)劃設(shè)計(jì)件雜貨碼頭時(shí)，均需考慮接受集裝箱的可能性，逐步成為多用途碼頭

15、，當(dāng)集裝箱運(yùn)量達(dá)3萬TEU/年后改為集裝箱專用泊位。533平面布置 裝卸工藝與平面布置界于雜貨碼頭與集裝箱碼頭之間，需注意的是：縱深大，兩種貨物的作業(yè)避免相互干擾。裝卸機(jī)械需要考慮其多用途的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 54青島前灣一期多用途平面布置圖55件雜貨、散貨庫場總面積倉庫堆場面積 計(jì)算方法根據(jù)貨種、堆高、庫場地面強(qiáng)度等確定：式中：A 庫場總面積(m2) q 單位有效面積的貨物堆存量(t/m2) Kk 庫場總面積利用率（堆場7080%，倉庫6070%） E 庫場所需容量(t)，按下式計(jì)算第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭規(guī)模確定56第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭規(guī)模確定57 其中： Q 年貨運(yùn)量(t)

16、Kr 貨物最大入庫場百分比(%) Ty k 庫場年?duì)I運(yùn)天數(shù)(d) td c 貨物平均堆存期(d) （ 可取715天，前方庫場不宜超過10天） Hmax 月最大貨物堆存噸天(td) H 月平均貨物堆存噸天(td)第四章 碼頭及碼頭平面設(shè)計(jì)碼頭規(guī)模確定58件雜貸碼頭機(jī)械設(shè)備組合表序號項(xiàng)目卸船作業(yè)線種類叉車牽引平板車-輪胎吊牽引平板車-叉車汽車-輪胎吊1裝卸船機(jī)械門機(jī)+船吊門機(jī)+船吊門機(jī)+船吊門機(jī)+船吊2操作過程船前方庫場船后方庫場船后方庫場船后方庫場3水平運(yùn)輸距離150m150m150m350m4機(jī)械配備及臺數(shù)叉車:2臺輪胎吊:1臺牽引車:12臺平板車:39臺叉車:1臺牽引車:12臺平板車:39臺

17、汽車:2輛輪胎吊:1臺594.4.2 集裝箱碼頭1設(shè)計(jì)條件與標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)量：集裝箱碼頭吞吐能力很大，一般可達(dá)10萬TEU/年。當(dāng)年運(yùn)量在3萬TEU/年以上時(shí)才可考慮建專業(yè)泊位。箱數(shù)由貨運(yùn)量和平均每箱重量計(jì)算。設(shè)計(jì)時(shí)每箱平均裝貨10t左右為宜，我國上海港統(tǒng)計(jì)資料為89t/箱。船型：以第二代為宜，3萬噸級，1500TEU，吃水11.5m，兼顧第三代甚至第四代。60空箱運(yùn)輸：規(guī)劃中必須考慮空箱的運(yùn)輸，它占船空間，占堆場面積等。世界上集裝箱運(yùn)輸?shù)钠骄障渎?0%左右。我國上海港達(dá)30%以上。在港拆裝箱量：目前多數(shù)集裝箱碼頭的集裝箱運(yùn)輸即有“門到門”和“港到港”，我國以后者為主，因此在港拆裝量很大，其比值問題

18、目前尚有爭議，有人認(rèn)為隨著陸上集裝箱運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，在港拆裝比例會逐漸減少。從目前來看，至少應(yīng)在3040%以上。61泊位利用率：集裝箱碼頭通過能力大，(D,O)s應(yīng)適當(dāng)降低，S =1 0.3為宜，S =2時(shí)也不宜超過0.5。62636465營口6667686970712平面布置前方作業(yè)區(qū)40m (7080m)堆場的最小面積為： S min=n minS72拆裝箱庫73拆裝箱庫 倉庫面積由拆裝箱量確定，一般每個(gè)泊位應(yīng)有500010000m2 倉庫形狀一般為矩形長條，布置時(shí)應(yīng)注意：門口足夠多，進(jìn)出方便；與后方（腹地）聯(lián)系方便；避免與其它作業(yè)干擾，一般布置在后方角落 另外，倉庫內(nèi)通風(fēng)條件，照明條件要好?？v深從碼頭前沿到作業(yè)區(qū)后方界線在350400m較為理想。744.4.3 油碼頭 特點(diǎn)：不需要裝卸設(shè)備，船舶自帶貨油泵，管道輸送；船舶吃水深，常為外海開敞式；安全、環(huán)保是重點(diǎn)。平面布置： 船舶的系泊方式：單點(diǎn)系泊