港口水域及外堤布置培訓(xùn)講義（63配圖豐富）

第五章港港口水域及外外堤布置5.1港口水深5.2港內(nèi)水域5.3港口航道、錨錨地5.4港內(nèi)泊穩(wěn)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)及波況估算算5.5防波堤布置5.6港口導(dǎo)航第五章港港口水域布置置——港內(nèi)水域5.1港口水深確定泊位底標(biāo)標(biāo)高時(shí)采用設(shè)設(shè)計(jì)低水位，，但在確定航航行水域底標(biāo)標(biāo)高時(shí)可以不不按低水位考考慮，按某一一乘潮水位確確定。原因就就是船舶可以以乘潮水位較較高時(shí)航行。。只只要在在T時(shí)段內(nèi)保證船船舶能安全靠靠離岸即可。。第五章港港口水域布置置——港內(nèi)水域富裕水深的構(gòu)構(gòu)成和決定條條件：（1）船舶航行或或停泊不致觸觸底所需的富富裕水深（2）減少船舶操操縱困難所需需的富裕水深深第五章港港口水域布置置——港口水深二、碼頭前沿沿水深因船舶在碼頭頭前航速很小小，不存因船船舶航行而增增加船舶吃水的現(xiàn)現(xiàn)象式中：D—碼頭前沿設(shè)計(jì)計(jì)水深T—設(shè)計(jì)船型滿載載吃水Z1—龍骨下最小富富裕深度Z2—波浪富裕深度度Z3—船舶因配載不不均勻而增加加的尾吃水Z4—備淤深度第五章港港口水域布置置——港口水深龍骨下最小富富裕深度第五章港港口水域布置置三、航道水深深其中Z0是船舶航行時(shí)時(shí)船體下沉增增加的富裕水水深，與船舶舶的大小和航航行速度有關(guān)關(guān)，參閱教材材78頁(yè)圖5-3。停泊水域水底底高程=設(shè)計(jì)低水位-泊位水深航行水域水底底高程=航行水位-航行水深航行水位的確確定是港口工工程界極為關(guān)關(guān)注的問(wèn)題，，通?？筛鶕?jù)據(jù)港口的船流流密度確定每每天需要的航航行時(shí)間，再再?gòu)某蔽粴v時(shí)時(shí)曲線上確定定航行水位——乘潮水位。第五章港港口水域布置置——港口水深確定乘潮水位位——保證船舶安全全進(jìn)出港口；；盡量減少投投資例：我國(guó)北方某港港口，航道長(zhǎng)長(zhǎng)3.5km，每天平均有有一艘船進(jìn)港港，設(shè)計(jì)中航航行水位取用用4小時(shí)的潮位3.09m。實(shí)際上，設(shè)船船舶航速4節(jié)，在航道內(nèi)內(nèi)的航行時(shí)間間為：T=3.5/（1.852*4）=0.47(h)第五章港港口水域布置置——港口水深平均每天只有有一出一進(jìn)，，間隔0.5h，則每天總的的航行時(shí)間為為：t=0.5+2(安全系數(shù))T2=2.4（h）即3小時(shí)的乘乘潮水位位已完全全可以滿滿足要求求，設(shè)計(jì)計(jì)中取4小時(shí)的潮潮位就過(guò)過(guò)于保守守。若若取3小時(shí)的潮潮位3.37m，差0.28m，挖泥量量差26萬(wàn)m3。第五章港港口口水域布布置——港內(nèi)水域域5.2港內(nèi)水域域港池：長(zhǎng)度：與與泊位適適應(yīng)寬度：保保證船舶舶方便地地靠離碼碼頭，與與突堤的的泊位數(shù)數(shù)有關(guān)對(duì)于連續(xù)續(xù)布置3個(gè)泊位的的港池，，港池寬寬度可取取為：拖輪幫助助不掉頭頭——≥1.0船長(zhǎng)船舶自航航不掉頭頭——≥2.0船長(zhǎng)拖輪幫助助掉頭——≥1.5船長(zhǎng)第五章港港口口水域布布置——港內(nèi)水域域船舶掣動(dòng)動(dòng)水域?qū)?duì)有防波波堤的港港口，為為了保證證船舶進(jìn)進(jìn)港后掣掣動(dòng)，不不致發(fā)生生事故，，從防波波堤口門(mén)門(mén)至建筑筑物（沿沿航向））之間要要有足夠夠的距離離，為掣掣動(dòng)水域域，長(zhǎng)度度L≥3～4LC，一般為為直線，，困難時(shí)時(shí)可設(shè)在在R≥3～4LC的曲線上上。第五章港港口口水域布布置——港內(nèi)水域域回旋水域域供船調(diào)頭頭的水域域，一般般為一個(gè)個(gè)圓域。。有掩掩護(hù)時(shí)回回旋水域域直徑D為：雙拖輪幫幫助——D=1.5LC一拖輪幫幫助——D=2LC自航調(diào)頭頭——D=3LC掩護(hù)條件件差的港港口D適當(dāng)加大大。河港調(diào)頭頭區(qū)垂直直水流方方向的寬寬度應(yīng)滿滿足上述述要求。。洋山港區(qū)區(qū)航道總總平面布布置一、進(jìn)出出港航道道1.航道軸線線風(fēng)風(fēng)對(duì)船體體的作用用力在前前已述，，布置航航道軸線線時(shí)應(yīng)充充分考慮慮風(fēng)的影影響，另另外還應(yīng)應(yīng)考慮：：水水深的影影響——淺水中航航行，舵舵向靈敏敏底低岸岸邊邊的影響響——沿岸邊航航行，船船有向岸岸偏向的的趨勢(shì)第五章港港口口水域布布置——航道、錨錨地5.3港口航道道、錨地地第五章港港口口水域布布置——航道、錨錨地進(jìn)行航道道布置時(shí)時(shí)應(yīng)遵循循以下原原則：①①避避免船船體受較較大的橫橫風(fēng)作用用②②航道道應(yīng)盡量量順直，，避免““S”形布置③③在在防波波堤口門(mén)門(mén)外應(yīng)設(shè)設(shè)不小于于掣動(dòng)距距離的直直線段④④充充分考考慮泥沙沙運(yùn)動(dòng)情情況，避避免嚴(yán)重重的航道道淤積2、航道寬寬度①單船航跡跡帶寬度度船在水中中航行受受到各種種因素的的影響，，不可能能直線運(yùn)運(yùn)行，總總有一些些偏向，，稱(chēng)為““蛇形運(yùn)運(yùn)動(dòng)”。。A=n(Lsinγ+B)n——船舶漂移移倍數(shù)γ—風(fēng)、流壓壓偏角船舶偏航航和漂移移運(yùn)動(dòng)力力學(xué)分析析船舶在具具有風(fēng)浪浪流的海海域中航航行時(shí)，，將受下下列因素素的影響響：（1）由于船船舶加速速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)產(chǎn)生的慣慣性力和和慣性矩矩；（2）船殼外外側(cè)水動(dòng)動(dòng)力壓力力；（3）舵力；；（4）風(fēng)壓力力；（5）流壓力力；（6）波浪壓壓力；（7）航道兩兩側(cè)的岸岸吸力；；（8）錯(cuò)船時(shí)時(shí)的船吸吸力；（9）航速影影響的下下座力；；（10）螺旋槳槳產(chǎn)生的的縱向水水平推進(jìn)進(jìn)力和橫橫向推進(jìn)進(jìn)力。設(shè)計(jì)低水水位各類(lèi)土土質(zhì)質(zhì)航道道邊邊坡坡坡度度船舶與航航道底邊邊線間的的富余寬寬度C是指船舶舶在航道道中以蛇蛇形航跡跡前進(jìn)時(shí)時(shí)，航跡跡帶外側(cè)側(cè)與邊坡坡底邊線線的最小小安全距距離。C與航道水水深、寬寬度、斷斷面形狀狀；船舶舶性能、、航速；；水文氣氣象條件件和地質(zhì)質(zhì)條件等等因素都都有密切切的關(guān)系系。通常常一般規(guī)規(guī)律是，，航道越越寬或水水深越淺淺C值越大；；航道兩兩側(cè)岸灘灘水深越越淺C值越大；；航道底底質(zhì)越硬硬或回淤淤?lài)?yán)重時(shí)時(shí)C越大。不不同專(zhuān)業(yè)業(yè)船舶通通航的航航道C不同，一一般LPG、LNG和油輪等等危險(xiǎn)品品船C＞散貨船船C＞雜貨船船或集裝裝箱船C，其范圍圍為0.5B≤C≤1.5B。船舶與航航道底邊邊間的富富余寬度度C②航道寬度度WW取值除了了A外，兩側(cè)側(cè)還留有有富裕C，雙向航航道兩道道間留有有安全距距離b取一倍船船寬。比比較較標(biāo)準(zhǔn)的的航道寬寬度為：：?jiǎn)蜗騑=5BC，雙向W=8BC。第五章港港口口水域布布置——航道、錨錨地③航道轉(zhuǎn)彎彎航航道轉(zhuǎn)率率是不可可避免的的，設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)注意意轉(zhuǎn)向角角盡量小，，轉(zhuǎn)彎半半徑R盡量大。。R的取值與與，LC，以及風(fēng)、、流等因因素有關(guān)關(guān)，一般般彎道上上控制在7-9節(jié)，并不不受橫風(fēng)風(fēng)（浪））、橫流流，這時(shí)時(shí)可參考考下列數(shù)數(shù)值，10≤30，R=（3~5）L；30，R=（5~10）L。第五章港港口水域布置置——航道、錨地凹岸切角法圖圖梯形連接，凹凹岸折線切割割法（虛線表示需需要加寬時(shí)的的作法）3、單雙向航道道的選取依據(jù)據(jù)

單雙自航航道的選擇根根據(jù)港口營(yíng)運(yùn)運(yùn)的繁忙程度度和航道長(zhǎng)度度LK而定。此外還還與航速有關(guān)關(guān)。LK0.5t——船在航道內(nèi)不不相會(huì)，單向向航道。LK≥0.5t——船在航道內(nèi)必必相會(huì)，雙向向航道。t——最忙時(shí)一個(gè)方方向航行船舶舶的時(shí)間間隔隔。由由于t的隨機(jī)性，單單向航道常出出現(xiàn)船等道的的現(xiàn)象。第五章港港口水域布置置——航道、錨地第五章港港口水域布置置——航道、錨地二、錨地專(zhuān)專(zhuān)供船舶停停泊及進(jìn)行水水上裝卸作業(yè)業(yè)的指定水域按位置分類(lèi)：：港外錨地、港內(nèi)錨地（以防波堤為為界）

按功功能分類(lèi)：引航錨地：等候引航員執(zhí)執(zhí)行引航任務(wù)務(wù)檢疫錨地：供外輪抵港后后進(jìn)行衛(wèi)生檢檢疫停泊錨地：船舶到離港的的錨地，供船船舶待泊、候候潮避風(fēng)錨地：供船舶躲避風(fēng)風(fēng)浪過(guò)駁錨地：供船舶在水上上過(guò)駁作業(yè)錨地面積主要要取決于錨泊泊位數(shù)量和系系錨方式，單單個(gè)錨泊位在在各種系泊方方式下所占面面積不同：①①單錨系泊泊——為一圓域（海海港錨地）優(yōu)點(diǎn)：船受力力小，可隨風(fēng)風(fēng)、流等轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)。缺缺點(diǎn)：占占水域面積很很大，且各錨錨地之間浪費(fèi)費(fèi)一定的水域域。如：15m水深，萬(wàn)噸級(jí)級(jí)L=180m左右的船S=R2R≈LC+6·水深+30m單點(diǎn)系泊方式式常用于外海海錨地。第五章港港口水域布置置——航道、錨地②雙錨系泊——矩形水域占水域面積較較小，但船舶舶受力較差第五章港港口水域布置置——航道、錨地③單浮筒系泊——圓域占占水域面積比比單錨小得多多，萬(wàn)噸級(jí)船船一般在15萬(wàn)m2左右，同樣具具有船體受力力小的優(yōu)點(diǎn)，，但制作、拋拋放浮筒費(fèi)用用較高半半徑≈LC+25m第五章港港口水域布置置——航道、錨地海港錨地多采采用單點(diǎn)拋錨錨河港錨地一般般采用單錨或或單浮筒港內(nèi)錨地多采采用雙浮筒④雙浮筒系泊——矩形水域占水域面積小小，但船舶受受力較差長(zhǎng)≈LC+50m寬≈4BC1個(gè)萬(wàn)噸級(jí)泊位位占水域25000m2左右第五章港港口水域布置置——航道、錨地3、錨地選址要要求：

①盡盡量臨近航航道出入口，，但錨地邊緣緣距航道邊線線不小于2～3倍船長(zhǎng)；②②水深及水水域足夠；③③土壤良良好，易著錨錨，不走錨，，不淤錨；④④便于船船舶尋找，方方便設(shè)標(biāo)；⑤⑤風(fēng)浪小小，流緩。第五章港港口水域布置置——航道、錨地5.4港內(nèi)泊穩(wěn)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)及波況估算算

一、泊穩(wěn)穩(wěn)標(biāo)準(zhǔn)碼碼頭裝裝卸作業(yè)，上上下旅客，都都要求船舶平平衡，顛簸小小。作作業(yè)泊穩(wěn)穩(wěn)標(biāo)準(zhǔn)——限制船體運(yùn)動(dòng)動(dòng)量，實(shí)際中中有困難，因因此都以碼頭前沿允許許波高為標(biāo)準(zhǔn)。波波高高與船運(yùn)動(dòng)量量成正比關(guān)系系。確確定允許許波主要考慮慮：船大小、、作業(yè)性質(zhì)和和船的受浪條條件。第五章港港口水域布置置——泊穩(wěn)標(biāo)準(zhǔn)與波波況估算船噸位（萬(wàn)噸）順浪H4%橫浪H4%油散雜油散雜123510≥151.01.21.21.51.52.01.01.21.21.51.52.01.01.01.0///0.81.01.01.21.21.50.81.01.01.21.21.50.80.8////二、波浪繞射射波波浪遇遇建筑物后一一部分反射，，一部分繞過(guò)過(guò)建筑物繼續(xù)續(xù)向前傳播。。繞繞射后后的波高Hd與口門(mén)處入射射波高H之比值叫繞射射系數(shù)Kd。Hd=KdHi第五章港港口水域布置置——泊穩(wěn)標(biāo)準(zhǔn)與波波況估算1、單突堤口門(mén)門(mén)的Kd2、雙突堤口門(mén)門(mén)的Kd3、多口門(mén)的Kd：先求出各口口門(mén)的Kdi，然后進(jìn)行行矢量迭加。。第五章港港口水域布置置——泊穩(wěn)標(biāo)準(zhǔn)與波波況估算第五章港港口水域布置置——防波堤布置5.5防波堤布置第五章港港口水域布置置——防波堤布置青島董家口港港區(qū)第五章港港口水域布置置——防波堤布置一、防波堤布布置原則1、滿足港內(nèi)泊泊穩(wěn)條件2、港內(nèi)水域足足夠、防止或或減少港內(nèi)淤淤積3、充分利用當(dāng)當(dāng)?shù)氐匦?，防防波堤盡量布布置在淺水水區(qū)，減少少投資4、留有發(fā)展余余地，便于港港口擴(kuò)建5、防止港內(nèi)波波浪反射6、游艇碼頭，，考慮游艇上上人員的舒適適性二、防波堤軸軸線布置1、盡量布置成成擴(kuò)散或使波波浪一進(jìn)入口口門(mén)主波即減減弱。2、盡量采用直直線，便于施施工，必須轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)彎時(shí)轉(zhuǎn)向角角盡一小，一般般≤60，在轉(zhuǎn)變處用用弧線連接。。注意：盡量避避免向外轉(zhuǎn)彎彎，否則產(chǎn)生生波能集中。。3、主波向（強(qiáng)強(qiáng)波向）與堤堤軸避免正交交，以減少堤堤受的波壓力力。4、注意小范圍圍內(nèi)地質(zhì)條件件的變化，減減少地基處理理費(fèi)用。第五章港港口水域布置置——防波堤布置二、防波堤口口門(mén)1、位置：布置置在水深較大大處，便于船船進(jìn)出，減減少少淤積；第五章港港口水域布置置——防波堤布置2、口門(mén)數(shù)量：：一般設(shè)兩個(gè)個(gè)口門(mén)，其有有以下優(yōu)點(diǎn)：：①①進(jìn)出港港可分口門(mén)，，干擾少；②②不同風(fēng)、、浪向時(shí)從不不同的口門(mén)進(jìn)進(jìn)出；③③增增強(qiáng)港內(nèi)水域域自?xún)裟芰Γ?；④④可減輕輕港內(nèi)淤積3、口門(mén)方向與與強(qiáng)風(fēng)、強(qiáng)浪浪向最好有一一夾角，30~60=90時(shí)，船受橫風(fēng)風(fēng)，不安全，，但對(duì)港內(nèi)水水域平衡有利利=0時(shí)，港內(nèi)水域域平衡不利，，且船受尾追追浪也不安全全。第五章港港口水域布置置——防波堤布置第五章港港口水域布置置——防波堤布置4、口門(mén)寬度在在口門(mén)門(mén)處不允船舶舶錯(cuò)船或超船船，只能單船船進(jìn)、出?？诳陂T(mén)在垂直航航道軸線方向向的寬度（有有效寬度）一一般為1~1.5L?？诳陂T(mén)門(mén)不宜太寬，，寬了對(duì)港內(nèi)內(nèi)泊穩(wěn)不利，，也不宜太窄窄，尤其是是不透水防波波堤（或透水水性差），還還要將漲落潮潮流速控制在在3節(jié)之內(nèi)。第五章港港口水域布置置——防波堤布置四、防波堤優(yōu)優(yōu)化1、優(yōu)化概念在在海灣內(nèi)建港港總選擇有一一定自然掩護(hù)護(hù)，波浪較小小的地點(diǎn)，但但總是有發(fā)生生概率不大的的強(qiáng)浪侵入港港區(qū)，使港口口停業(yè)。建建防防波堤后，掩掩護(hù)條件改善善，增加了碼碼頭工作天，，一般來(lái)說(shuō)建建堤越長(zhǎng)其掩掩護(hù)效果就越越好。第五章港港口水域布置置——防波堤布置設(shè)L——堤長(zhǎng)n——港區(qū)各泊位工工作天數(shù)之和和顯然，nL但n=f(L)不是一個(gè)簡(jiǎn)單單的函數(shù)。設(shè)設(shè)建堤前后后港口各泊位位增加了工作作天數(shù)之和為為n則有：L長(zhǎng)—n增大收入增加，記記為PL長(zhǎng)—投資增大，以以D表示建堤年費(fèi)費(fèi)用。凈凈收益：=P—D0建堤是有益的的當(dāng)當(dāng)L達(dá)到某一長(zhǎng)度度時(shí)，達(dá)到max，這時(shí)的L值最合理。也也就是最優(yōu)的的堤長(zhǎng)。第五章港港口水域布置置——防波堤布置2、Δn計(jì)算Δn為建堤前后碼碼頭工作天數(shù)數(shù)之差。設(shè)設(shè)建堤前碼頭頭處波高分布布為：H≥3m，10%；1≤H<3m，50%；H<1m，40%。若若碼頭作業(yè)業(yè)允許波高為為1m，則：建建堤前前：n1=N×40%=0.4N又建堤L米后碼頭處繞繞射系數(shù)，Kd=1/3，則這時(shí)碼頭頭處的波浪分分布為：Hd≥1m，10%；Hd<1m，90%。n2=0.9NΔn=0.5N=182.5（天/年）3、ΔP計(jì)算ΔP=Δn·B·R·(D,O)S式中：B—裝卸一噸貨收收益（純收益益）R—裝卸能力（噸噸/泊-天）第五章港港口水域布置置——防