港口水域布置介紹與講解課件配圖豐富

第五章港口水域布置5.1港口水深5.2港內(nèi)水域5.3港口航道、錨地5.4港內(nèi)泊穩(wěn)標準及波況估算5.5防波堤布置5.6防沙、導(dǎo)流堤5.7港口導(dǎo)航

港口水域包括：船舶進出港的航道、轉(zhuǎn)頭水域、制動水域，過駁水轉(zhuǎn)水作業(yè)和停泊的錨地水域以及港池、碼頭前水域等。各水域應(yīng)根據(jù)具體情況組合設(shè)置，必要時可單獨設(shè)置。

外堤是防波堤、防沙堤、導(dǎo)流堤的總稱。

防波堤；防御外海波浪侵襲港池、碼頭前等水域為主要功能的水工建筑物，其所圍成的水域水面平穩(wěn)、水深足夠，使船舶能安全進行裝卸作業(yè)、停泊和進出港口。有時也兼防泥沙、水流及冰凌等對港口的侵襲。外堤除按功能分類外，也常按其所在位置，特別是按其與岸邊的相對位置分為突堤和島堤。突堤是一端與岸連接，一端伸人海中的外堤。島堤是兩端均不與岸相連接的外堤。第五章港口水域布置——港口水域第五章港口水域布置——港口水深§5.1港口水深港口水深應(yīng)該既能滿足使用要求而又不過大，也就是要確定一個合理的富裕水深。這里只介紹航行水深h其中Z0是船舶航行時船體下沉增加的富裕水深，與船舶的大小和航行速度有關(guān)。其它富裕的意義同前，但注意有的富裕量取值不一樣。航行水位的確定是港口工程界極為關(guān)注的問題，通?？筛鶕?jù)港口的船流密度確定每天需要的航行時間，再從潮位歷時曲線上確定航行水位——乘潮水位。停泊水域水底高程=設(shè)計低水位-泊位水深航行水域水底高程=航行水位-航行水深影響富裕水深的構(gòu)成因素第五章港口水域布置——港口水深乘潮水位是指船舶乘潮進出港口的某一潮位，并以該潮位作為航道和不包括碼頭前沿水域、錨地的港內(nèi)水域的設(shè)計通航水位。乘潮水位應(yīng)根據(jù)需要乘潮的船舶航行密度，港口所在地區(qū)的潮汐特征和疏浚工程量等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟論證確定。乘潮水位應(yīng)根據(jù)每潮次船舶乘潮進出港所需的持續(xù)時間，選取每一個潮峰上與此延時相當?shù)乃唬船F(xiàn)行行業(yè)標準《海港水文規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定進行統(tǒng)計，可取乘潮累積頻率93%一95%的水位。注:①當潮位受氣象影響季節(jié)性變化較大時，對所選用的乘潮水位，應(yīng)核算低水位月份的航道通過能力及其對港口正常營運的影響;②乘潮水位的統(tǒng)計，應(yīng)有一年以上的實測潮位資料。每潮次船舶乘潮進出港所需的持續(xù)時間可按下式確定:式中：tS——每潮次船舶乘潮進出港所需的持續(xù)時間(h）;Kt——時間富裕系數(shù)，取1.1一1.3；tI——每潮次船舶通過航道的持續(xù)時間(h)，其中包括船舶間追蹤航行的間隔時間;t2——艘船舶在港內(nèi)轉(zhuǎn)頭的時間(h);t3——艘船舶靠離碼頭的時間(h）。第五章港口水域布置——港口水深第五章港口水域布置——港口水深確定乘潮水位——保證船舶安全進出港口；盡量減少投資。

例：我國北方某港口，航道長3.5km，每天平均有一艘船進港，設(shè)計中航行水位取用4小時的潮位3.09m。實際上，設(shè)船舶航速4節(jié)，在航道內(nèi)的航行時間為

T=3.5/1.852/4=0.47(h)平均每天只有一出一進，間隔0.5h，則每天總的航行時間為

t=0.5+2(安全系數(shù))

T2=2.4（h）即3小時的乘潮水位已完全可以滿足要求，設(shè)計中取4小時的潮位就過于保守。若取3小時的潮位3.37m，差0.28m，挖泥量差26萬m3?！?.2港內(nèi)水域一、港池1、長度：與泊位適應(yīng)2、寬度B（港池）

B=設(shè)計船型寬度Bc+適當?shù)母辉Ａ浚?2Bc

）⑴港池寬度應(yīng)根據(jù)船舶安全進出港池、靠離碼頭作業(yè)要求、岸線的合理利用和疏浚土方量等因素綜合比較確定。⑵對回淤嚴重的港口，根據(jù)維護挖泥的需要，此寬度可適當增加。⑶順岸碼頭前沿港池，當考慮船舶轉(zhuǎn)頭要求時，B≥1.5L;對多泊位連續(xù)布置的順岸碼頭，當水域狹窄或疏浚困難時，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟論證，可在碼頭兩端設(shè)置回旋水域，但B≥0.8L

。第五章港口水域布置——港內(nèi)水域⑷港池兩側(cè)均有泊位且沿港池方向布置兩個以上泊位時，B≥1.5L;當港池兩側(cè)為單個泊位或風(fēng)向?qū)Υ翱侩x作業(yè)有利時，可適當縮窄港池寬度。對有水上過駁作業(yè)的港池，應(yīng)按過駁作業(yè)要求相應(yīng)加寬。

⑸港池的設(shè)計水深宜與航道設(shè)計水深一致。

⑹港池和航道間的連接水域，應(yīng)滿足船舶進出港池的操作要求，其尺度可根據(jù)港池與航道間的夾角和船舶轉(zhuǎn)彎半徑確定。船舶轉(zhuǎn)彎半徑，自航為3倍設(shè)計船長；拖船協(xié)助作業(yè)為2倍設(shè)計船長。當船舶不能在港池內(nèi)轉(zhuǎn)頭時，連接水域的尺度尚應(yīng)滿足船舶轉(zhuǎn)頭的要求，其水深宜與航道設(shè)計水深一致。

⑺順岸碼頭端部泊位港池底邊線與碼頭前沿線的夾角α，可采用30°～45°。當航道離碼頭較遠，并有拖船配合作業(yè)時，α值可適當加大。港池頂端泊位的α可不受上述規(guī)定限制。第五章港口水域布置——港內(nèi)水域二、船舶掣動水域?qū)τ蟹啦ǖ痰母劭?，為了保證船舶進港后掣動，不致發(fā)生事故，從防波堤口門至建筑物（沿航向）之間要有足夠的距離，為掣動水域，長度L≥（3～4）LC，一般為直線，困難時可設(shè)在R≥（3～4）LC的曲線上。當進港條件較差時，對50000t以上的重載船舶，其制動距離可適當加大，但不宜超過5倍設(shè)計船長。三、回旋水域

船舶回旋水域應(yīng)設(shè)置在進出港口或方便船舶靠離碼頭的地點。其尺度應(yīng)考慮當?shù)仫L(fēng)、浪、水流等條件和港作拖船配備、定位標志等因素，可按下表確定?；匦虻脑O(shè)計水深可取航道設(shè)計水深。對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算。第五章港口水域布置——港內(nèi)水域船舶自行操作掉頭§5.3港口航道、錨地

一、進出港航道

1.航道選線的基本要求

⑴應(yīng)結(jié)合港口總體規(guī)劃，適當留有發(fā)展余地。必須在滿足船舶航行安全的前提下，結(jié)合當?shù)刈匀粭l件、引航距離、航標設(shè)置、挖泥數(shù)量、施工條件和維護費用等因素綜合分析確定。

⑵應(yīng)全面分析當?shù)刈匀毁Y料，宜利用天然水深，避免大量開挖巖石、暗礁和底質(zhì)不穩(wěn)定的淺灘，并對航道泥沙回淤作出論證。通常情況下應(yīng)減小強風(fēng)、強浪和水流主流向與航道軸線的交角。

⑶單向或雙向航道的選擇，應(yīng)根據(jù)船舶航行密度、進出港船型比例、乘潮條件、航道長度、助航設(shè)施和交通管理等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟論證確定。第五章港口水域布置——航道、錨地2.航道軸線布置考慮的因素

⑴風(fēng)的影響：布置航道軸線時應(yīng)充分考慮風(fēng)的影響；

⑵水深的影響：淺水中航行，舵向靈敏底低；

⑶岸邊的影響：沿岸邊航行，船有向岸偏向的趨勢；

3.進行航道布置時應(yīng)遵循以下原則

⑴避免船體受較大的橫風(fēng)作用；

⑵航道應(yīng)盡量順直，避免避免多次轉(zhuǎn)向（“S”形布置）。當受地形、地質(zhì)條件限制必需多次轉(zhuǎn)向時，宜采取減小轉(zhuǎn)向角、加長兩次轉(zhuǎn)向間距、加大回旋半徑或適當加寬航道等措施，使其達到設(shè)計要求。

⑶在防波堤口門外應(yīng)設(shè)不小于掣動距離的直線段；

⑷充分考慮泥沙運動情況，避免嚴重的航道淤積；⑸對有冰凍的港口，航道選線應(yīng)注意排冰條件和冰凌對船舶航行的影響。第五章港口水域布置——航道、錨地4.航道寬度

航道有效寬度由航跡帶寬度、船舶間富裕寬度和船舶與航道底邊間

的富裕寬度組成。

⑴單船航跡帶寬度

船在水中航行受到各種因素的影響，不可能直線運行，總有一些偏向，稱為“蛇形運動”。船舶為了克服風(fēng)、流的影響保持航向，常使船舶實際航向與真航向保持一風(fēng)流壓偏角γ。船舶以風(fēng)、流壓偏角在導(dǎo)航中線左右擺動前進所占用的水域?qū)挾确Q為航跡帶寬度。船船航行的S形路線船舶真航向與風(fēng)流壓偏角航道有效寬度第五章港口水域布置——航道、錨地

式中：

n——船舶漂移倍數(shù)

γ——風(fēng)、流壓偏角(。)；

⑵航道寬度W

W取值除了A外，兩側(cè)還留有實C，雙向航道兩道間留有安全距離b取一倍船寬。

比較標準的航道寬度為：

單向W=5B，

雙向W=8B。第五章港口水域布置——航道、錨地⑶航道轉(zhuǎn)彎

航道轉(zhuǎn)彎是不可避免的。船舶在航道彎曲段航行，由于船舶在轉(zhuǎn)向時的漂動和必須以投影寬度通過彎道，要求的寬度比電線段大。需要加寬的數(shù)值與轉(zhuǎn)向角φ和轉(zhuǎn)彎半徑R有關(guān)。

航道轉(zhuǎn)彎半徑R和加寬方式應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)向角φ和設(shè)計船長確定。

當10°＜φ≤30°，R=（3～5）L

宜采用切角法加寬；當水域狹窄，切

角困難時，經(jīng)論證可采用折線切割法

加寬;

當φ＞30°，R=（5～10）L，

可采用折線切割法加寬。

航道轉(zhuǎn)彎段加寬示意（a）切角法;(b)切割法n一航道轉(zhuǎn)彎處采用折線切割法加寬的等分折線段數(shù)第五章港口水域布置——航道、錨地5.單雙向航道的選取依據(jù)

單雙自航道的選聚根據(jù)港口營運的繁忙程度和航道長度LK而定。此外還與航速有關(guān)。

圖

LK0.5t——船在航道內(nèi)不相會，單向航道。

LK≥0.5t——船在航道內(nèi)必相會，雙向航道。

t——最忙時一個方向航行船舶的時間間隔。

由于t的隨機性，單向航道常出現(xiàn)船等道的現(xiàn)象。

6.航道水深

分通航水深和設(shè)計水深，應(yīng)分別按下列公式計算：第五章港口水域布置——航道、錨地二、錨地

1.錨地規(guī)模

錨地的規(guī)?？筛鶕?jù)排隊論的理論和數(shù)學(xué)模擬的方法推算。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(yīng)推算錨位數(shù);對擴建的港口，可近似地將擴建部分視為新建港口推算錨位數(shù)。

2.錨地位置

應(yīng)選在靠近港口、天然水深適宜、海底平坦、錨抓力好、水域開闊、風(fēng)、浪和水流較小，便于船舶進出航道，并遠離礁石、淺灘以及具有良好定位條件的水域。必要時應(yīng)進行掃海測量及底質(zhì)取樣等工作。錨地位置的選擇應(yīng)符合下列規(guī)定。

⑴錨地的邊緣距航道邊線的安全距離:港外錨地不應(yīng)小于2--3倍設(shè)計船長;港內(nèi)錨地采用單錨或單浮筒系泊時不應(yīng)小于1倍設(shè)計船長，采用雙浮筒系泊時不應(yīng)小于2倍設(shè)計船寬。第五章港口水域布置——航道、錨地⑵港外錨地水深不應(yīng)小于設(shè)計船型滿載吃水的1.2倍。當波高(H4%)超過2m時，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)計水深相同。⑶錨地底質(zhì)以泥質(zhì)及泥沙質(zhì)為好，沙泥質(zhì)次之。應(yīng)避免在硬粘土、硬砂土、多礁石與拋石地區(qū)設(shè)置錨地。⑷應(yīng)避免在橫流較大的地區(qū)設(shè)置雙浮筒錨地。

2.錨地面積

錨地面積主要取決于錨泊位數(shù)量和系錨方式，單個錨泊位在各種系泊方式下所占面積不同。

⑴單錨系泊——為一圓域（海港錨地）

優(yōu)點：船受力小，可隨風(fēng)、流等轉(zhuǎn)動。常用于外海錨地

缺點：占水域面積很大，且各錨地間浪費一定的水域。單錨系泊水域尺度R—單錨水域系泊半徑(m);L—設(shè)計船長(m);h錨地水深(m）。第五章港口水域布置——航道、錨地式中：R——單浮筒水域系泊半徑(m）;r——由潮差引起的浮筒水平偏位(rn)，每米潮差可按lm計算;

l——系纜的水平投影長度(m),DWT≤10000t，取20m,10000t≤DWT≤30000t，取25m，DWT＞30000t可適當增大;

e——船尾與水域邊界的富裕距離(m），取0.1L。

⑵單浮筒系泊——圓域。

占水域面積比單錨小得多，萬噸級船一般在16萬m2左右，同樣具有船體受力小的優(yōu)點，但制作、拋放浮筒費用較高。

該系泊方式常用于港內(nèi)錨地。第五章港口水域布置——航道、錨地⑶雙浮筒系泊——矩形水域

長：s=Lc+2(r+)

寬：a=4B備注：海港錨地多采用單點拋錨河港錨地一般采用單錨或單浮筒港內(nèi)錨地多采用雙浮筒河港錨地布置圖第五章港口水域布置——航道、錨地§5.三4港內(nèi)三泊穩(wěn)三標準三及波三況估三算三一、三泊穩(wěn)三標準碼頭三裝卸三作業(yè)三，上三下旅三客，三都要三求船三舶平三衡，三顛簸三小，三作三業(yè)泊三穩(wěn)標三準——限制三船體三運動三量，三實際三中有三困難三，因三此都三以碼三頭前三沿允三許波三高為三標準三。三波高三與船三運動三量成三正比三關(guān)系三。三確定三允許三波主三要考三慮：三船大三小，三作業(yè)三性質(zhì)三和船三的受三浪條三件。二、三波浪三繞射波浪三遇建三筑物三后一三部分三反射三，一三部分三繞過三建筑三物繼三續(xù)向三前傳三播。三繞三射后三的波三高H與口三門處三入射三波高H之比三值叫繞射三系數(shù)Kd。H=KH1.單突三堤口三門的Kd2.雙突三堤口三門的Kd3.多口三門的Kd：先三求出三各口三門的Kd，然三后進三行矢三量迭三加。第五三章三港三口水三域布三置——泊穩(wěn)三標準三與波三況估三算船舶三裝卸三作業(yè)三的允三許波三高和三風(fēng)力第五三章三港三口水三域布三置——泊穩(wěn)三標準三與波三況估三算第五三章三港三口水三域布三置——防波三堤布三置§5.三5防波三堤布三置一、三防波三堤布三置原三則1.滿足三港內(nèi)三泊穩(wěn)三條件2.港內(nèi)三水域三足夠3.防止三或減三少港三內(nèi)淤三積4.充分三利用三當?shù)厝匦稳?，防三波堤三盡量三布置三在淺三水區(qū)三，減三少投三資；5.留有三發(fā)展三余地三，便三于港三口擴三建。二、三防波三堤布三置的三基本三要求1.防波三堤的三設(shè)置三：應(yīng)根三據(jù)港三口的三使用三要求三、規(guī)三模、三船型三和當三地自三然條三件，三經(jīng)技三術(shù)經(jīng)三濟論三證確三定。2.防波三堤的三布置三：應(yīng)從三港口三總體三布局三出發(fā)三，充三分分三析當三地的三風(fēng)、三浪、三水流三、泥三沙、三地質(zhì)三、地三形、三冰凌三等自三然資三料，三并應(yīng)三考慮三建筑三物對三海岸三的影三響和三航行三條件三以及三對環(huán)三境的三影響三因素三確定三。防三波堤三的建三設(shè)應(yīng)三根據(jù)三港口三近期三建設(shè)三規(guī)模三和水三、陸三域布三置擬三定分三期建三設(shè)程三序。4.防波三堤軸三線的三線形三：宜采三用直三線、三向海三方向三的平順凸三曲線三或折三線。三當必三須布置成三向海三方向三的凹三曲線三或折線時三，應(yīng)三作必三要的三論證三，并三宜減三小轉(zhuǎn)三折角三度。5.防波三堤的三軸線三位置：宜三選在三地質(zhì)三條件三好、三水深三較淺三的地三方，三有條三件時三可利三用礁三石、三淺灘三及島三嶼。三防波三堤的三接岸三點宜三利用三灣口三釁角三或海三岸的三突出三部位三。6.在近三岸帶三流速三較強三的地三區(qū)布三置防三波堤三時，三其位三置及三線型三宜減三少對三水流三的影三響，三避免三在口三門處三形成三強流三或旋三渦。3.防波三堤的三組成：可三根據(jù)三自然三條件三和建三設(shè)規(guī)三模采三用單堤、雙堤或多堤組成三的形三態(tài)和三防護三系統(tǒng)三。設(shè)三計防三波堤三時，三應(yīng)對三沿岸三流及三泥沙三運動三的強三度進三行詳三細分三析，三避免三堤后三水域三發(fā)生三嚴重三淤積三或沖三刷，三必要三時應(yīng)三通過三模擬三試驗三驗證三。防波三堤布三置的三基本三形式第五三章三港三口水三域布三置——防波三堤布三置第五三章三港三口水三域布三置——防波三堤布三置三、三防波三堤口三門1.位置三：布置三在水三深較三大處三，便三于進三出，三減少三淤積三；2.口門三數(shù)量三：應(yīng)根三據(jù)船三舶通三航密三度、三自然三條件三和總?cè)w布三置要三求等三因素三確定三。一三般設(shè)三兩個三口門三，其三有以三下優(yōu)三點：三⑴三進出三港可三分口三門，三干擾三少；三⑵三不同三風(fēng)、三浪向三時從三不同三的口三門進三出；三⑶三增強三港內(nèi)三水域三自凈三能力三；三⑷可三減輕三港內(nèi)三淤積三。3.口門三方向應(yīng)與三進港三航道三相協(xié)三調(diào)，三航道三中心三線與三強浪三向之三間的三夾角三宜為30～35；此三外，三應(yīng)使三強浪三進港三的主三軸線三不直三射碼三頭的三主要三部位三或反三射性三較強三的直三立式三岸壁三。與強風(fēng)三、強三浪向三最好三有一三夾角，30～60。=9三0時，三船受三橫風(fēng)三，不三安全三，但三對港三內(nèi)水三域平三衡有三利；=0時，三港內(nèi)三水域三平衡三不利三，且三船受三尾追三浪也三不安三全?？陂T三有效三寬度第五三章三港三口水三域布三置——防波三堤布三置4.口門三平面三布置三的形三式可根三據(jù)當三地自三然條三件和三航行三特點三采用三正向三口門三或側(cè)三向口三門。5.口門三寬度在口三門處三不允三船舶三錨船三或超三船，三只能三單船三進、三出。三口門三在垂三直航三道軸三線方三向的三寬度三（有三效寬三度）三一般三為1～1.三5L。三口門三不宜三太寬三，寬三了對三港內(nèi)三泊穩(wěn)三不利三，也三不宜三太窄三（任三何時三候不三小于三設(shè)計三船長三），三尤其三是不三透水三防波三堤（三或透三水性三差）三，還三要將三漲落三潮流三速控三制在3節(jié)之三內(nèi)。第五三章三港三口水三域布三置——防波三堤布三置各種三結(jié)構(gòu)三型式三的口三門有三效寬三度第五三章三港三口水三域布三置——防波三堤布三置四、三防波三堤軸三線布三置1.盡量三布置三成擴三散或三使波三浪一三進入三口門三立即三減弱三。2.盡量三采用三直線三，便三于施三工，三必須三轉(zhuǎn)彎三時轉(zhuǎn)三向角盡一三小，三一般≤60，在三轉(zhuǎn)變?nèi)幱萌【€三連接三。盡量三避免三向外三轉(zhuǎn)彎，否三則產(chǎn)三生波三能集三中。3.主波三向（三強波三向）三與堤三軸避三免正三交，三病盡三量縮三短與三當?shù)厝畲笕ㄏ蛉蝗拈L三度，三以減三少堤三受的三波壓三力，4.避免三港內(nèi)三波浪三的反三射波三射向三碼頭5.遵循三防波三堤總?cè)贾萌瓌t三，降三低投三資。第五三章三港三口水三域布三置——防波三堤布三置四、三防波三堤優(yōu)三化1.優(yōu)化三概念在海三灣內(nèi)三建港三總選三擇有三一定三自然三掩護三，波三浪較三小的三地點三，但三總是三有發(fā)三生概三率不三大的三強浪三侵入三港區(qū)三，使三港口三停業(yè)三。三建防三波堤三后，三掩護三條件三改善三，增三加了三碼頭三工作三天，三一般三來說三建堤三越長三其掩三護效三果就三越好三。三設(shè):L三——堤長三；n三——港區(qū)三各泊三位工三作天三數(shù)之三和。三顯三然，nL但n=f(L)不是三一個三簡單三的函三數(shù)。三記三建堤三前后三港口三各泊三位增三加了三工作三天數(shù)三之和三為n則有三：L長—n增大收入三增加三，記三為P三L長—投資三增大三，以D表示三建堤三費用三。三凈收三益：=第五三章三港三口水三域布三置——防波三堤布三置2.三Δn計算Δn為建三堤前三后碼三頭工三作天三數(shù)之三差。三設(shè)建三堤前三碼頭三處波三高分三布為三：H≥三3m，10三%；1≤三H<三3m，50三%；H<三1m，40三%。若碼三頭作三業(yè)允三許波三高為1m，則：三建堤三前：n1=三N×三40三%=三0三.4三N又建三堤L米后三碼頭三處繞三射系三數(shù)，Kd=三1/三3，則這三時碼三頭處三的波三浪分三布為三：Hd≥1三m，10三%；Hd＜1m，90三%。n2=三0.三9NΔn=0三.5三N三=1三82三.5（天/年）3.三ΔP計算ΔP三=Δn三·B三·R三·(三D