03 - 港口規(guī)劃調(diào)查與分析

1、港口與國際航運管理港口與國際航運管理 Ports and International Shipping Administration 第三章第三章 港口規(guī)劃調(diào)查與分析港口規(guī)劃調(diào)查與分析 港口規(guī)劃工作主要包括：港口規(guī)劃工作主要包括： n腹地經(jīng)濟(jì)發(fā)展及相關(guān)社會條件調(diào)查社會條件調(diào)查：確定吞吐量 n擬建港口地區(qū)的自然條件調(diào)查自然條件調(diào)查（勘測）：港址選擇 相關(guān)社會條件調(diào)查相關(guān)社會條件調(diào)查 相關(guān)自然條件調(diào)查相關(guān)自然條件調(diào)查 v3.1 氣象條件對港口的影響氣象條件對港口的影響 影響港口建設(shè)及營運的氣象因素有風(fēng)、雨、霧、冰。影響港口建設(shè)及營運的氣象因素有風(fēng)、雨、霧、冰。 一、風(fēng)一、風(fēng) 根據(jù)工程上的需要，把風(fēng)

2、記錄資料分別按季度、年度、多年 統(tǒng)計繪制成各級風(fēng)的風(fēng)向頻率圖，即風(fēng)玫瑰圖風(fēng)玫瑰圖。 v3.1 氣象條件對港口的影響氣象條件對港口的影響 一、風(fēng)一、風(fēng) 通過風(fēng)玫瑰圖能方便地在港口總平面布置、建筑物施工和 港口營運中考慮風(fēng)的影響。 有關(guān)作業(yè)允許風(fēng)速的參考值： v3.1 氣象條件對港口的影響氣象條件對港口的影響 一、風(fēng)一、風(fēng) 1. 風(fēng)向 常風(fēng)向常風(fēng)向：頻率最高的風(fēng)向。 強風(fēng)向強風(fēng)向：風(fēng)力最大的風(fēng)向。 兩者可以一致，也可不一致。 風(fēng)向?qū)Ω劭诮ㄖ锏挠绊懀?(1) 產(chǎn)生風(fēng)浪、吹流等，其方向影響防波堤的布置； (2) 對航道布置有影響；碼頭方位與航道軸線應(yīng)盡可能與強風(fēng) 向、常風(fēng)向成較小的夾角。 (3) 糧

3、食碼頭應(yīng)布置在煤碼頭的上方向，以免受污染。 v3.1 氣象條件對港口的影響氣象條件對港口的影響 一、風(fēng)一、風(fēng) 2. 風(fēng)力 港口作業(yè)天數(shù)港口作業(yè)天數(shù)是港口營運的重要參數(shù)，對因大風(fēng)超過作業(yè)允 許值的天數(shù)應(yīng)予以扣除。 根據(jù)風(fēng)速分為012級，影響港口作業(yè)天數(shù)和施工。 n 風(fēng)力大于5級，打樁船不能工作；風(fēng)力大于67級，停止裝 卸作業(yè)；風(fēng)力大于9級，船舶離開碼頭，避風(fēng)停泊。 n 大于6級為港口不能營運的天數(shù)。在統(tǒng)計中大風(fēng)持續(xù)時間不 足24h，但大于12h 一般計為一天；不足12h，但大于6h計為 半天。 v3.1 氣象條件對港口的影響氣象條件對港口的影響 一、風(fēng)一、風(fēng) 3風(fēng)延時：同一方向的風(fēng)連續(xù)作用的時間

4、。 其影響： (1) 避風(fēng)錨地的面積； (2) 風(fēng)浪的大小。 v3.1 氣象條件對港口的影響氣象條件對港口的影響 一、風(fēng)一、風(fēng) 4風(fēng)對船舶的作用力 v3.1 氣象條件對港口的影響氣象條件對港口的影響 4. 風(fēng)對船舶的作用力 （1）風(fēng)力作用點及方向與風(fēng)向是否一致？ （2） 為多大時，作用力最大？ （3）空載、滿載時，風(fēng)力何者大？為什么？ v3.1 氣象條件對港口的影響氣象條件對港口的影響 二、雨二、雨 港口規(guī)劃統(tǒng)計降水日數(shù)、降水量和延時的目的在于分析對 港口作業(yè)天數(shù)、裝卸質(zhì)量和排水設(shè)施的影響。 1降水量降水量：降水對裝卸作業(yè)的影響視貨種和包裝型式可以有 很大差別。 日降水量大于1025mm，停止

5、裝卸作業(yè)； 對于雜貨、糧食、水泥等有雨即停，但對煤、礦石、油等 影響較小。 2降雨天數(shù)降雨天數(shù)，主要是南方港口營運影響較大，宜采取相應(yīng)的 措施。 3降雨強度降雨強度，較大時，需考慮排水方便，碼頭坡降不宜太小。 v3.1 氣象條件對港口的影響氣象條件對港口的影響 三、霧三、霧 主要影響航行安全和作業(yè)天數(shù)。 1. 水平能見度水平能見度 沿地面水平方向能觀察到的最遠(yuǎn)距離。 2. 霧日霧日 水平能見度分10級，當(dāng)3級，即4小時，扣去半天作業(yè)時間； 持續(xù)時間12小時，扣去1天作業(yè)時間。 v3.1 氣象條件對港口的影響氣象條件對港口的影響 從船舶安全考慮，不同霧級時各種噸位的船舶以港內(nèi)微速( 4 6kn)

6、航行，使用不同的倒車速度及其慣性行距如下表所示： v3.1 氣象條件對港口的影響氣象條件對港口的影響 四、冰四、冰 冰凌冰凌主要是我國北方港口需特殊考慮的因素之一。 對船舶航行構(gòu)成真正威脅的結(jié)冰厚度約在0.2m以上。冰情 調(diào)查應(yīng)特別注意結(jié)冰厚度大于0.2m的時間和分布范圍。 冰對港口有三種影響： 1嚴(yán)重封冰使港口無法使用，減少作業(yè)天數(shù)； 2冰凌對建筑物產(chǎn)生壓力（流冰撞擊力、擠壓力）； 3凍融作用嚴(yán)重影響位于潮差段混凝土的耐久性； 4流冰對建筑物的磨損。 v3.2 海象條件對港口的影響海象條件對港口的影響 一、潮汐一、潮汐 （主要影響海港水位變化） 1. 設(shè)計水位設(shè)計水位 主要影響海港的水位變化

7、。 2特征潮位特征潮位 特征潮位取值方法：特征潮位取值方法： 把完整的一年或多年實測潮位，按大小次序排列起來繪制出潮 峰、潮谷累積頻率曲線。 v3.2 海象條件對港口的影響海象條件對港口的影響 一、潮汐一、潮汐 設(shè)計高水位設(shè)計高水位 10 90% 設(shè)計低水位設(shè)計低水位 98% 設(shè)計低水位設(shè)計低水位 設(shè)計高水位設(shè)計高水位 1% v3.2 海象條件對港口的影響海象條件對港口的影響 一、潮汐一、潮汐 （主要影響海港水位變化） 1. 設(shè)計水位 常用標(biāo)準(zhǔn)： 潮峰累計頻率10%（歷時累積頻率1%）的潮位為設(shè)計高水位設(shè)計高水位 潮谷累計頻率90%（歷時累積頻率98%）的潮位為設(shè)計低水位設(shè)計低水位 v3.2

8、海象條件對港口的影響海象條件對港口的影響 2. 深度基準(zhǔn)面 不同部門采用不同的基準(zhǔn)面，同一部門在不同地區(qū)也可能采 用不同基準(zhǔn)面。 (1) 大地零點（城建零點）大地零點（城建零點）：取黃海平均海平面為基準(zhǔn)面（根 據(jù)青島驗潮站19501956年的潮位觀測資料取平均值而定）； (2) 深度基準(zhǔn)面（海圖零點、海圖基準(zhǔn)面）深度基準(zhǔn)面（海圖零點、海圖基準(zhǔn)面）：是海圖和各種航 道圖中水深的起算面，1980年起國家規(guī)定港口工程零點也采 用此基準(zhǔn)面。 (3) 其它筑港零點 v3.2 海象條件對港口的影響海象條件對港口的影響 一、潮汐一、潮汐 （主要影響海港水位變化） 3.乘潮水位乘潮水位 為節(jié)省航道基建初期投資

9、，在船舶密度不大的情況下，航道 設(shè)計水位有時選取高于設(shè)計低水位的乘潮水位，供船舶在高于 乘潮水位時段通過。 如：上海港進(jìn)港航道中，有三個淺灘，水深7m左右，而萬噸 輪要求水深大于8m，挖航道費用很大，因此利用潮汐乘潮入 港。 v3.2 海象條件對港口的影響海象條件對港口的影響 一、潮汐一、潮汐 （主要影響海港水位變化） 3.乘潮水位 (1)乘潮船舶進(jìn)出港時間ts v3.2 海象條件對港口的影響海象條件對港口的影響 一、潮汐一、潮汐 （主要影響海港水位變化） (2)乘潮水位的確定： 選取每一潮峰與ts相應(yīng)的水位進(jìn)行統(tǒng)計，做出乘潮累積 頻率曲線，取9095%的累積頻率作為乘潮水位。 目的：減少投資

10、和減少營運費用。 v3.2 海象條件對港口的影響海象條件對港口的影響 二、波浪二、波浪 波浪大小對海港選址、港口總平面布置、水工 建筑物設(shè)計和施工以及日常營運都有密切影響。 波浪特征值：波高、波向、波周期。 波向、波高分布用波浪玫瑰圖波浪玫瑰圖表示。 v3.2 海象條件對港口的影響海象條件對港口的影響 二、波浪二、波浪 1. 波高及波向分布波高及波向分布 (1) 波高波高 相鄰波峰和波谷間的垂直距離，通常以H表示。 將觀測的波高按大小順序排列，按最高一部分波的波高 計算出平均值，稱部分大波平均波高大波平均波高，例如對最高1/10、 1/3的波,其平均波高分別以符號 H1/10、H1/3表示，如

11、觀測 了100個波，它們分別代表最高的10、33個波的平均波高。 H1/3 稱為有效波高有效波高，具備這種波高的波稱為有效波有效波； H1/10 稱為顯著波高顯著波高，具備這種波高的波稱為顯著波顯著波。 v3.2 海象條件對港口的影響海象條件對港口的影響 二、波浪二、波浪 (2) 波向波向 同樣大小的波浪，船舶的顛簸程度會因與波向相對位置不同而 有很大差異。 船舶縱軸與波向線平行時，即順浪時船舶顛簸??；垂直時，即 橫浪時船舶顛簸大。 A 橫浪允許的波高比順浪??； B 噸位越大，允許波高越大； C 油輪比件雜貨船允許的波高大。 港內(nèi)泊穩(wěn)條件港內(nèi)泊穩(wěn)條件：保證船舶不同作業(yè)情況下正常工作，用波高反

12、映。 （參見p32頁，表3-7） v3.2 海象條件對港口的影響海象條件對港口的影響 二、波浪二、波浪 (3) 波周期波周期 長周期波是導(dǎo)致防波堤破壞的重要原因，如葡萄牙錫尼斯港防 波堤： 2010年1月美國洛杉磯港巨浪沖擊防波堤視頻 v3.2 海象條件對港口的影響海象條件對港口的影響 2. 波浪引起的泥沙運動波浪引起的泥沙運動 波浪進(jìn)入淺水海灘，水深達(dá)到一定深度后波浪破碎，從破碎 點開始至岸邊這一地帶稱為波浪破碎帶波浪破碎帶，與海灘坡度、波陡等 因素有關(guān)。 波浪破碎過程-俯視 波浪破碎過程-側(cè)視 波浪破碎過程-底視 v3.2 海象條件對港口的影響海象條件對港口的影響 2. 波浪引起的泥沙運動

13、波浪引起的泥沙運動 粒徑2mm為礫石與沙的界限，粒徑0.05mm為沙與泥的界限。 影響泥沙運動的要素主要是波浪、近岸海流、底質(zhì)特性以及 潮汐、海岸地形等。 v3.2 海象條件對港口的影響海象條件對港口的影響 2. 波浪引起的泥沙運動波浪引起的泥沙運動 (1) 海岸泥沙來源 河流挾帶入海、海岸崩坍、鄰近海岸泥沙的移動。 (2) 波浪對泥沙的作用 n砂質(zhì)海岸：波浪是泥沙運動的主要動力； n淤泥質(zhì)海岸：波浪掀沙，潮流輸沙，泥沙隨潮進(jìn)港，因港 內(nèi)水域相對平靜而落淤，對港口威脅極大，如天津港。 (3) 移動臨界水深移動臨界水深：波浪對泥沙的作用隨水深的不同而變化， 波浪作用下海底泥沙處于動與不動的臨界狀

14、態(tài)的水深稱為 移動臨界水深。 v3.2 海象條件對港口的影響海象條件對港口的影響 2. 波浪引起的泥沙運動波浪引起的泥沙運動 n表層移動臨界水深表層移動臨界水深：表層沙向波浪進(jìn)行方向開始移動處的水深。 n完全移動水深完全移動水深：泥沙隨水深變淺開始發(fā)生實質(zhì)性輸移的水深。 v3.2 海象條件對港口的影響海象條件對港口的影響 2. 波浪引起的泥沙運動波浪引起的泥沙運動 v3.2 海象條件對港口的影響海象條件對港口的影響 2. 波浪引起的泥沙運動波浪引起的泥沙運動 v3.2 海象條件對港口的影響海象條件對港口的影響 2. 波浪引起的泥沙運動波浪引起的泥沙運動 h/L0 h/L0 表層表層 移動移動

15、臨界臨界 水深水深 計算計算 圖圖 完全完全 移動移動 臨界臨界 水深水深 計算計算 圖圖 5 0.025 v3.2 海象條件對港口的影響海象條件對港口的影響 2. 波浪引起的泥沙運動波浪引起的泥沙運動 (4) 影響影響： n 砂質(zhì)海岸 突堤、防波堤波浪行進(jìn)方 向的上游側(cè)產(chǎn)生淤積 在其下游側(cè)發(fā)生沖刷 從防波堤外側(cè)侵入的泥沙 在口門處和港內(nèi)發(fā)生淤積， (確定口門海岸位置時，使 口門水深大于完全移動水 深，可減少港內(nèi)淤積) v3.2 海象條件對港口的影響海象條件對港口的影響 2. 波浪引起的泥沙運動波浪引起的泥沙運動 (4) 影響影響： n 淤泥質(zhì)海岸 波浪掀沙、潮流輸沙是泥沙運移的主要形態(tài)； 泥

16、沙隨潮進(jìn)入港內(nèi)水域后的落淤問題； 航道內(nèi)水深突然增大造成的落淤問題； v3.2 海象條件對港口的影響海象條件對港口的影響 三三. 近岸海流近岸海流 n有掩護(hù)的海灣，近岸海流均較??； n海流作用隱蔽，經(jīng)常超過風(fēng)對船舶航行的影響。 n在海域?qū)崪y到的近岸海流數(shù)值是潮流、風(fēng)海流、密度流等 綜合作用結(jié)果，河口處還有大陸徑流引起的泄流。 n開敞式碼頭，外海中流速大因素必須考慮。 v3.2 海象條件對港口的影響海象條件對港口的影響 三三. 近岸海流近岸海流 n對大型船舶的流壓力 BCVR 2 2 8 . 9 v3.2 河口條件及其對港口的影響河口條件及其對港口的影響 一一. 潮汐河口范圍潮汐河口范圍 內(nèi)陸河

17、流入?？谕瑫r受潮汐和徑流影響，瞬時水面線如下圖示: 理論上存在著潮流流速恰好與河水下泄流速相抵消，潮水停止 倒灌的斷面，此處稱為潮流界潮流界。 在潮流界以上，潮波繼續(xù)向上傳播，但潮差愈來愈小，到潮差 為零的地點，潮波消逝，水位不再受潮汐影響，該處稱為潮區(qū)界潮區(qū)界。 v3.2 河口條件及其對港口的影響河口條件及其對港口的影響 一一. 潮汐河口范圍潮汐河口范圍 潮汐大小和徑流大小是變化的，潮流界域潮區(qū)界位置不固定， 通?？煞譃椋?(1) 感潮河段感潮河段：河流水文為主的河段； (2) 制約段制約段：河流、海洋水文情勢相互制約的河段； (3) 濱海段濱海段：海洋水文為主的河段。 v3.2 河口條件河口條件 二