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)高時采用設(shè)設(shè)計低水位，，但在確定航航行水域底標(biāo)標(biāo)高時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航行。。只只要在在T時段內(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)計計水深T—設(shè)計船型滿載載吃水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是船舶航行時時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頁圖5-3。停泊水域水底底高程=設(shè)計低水位-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)注的問題，，通常可根據(jù)據(jù)港口的船流流密度確定每每天需要的航航行時間，再再從潮位歷時時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：我國北方某港港口，航道長長3.5km，每天平均有有一艘船進(jìn)港港，設(shè)計中航航行水位取用用4小時的潮位3.09m。實際上，設(shè)船船舶航速4節(jié)，在航道內(nèi)內(nèi)的航行時間間為：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間為為：t=0.5+2(安全系數(shù))T2=2.4（h）即3小時的乘乘潮水位位已完全全可以滿滿足要求求，設(shè)計計中取4小時的潮潮位就過過于保守守。若若取3小時的潮潮位3.37m，差0.28m，挖泥量量差26萬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)對于連續(xù)續(xù)布置3個泊位的的港池，，港池寬寬度可取取為：拖輪幫助助不掉頭頭——≥1.0船長船舶自航航不掉頭頭——≥2.0船長拖輪幫助助掉頭——≥1.5船長第五章港港口口水域布布置——港內(nèi)水域域船舶掣動動水域?qū)τ蟹啦úǖ痰母鄹劭冢瑸闉榱吮ＷC證船舶進(jìn)進(jìn)港后掣掣動，不不致發(fā)生生事故，，從防波波堤口門門至建筑筑物（沿沿航向））之間要要有足夠夠的距離離，為掣掣動水域域，長度度L≥3～4LC，一般為為直線，，困難時時可設(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，一般般為一個個圓域。。有掩掩護(hù)時回回旋水域域直徑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)對船體體的作用用力在前前已述，，布置航航道軸線線時應(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)行航道道布置時時應(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在在防波波堤口門門外應(yīng)設(shè)設(shè)不小于于掣動距距離的直直線段④④充充分考考慮泥沙沙運(yùn)動情情況，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，，稱為““蛇形運(yùn)運(yùn)動”。。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，，將受下下列因素素的影響響：（1）由于船船舶加速速運(yùn)動產(chǎn)產(chǎn)生的慣慣性力和和慣性矩矩；（2）船殼外外側(cè)水動動力壓力力；（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）錯船時時的船吸吸力；（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)計低水水位各類土土質(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)時時，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)越硬硬或回淤淤嚴(yán)重時時C越大。不不同專業(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：：單向W=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)計計時注意意轉(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，這時時可參考考下列數(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)港口營運(yùn)運(yùn)的繁忙程度度和航道長度度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，單向向航道。LK≥0.5t——船在航道內(nèi)必必相會，雙向向航道。t——最忙時一個方方向航行船舶舶的時間間隔隔。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、錨地專專供船舶停停泊及進(jìn)行水水上裝卸作業(yè)業(yè)的指定水域按位置分類：：港外錨地、港內(nèi)錨地（以防波堤為為界）

按功功能分類：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)浪過駁錨地：供船舶在水上上過駁作業(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：船受力力小，可隨風(fēng)風(fēng)、流等轉(zhuǎn)動動。缺缺點：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，萬噸級級L=180m左右的船S=R2R≈LC+6·水深+30m單點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，萬噸級船船一般在15萬m2左右，同樣具具有船體受力力小的優(yōu)點，，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≈LC+50m寬≈4BC1個萬噸級泊位位占水域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；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)動動量，實際中中有困難，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，，一部分繞過過建筑物繼續(xù)續(xù)向前傳播。。繞繞射后后的波高Hd與口門處入射射波高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、單突堤口門門的Kd2、雙突堤口門門的Kd3、多口門的Kd：先求出各口口門的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)氐匦危婪啦ǖ瘫M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、口門數(shù)量：：一般設(shè)兩個個口門，其有有以下優(yōu)點：：①①進(jìn)出港港可分口門，，干擾少；②②不同風(fēng)、、浪向時從不不同的口門進(jìn)進(jìn)出；③③增增強(qiáng)港內(nèi)水域域自凈能力；；④④可減輕輕港內(nèi)淤積3、口門方向與與強(qiáng)風(fēng)、強(qiáng)浪浪向最好有一一夾角，30~60=90時，船受橫風(fēng)風(fēng)，不安全，，但對港內(nèi)水水域平衡有利利=0時，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、口門寬度在在口門門處不允船舶舶錯船或超船船，只能單船船進(jìn)、出?？诳陂T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門不宜太寬，，寬了對港內(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，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，，一般來說建建堤越長其掩掩護(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)不是一個簡單單的函數(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—n增大收入增加，記記為PL長—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)到某一長度度時，達(dá)到max，這時的L值最合理。也也就是最優(yōu)的的堤長。第五章港港口水域布置置——防波堤布置2、Δn計算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