第7章_港口规划设计.ppt

第七章 港口规划设计,第一节 港口概述 第二节 港口规划调查与分析 第三节 港址选择 第四节 港口总平面布置 第五节 码头平面设计 第六节 水域与外堤布置,第一节 港口概述,一、港口的作用及组成 二、港口分类 三、港口营运概要,港口是位于江河湖海沿岸，具有一定设施和条件，供船舶进出、停泊、旅客上下、货物装卸、生活物料供应等作业的地方。 港口承担着为为船舶提供作业设施，补给，修理等技术服务和生活服务.,荷兰鹿特丹港口,位于荷兰的鹿特丹港口是世界第一大港，二战时也未曾遭破坏，很是繁荣。鹿特丹港占全欧集装箱市场份额的19%.,港口全景,new york harbor,作为美国象征的自由女神像矗立在纽约港入口处。纽约港也叫新泽西港，是世界上最大的天然深水港之 一，位于纽约州东南的赫德森河口，濒临大西洋。港区面积有3800平方千米，有水深9-146米的深水泊位400多个，集装箱码头37个。,是世界上港区面积最大的港口。整个港区有140多条货、客运输线通往世界各地，外贸进出口年货运量达6000万吨。,statue of liberty,比利时的安特卫普港,该港是欧洲第二大港口，是比利时的最大港口，它横跨斯盖尔特河两岸，距北海68公里。它不仅是优良的内陆运输港，还是重要的海上转运站，其影响面呈辐射状，号称“360度港口”。,其他世界港口,德国汉堡港 是欧洲经济自由区的典型,被称为“通往世界的门户”。2004年,汉堡港凭借总转运量1.15亿吨、集装箱700万teu的吞吐量,跻身于世界最大的港口行列。,新加坡的新加坡港,法国的马赛港,英国的伦敦港,日本的神户港和横滨港,新加坡港：世界著名大港之一，是亚太地区重要的转口港，为世界上最繁忙的商港、航运服务总汇，货物集散和仓储中心，为国际航运枢纽。,神户港：日本最大的港口，位于大阪湾西部地区，海岸线长30km，它的集装箱货物吞吐量在世界上名列前茅。,我国目前航运现状,目前为止我国从事国际航运的船舶公司已达231家，总运力达到2210多万载重吨，居世界第九位。我国国际班轮每月已达926个航班，遍布我国29个港口，遍及世界各国和地区的105条航线。 现在国内主要港口有：上海港，香港，大连港，秦皇岛港，天津港，青岛港，黄埔港，连云港，烟台港，南通港，宁波港，温州港，北海港，海口港等。,香港已成为华南地区的转口港 。香港毗邻珠江三角 洲 ，得天独厚 ，拥有风浪平静的深水港 ，是靠泊船只的天然避風港 。经过多年发展 ，香 港 已 发展成为一个世界一流的货柜港,香港,青岛港集装箱码头,上海港：全国最大的货运和客运港，是我国主要对外轮 开放的港口，为世界十大港口之一,上海港全景,南京港：全国最大的内河港，是沿长江仅次于上海港的第二大港具有海港功能的江海中转枢纽，我国外贸口岸和对外轮开放港口之一,秦皇岛港：全国最大的现代化煤炭输出港，是我国 重要外贸口岸，对外轮开放的港口之一,大连港：全国最大的原油输出港，是我国东北地区辽宁沿海 第一大港，对外轮开放港口之一。,天津港：最大的人工港,青岛港：人工港口,按所在位置分：海港、河口港和河港； 按用途分：商港、工业港、军港、渔港、旅游港和避风港； 按成因分：天然港和人工港 ； 按港口的层次地位：航运中心港、主枢纽港、地区性枢纽港、地区性重要港口、其他中小港； 按集装箱运输份额分类：国际集装箱枢纽港、区域性枢纽港、支线港。,海港：海岸港位于有掩护的或平直的海岸上； 河口港位于入海河流河口段，或河流下游潮区界内。,河港：位于天然河流或人工运河沿岸的港口。,河港重庆朝天门码头,商港天津港,商港上海港,商港：以一般商船和客货运输为服务对象的港口，又称贸易港。,工业港：临近江、河、湖、海的大型工矿企业直接运输原材料及输出制成品而设置的港口。,深圳蛇口码头,避风港：船舶在航行途中，或海上作业过程中躲避风浪的港口。,油港：专门装卸原油或成品油的港口。,渔港：为渔船停泊、鱼货装卸、保鲜、冷藏加工、修补渔网和渔船生产及生活物质补给的港口。 军港：供舰艇停泊并取得补给的港口。,沙特阿拉伯石油码头,港口组成,防波堤,大连港,加拿大港口,仓库,一、港口的作用及组成,（一）作用：港口是保证水运系统正常工作的重要组成部分，是一个综合运输枢纽，是陆路和水路交通的连接点，并成为综合运输系统的中间转运站。 船舶的平稳停泊； 货物的装卸、储存和疏运等； 旅客的上下和进出； 到港船舶的供应服务、维修。,（二）港口组成,经营性设施,基础性设施,港口组成,水域设施,陆域设施,装卸设施,储存设施,1.港口的水域设施,（1）港口航道：足够宽度、足够水深 安全便利进出港口。 （2）锚地：供船舶停泊及进行水上装卸作业 用的水域。 外港锚地：候潮、待泊、联检、避风； 易燃易爆危险品停泊。 内港锚地：待泊、水上装卸作业， 船队进行船舶编解作业。 锚地一般设置系船浮筒、趸船等设施，供船舶靠泊，也有直接采取锚泊的。,（3）防波堤：系港口水域外围用以防御波浪，以保持水面平稳以及船舶停泊和作业安全的水工建筑物。 （4）回转水域：为船舶转头、改变方向而设置的水域；一般设在口门或泊位之间。 （5）港池：直接与码头相连的作业水域。 （6）导航助航设施：系为了指示船舶进出和保证航行的安全，在航道和水域里所设置的灯塔、航标、导标、浮标和各种灯光设施。,2.港口的陆域设施,（1）码头和泊位 码头：是停靠船舶、上下旅客、装卸货物的场所； 码头前沿线：是水域与陆域交接的地域，是港口的生产岸线和生产活动的中心； 港口的码头岸线长度是港口规模的重要标志之一，表明能同时容纳并进行装卸作业的船舶数量。 泊位：即可供一艘船停泊的位置； 为了具体反映靠泊能力的大小，通常按靠泊船舶的最大吨级分类，供万吨级以上船舶停靠的泊位通常称为深水泊位。 港口拥有的泊位数量，特别是深水泊位的数量，是衡量港口规模大小和测算港口通过能力的主要依据。,港口码头的分类,按用途可分为：客运码头、货运码头、军用码头、轮渡码头、工作船码头、修造船码头等。 货运码头又可分为：件杂货码头、散货码头、油码头、滚装码头、集装箱码头、多用途码头等。 按装卸货物种类可分为：专业化码头和综合性码头。 专业化码头使用的机械设备专业性强、劳动生产率高，适用于装卸货种比较单一、运量大、货源稳定的港口。 综合性码头则可为多种货物的装卸服务。 按平面布置分为顺岸式码头、突堤式码头、墩式码头。,图1 突堤码头平面形式,图2 码头断面形式,突堤式布置和顺岸式布置的分析比较,同样泊位数量，突堤式较顺岸式占用自然岸线少，布置紧凑，故在岸线较短的条件下，宜优先考虑突堤式布置。为了减少必须掩护码头岸线所需的防波堤长度时，突堤式较为有利。 在河道、河口，由于突堤式过多地伸向河中，破坏了原有水流形态，易于引起冲淤，并过多地占用河道宽度，影响通航，一般宜采用顺岸式布置。 突堤式布置广泛用于海港，而顺岸式布置广泛用于河港和河口港。,（2）仓库和堆场,便于货物贮存、集运，保证货物质量； 利于车船衔接； 提高港口通过能力。 仓库：分为前方仓库和后方仓库。 前方仓库用于短期存放货物，以加快车船、货物周转为目的； 后方仓库供货物较长时间储存，服务于货主储存待机的目的。 堆场用于存放不怕雨淋、日晒和气温变化影响的货物。 货棚供临时堆放不宜日晒雨淋的货物。,（3）道路和铁路 港区道路 供流动机械运行，并与城市道路和疏港道路相连接的港内通行道路。 港内道路一般布置成环行，以方便运输，并尽可能减少与铁路线的交叉或干扰，影响装卸作业。 必要时可在作业区设置停车场，并设立必要的交通标志，以保证港内车辆通行安全。,港区铁路 系铺设在港区内部的铁路运输线。包括港口车站、港区车场、码头和库场装卸线，以及其它与铁路运输有关的各种建筑物、设备等； 港口铁路是许多港口集疏转运的主要方式。 铁路装卸线多位于码头前沿和库场前后，较好地满足装卸作业的要求，多采用尽头式布置，设在平直道上，便于取送车辆，与道路系统相协调。,港湾站是专为港口服务的车站，办理列车的到发、解编及向港区车场或装卸地点取送车辆等作业。港湾站距码头、仓库作业区不宜太远，主要是为便于取送车作业； 港区车场分担港湾站的部分作业，主要办理本区的车辆分组、集结及向码头、仓库、堆场取送车等作业。港区车场的位置在港湾站与码头、仓库货物线之间 ，并应尽量靠近码头和仓库区。港区车场为 12 个码头和仓库区服务，与港湾站间有方便的通路。 码头线及货物装卸线是水、陆联运直接发生作业联系的地点。它的布置应满足货物作业过程及船位通过能力的要求 ,并保证调车作业的便利。,港区车场是为码头和各泊位或货舱以及场库挑选、集结及配置车辆服务的。在作业量大的港口设置港区车场，能更好地保证车、船的衔接和船舶装卸作业的连续性。 港区车场一般应有下列线路: 自港湾站接发小运转列车或车组的到发线； 收集自码头或栋送来车辆的集结线； 为码头或场库挑选车辆的调车线； 调机走行线以及进行调车作业的牵出线等。 一般，每衔接一个码头设 23条线路。 港区车场应尽量靠近码头或场库。一个港区车场以连接12个码头或场库为宜。, 港区车场及码头线布置图,在港口内，码头应按货物种类进行专门化，如建立成件、杂货、散货、集装箱、油码头等专业化码头，以充分使用码头的有效面积及选择合理的装卸工艺，配置适应货种的装卸机械。 码头线是直接为港口装卸作业服务的，其线路的布置取决于码头的位置、形式、机械化装卸设备的类型以及货物的种类和性质。 成件货和杂货码头的码头线一般与泊船岸线或仓库成平行布置，并设计为尽端式线路。,码头线布置图,（4）装卸和运输机械,装卸运输设备主要是指港口为船舶、车辆装卸货物和港区内货物搬运所用的装卸、搬运机械。 装卸运输机械设备是港口系统的重要组成部分，可分为四大类 ： 起重机械； 搬运机械； 输送机械； 港口专用机械。,二、港口的分类,1.按功能用途分 商港（贸易港）、渔业港、工业港、军港、 旅游港； 2.按地理位置分 海港位于有掩护的海湾内或位于开敞的海岸上； 河口港位于河流入海口或河流下游潮区界内； 河港位于河流沿岸，多以内贸为主，停泊河船； 运河港位于运河上。,三、港口营运概要,1.货物在港内的作业 作业环节：装卸作业、储存、短途运输； 2. 港口吞吐量及通过能力 吞吐量：p118 通过能力：p118 3. 船舶技术性能指标 船舶尺度：船长、船宽、型深、吃水； 船舶吨位：容积吨位、重量吨位； 船舶的种类：集装箱船、杂货船、散货船、油船,第二节 港口调查与分析,一、港口腹地与吞吐量预测 二、气象条件对港口建设的影响分析,一、港口腹地与吞吐量预测,1.港口腹地 （1）概念：港口货物吞吐和旅客集散所及的地区范围； （2）关系：腹地是港口赖以存在和发展的基础； 港口是腹地的门户，对腹地的经济发展产生 重要影响。 （3）现代化的港口一般具有双向腹地：陆向/海洋腹地 陆向腹地：为港口产生或消耗货源的内陆地域范围； 海洋腹地：通过海运船舶与某海港相连接的国家或地区。,2.吞吐量预测方法 （1）概念：在营运期内，经水运运进运出港区并经装卸的货物数量。 （2）预测方法： 定性预测： 判断预测法 专家评估法 市场调查法 类推法 定量预测： 时间序列分析法 回归分析法 概率分析法,二、自然条件的影响,1.气象条件：风、雨、雾、冰； 风向和频率-便于在港口总平面布置、建筑物施工和港口营运（船舶航行靠离码头等）中考虑风的影响； 雨统计降水日数、降水量和延时的目的在于分析它对港口作业天数、装卸质量和排水设施的影响。 雾妨碍海面能见度，影响航行安全，能见度低于 3 级时， 船舶不宜在港区及航道上航行，这样的雾日应从作业天数中扣除。 冰严重冰封可使港口不能使用，减少作业天数； 冰凌对建筑物产生的撞击力、挤压力； 冰的冻融作用严重影响着混凝土的耐久性。,2.海象条件：潮汐、波浪、近岸海流； 潮汐潮沙对港口的影响主要是特征潮位取值问题； 波浪波浪大小、分布对海港选址、总平面布置、水工建筑物设计和施工以及日常营运都有密切关系。在平面布置中，利用建港地点的波向波高分布特点，使船舶经常处于顺浪的工作条件。 近岸海流海流的作用力常常会超过风力的影响。设计时必须认真研究港址处沿岸海流数值大小、流向变化、在平面上和沿深度上的分布特点和规律。 3.河口条件 （1）感潮河段：注意河段的河床演变规律； （2）制约段：注意预测港口形成后河床的可能演变； （3）滨河段：注意泥沙运移的影响。,第三节 港址选择,一、港址选择原则 二、不同地区港址选择的特点,一、港址选择原则,1使用方面的要求 （1）港口应有良好的水域和陆域条件 水域方面，如水域面积、水深、航道、岸线等应能便利船舶的航行、锚泊、靠离码头、装卸作业等。最好有一定的天然掩护条件，有利于水面的平稳，无严重的冲刷或淤积，岸线稳定。 陆域方面，应选地形平坦、开阔、高度适当的地区，并有一定的纵深，能合理地布置港口陆域各种设施和建筑物。综合港区的陆域平均纵深一般要求在10003000m。 良好的水陆域条件是港口安全生产、高效率和经济营运的根本保证，可节省工程投资。 （2）岸线和陆域应有一定的发展余地 港口及城市都是处在动态发展之中。港址的选择要考虑城市发展的需要，要为未来发展留有余地，至少要为港口提供30年的合理发展基础。,2港口建设施工方面的要求 （1）建设费用低处理好建设费用和营运费用的关系 港口建设总是要采取一些工程措施来改造水域或陆域条件。对于自然条件较差的港址，常需复杂和大量的工程措施，这会导致投资大，施工期长等。有的还会带来投产后维护管理费用高等弊病。例如，在泥沙活动比较强烈的地区建港，航道及港池常需经常性疏浚维护，增加了港口的营运费用。 （2）施工条件好处理好施工条件和后勤保障的关系 施工条件好且施工方便，建材供应充分，有丰富的当地材料可供利用。施工用电及用水有保障。有城市依托的港址，有利于解决工程基地的物资销售，后勤供应等问题。,3国防战备方面的要求 港口作为交通运输枢纽，是战争中军事运输的辅助基地，也是敌方破坏的目标。港址应有一定的隐蔽条件。 4其他方面的要求 （1）环保要求 要避免港口建设和日后的营运对环境造成污染，避免破坏生态平衡和自然景观，市区岸线常是城市居民休息娱乐的自然景观点，港口建设要与市政规划协调、分配利用好岸线。 （2）少占耕地、减少拆迁 港口建设常要占用大片土地，应尽量少占耕地和避免过多地拆迁工业和民用建筑。 总之，港址选择应充分研究建港地区的自然条件，充分考虑交通、能源、城市、国防、环境等多方面的需要，既要节省工程投资，又要减少营运管理费用。通过进行方案的技术经济综合论证比较后确定。,二、不同地区港址选择的特点,1海港港址选择的特点 海岸的类型 按地质条件分为岩石海岸、沙质海岸和淤泥质海岸； 按形态条件分为天然海湾和开敞海岸。 （1）天然海湾 特点：岩石海岸，岸线曲折，岸坡较陡。有的水域可能有一定的掩护条件。泥沙来源较少，泥沙活动不太强烈，岸线较稳定，航道水深条件较好，地基条件也好，常具备天然良港的条件。 选址要求 水域平稳：在岩石海湾选址，主要是针对其水深浪大的特点，寻求有利地形，利用天然海湾或建筑较短的外堤以维护港内水域的平稳，保证船舶进出和靠泊的良好条件。 开挖工程量：在岩石海湾中选港址，还应充分利用较好的水深条件布置码头，以减少港池和航道的开挖。,（2）开敞海岸,特点：开敞海岸多为砂质或淤泥质海岸，岸线较平顺，岸坡缓，近岸水深小，通常沿岸泥沙活动较强烈，地基条件较差。 选址要求：在坡缓的开放海岸选港址，除了考虑要保证港内水域平稳外，主要是要确保港内及进港航道不被泥沙回淤。因为，在潮流和波浪等动力因素作用下，泥沙会经常发生运动，造成航道不稳定、港池回淤。,2.河港港址选择的特点,河流分为山区河流与平原河流两大类型。 大型河流沿河长可分为上游、中游和下游三段。 一般来说，上游常为山区河流，下游常为平原河流，而中游可能是流经丘陵或平原的河段。 (1)山区河流港址选择的特点 山区河流地形复杂，河岸陡峭，岸线曲折，河床形状极不规则，并多卡口、急弯。岸边常有巨石，河床中常有暗礁。山区河流的水位洪枯季节性变幅大，且水位涨落迅猛，水流湍急，流态紊乱。 山区河流的港址选择主要取决于船舶的航行和靠泊条件。一般，可将港址选在急流卡口的上游缓水段或选在水深流缓的深沱段。根据水位变幅大的特点，必要时可分别布置洪水、枯水期码头作业点。,（2）平原河流港址选择的特点,平原河流流经地势平坦、土质疏松的冲积平原。具有迳流系数小、汇流时间长、水位变化缓和、年内变幅较小等特点。 按平原河流、河岸的性质及其河床组成物粗细和河床比降的不同，又可分为以下几个不同类型的河段： 顺直微弯河段 有限弯曲河段 分汊型河段, 顺直微弯河段 这种河段河岸的抗冲性比河底强，河槽基本顺直。枯水时期边滩出露，河水在犬牙交错的边滩外流过；洪水期往往由于某个边滩受到冲刷而导致上下相邻边滩的变化。河中的深槽和浅滩也会发生交替变化。这种河段，在一年或数年内原来的深槽可能变成边滩，原来的浅滩可能变成深槽，河道不太稳定。 在这种河段上选港址，宜选在深槽稍下游的水深条件较好的地方，不宜选在边滩上。同时，要采取措施固定边滩，使其不致下移。, 有限弯曲河段 河段河底常为细砂，易受冲刷，河岸常为悬沙和底沙交替，也易受冲刷。当河段两侧存在基岩或抗冲性较好的河谷坡地时，河道的弯曲会被限制在两侧的限制冲刷线以内，弯曲带宽不能无限制地增加，即形成所谓有限弯曲河段。 这种河段由一个或几个正常弯曲的河弯组成。水流在弯道上因惯性、离心力和地转偏向力的共同作用而形成弯道环流，致使凹岸受冲刷，凸岸被淤积。但由于限制冲刷线的存在，凹岸不会继续后退，凸岸也就不会继续淤涨。因此，靠凹岸会形成一个较稳定的深槽。 港址宜选在弯顶下游。必要时应在港区及弯顶处做护岸工程。,当河床两岸没有限制冲刷线存在时，河道就会自由弯曲发展，即可形成蜿蜒河段。这种河段河床不断地向不对称的弯曲发展，终将形成几乎封闭的河环；如发生大洪水或遇特殊情况时，水流可能冲溃曲颈，发生自然裁弯。蜿蜒河段河床变迁大，经常处在新弯道的形成和旧弯道死亡的演变过程中。 所以，一般不宜在这种河段上建港。如果必须在这种河段上建港，港址宜选在凹岸处，并需要作护岸工作。在曲颈处可建堤防及护岸，以防止自然裁弯。, 分汊型河段,这种河段上，下游存在抗冲性较强的河谷坡地或原生基岩，而河身较宽阔，整个河段成藕节状。宽段河槽中存在江心洲将河道分为二汊或多汊。 在这种河段上选港址，最好是选在宽段河身的上游或下游。 如必须在汊道内建港，应首先对各汊道的兴衰趋势作详细的调查研究，港址要选在稳定的和发展的汊道内,不应在趋于衰亡的汊道内建港。,（3）河口地区港址选择的特点,入海河口地区常常是人烟稠密，工农业生产发达的地区，是发展江海联运的中心地带。入海河口受海洋和河流两方面动力因素的作用，自然条件甚为复杂。海洋与河流二者动力因素强弱对比和泥沙多寡对河口形态的形成和稳定影响很大影响。 入海河口按形态分类,河口地区港址选择重点是研究泥沙活动规律，维护航道所些需的通航水深。一般地说，港址宜选在过水断面较窄的顺直河段或稳定的弯曲河段的凹岸。潮流界附近是淤积严重的河段，不宜建港，港址宜选在潮流界以下。,三角洲河口,分汊型河口黄河河口 多岛式河口长江河口,三角港河口(喇叭型河口)钱塘江河口,第四节 港口总平面布置,一、港口总体布置的一般原则 二、港口作业区的划分和布置,港口的总体布置包括码头的布置，水域、陆域面积的大小，库场与码头泊位的相对位置，作业区的划分以及港内交通线路的布置等。 港口的总体布置合理，不仅能充分利用港区的自然条件，避免大量的浚深和填方，减少外堤长度，保证最小的建筑工程量和最低的建筑费用，而且能使船舶方便安全地进出港区、靠离码头、进行作业。良好的水陆运输线路的港内衔接，使港口与内陆和城市有便利的交通联系，内河船和海船、车辆与船舶能尽可能靠近，可提高船舶装卸效率，充分利用泊位生产能力。 港区布置紊乱，不仅会造成船舶在港作业过程中的多次移泊，而且也可能造成多作业环节的相互干扰，进而影响到装卸效率，限制着港口的通过能力。,一、港口总体布置的一般原则,1.重要性 港口是水陆联运的交通枢纽，大量不同种类的货物通过各种运输手段运到港口集散。 为使各种运输工具和设施在港口高效和安全地运转，经济地完成运输任务，就必须把港口各种设施和建筑物进行合理的布置。 港口总体布置是一项十分重要、涉及多种专业的综合性工作，总体布置不当，不仅会增加工程投资和装卸成本，而且会给港口管理和未来的发展造成许多困难，甚至会成为所在城市的包袱。,2.主要内容,（1）港口总体布置工作的前提 货运量规划； 船型车型的选择； 装卸工艺设计及设备选型。 （2）港口总体布置工作的主要内容 确定港口各主要组成部分的规模； 平面布置形式； 码头尺度和高程设计； 画总平面布置图； 编写设计说明书。 一般地说，港口总体布置设计贯穿于从港址选择、作业区划分到工程的初步设计的全过程。,3.一般原则,（1）统一规划、远近结合、合理布局和分期建设的原则 要正确处理与国民经济其他部门和国防建设的关系； 要与整个交通运输系统的布局和发展相协调； 要充分发挥港口的社会效益和经济效益，有利于尽快形成港口的生产能力。 （2）总体设计应充分体现港口对船舶服务的功能 要有良好的水域条件，保证船舶进出港、锚泊、靠离码头及装卸作业的方便和安全。,（3）港口陆域的装卸、储存和疏运三大系统有机地结合起来进行合理布局 要保证货物安全转运，减少装卸环节，降低装卸成本； 要加速船、车周转，各作业系统要配套，通过能力要相互适应和协调，不应存在薄弱坏节。 （4）港