港口规划与布置课程设计说明书-石岛新港湾多用途码头设计.docx

港口规划与布置课程设计设计说明书学号： 2013012213 密级：公开港口规划与布置课程设计设计说明书题目：石岛新港湾多用途码头学院：船舶工程学院专业：港口航道与海岸工程学号：姓名：日期：2015年12月17日哈尔滨工程大学2015年12月目录第1章. 设计基础资料11.1. 设计依据11.2. 设计标准、规范11.3. 港口现状及发展规划11.4. 设计船型11.5. 装卸工艺11.5.1. 铁矿石码头11.5.2. 集装箱码头21.6. 自然条件21.6.1. 水文气象21.6.2. 雾况21.6.3. 风况31.6.4. 波浪3第2章. 装卸工艺设计42.1. 装卸工艺设计一般规定42.2. 铁矿石码头装卸机械选型和工艺流程设计42.3. 铁矿石码头主要建设规模的确定42.3.1. 泊位年通过能力42.3.2. 泊位数52.3.3. 仓库或堆场面积52.4. 集装箱码头装卸机械选型和工艺流程设计72.5. 集装箱码头主要建设规模的确定72.5.1. 泊位年通过能力72.5.2. 泊位数82.5.3. 仓库或堆场面积8第3章. 总平面布置设计113.1. 总平面布置原则113.2. 港内水域布置113.2.1. 码头前停泊水域113.2.2. 回旋水域123.2.3. 船舶制动水域123.2.4. 航道123.2.5. 锚地133.3. 码头规模确定143.3.1. 泊位长度143.3.2. 码头长度143.3.3. 码头高程153.4. 路与平面布置和地面坡度153.5. 辅助生产和辅助生活建筑15第4章. 结论164.1. 主要技术经济指标164.2. 港区总平面布置图17第5章. 问题与建议18i第1章. 设计基础资料第1章. 设计基础资料1.1. 设计依据港口规划与布置课程设计任务书1.2. 设计标准、规范1海港总体设计规范s.北京：中华人民共和国行业标准，2014；2交通部第一航务工程勘察设计院海港工程设计手册m北京：人民交通出版社，2001；3郭子坚.港口规划与布置m.北京：人民交通出版社，2011；4宗蓓华，真虹.港口装卸工艺学m.北京：人民交通出版社，2003；5jtj296-96港口道路、堆场、铺面设计与施工规范s.北京：中华人民共和国行业标准，1997；6jtj213-98.海港水文规范s.北京：中华人民共和国行业标准，1999；7jtj206-96.港口工程制图标准s.北京：人民交通出版社，1996。1.3. 港口现状及发展规划石岛地处山东经济发展的前沿地区，随着港口吞吐量不断增长，船舶运输不断向大型化发展，现有港口生产能力已经不能满足未来地区经济的发展求。本课题主要是对石岛新港湾码头进行总平面布置设计。该码头建设将使石岛港满足第四代集装箱船和10万吨散货船的靠泊要求，缓解石岛港现在水域拥挤、深水泊位不足、港区机械设备落后等问题。港口设计吞吐量为：铁矿石140万吨，集装箱60万teu。该港区规划可利用岸线 1200m，陆域纵深 600m。码头水深条件良好，码头选址区域无不良地质现象出现。1.4. 设计船型表1.1设计船型船型总长l(m)型宽b(m)型深h(m)满载吃水t(m)100000t散货船250.043.020.514.330000t集装箱船244.032.319.712.01.5. 装卸工艺1.5.1. 铁矿石码头装卸桥，也称桥式卸船机，是国外大型散货码头最主要的卸船机械，一般适用于5万吨级以上的散货专用船，卸船效率在700t/h以上。装卸桥的卸船效率之所以高的原因是，装卸桥抓斗的行程路线简单，起重量大，同时，装卸桥还可以承受较大的动量载荷，所以其装卸小车的工作速度可加快，从而使抓斗的工作周期缩短。工艺流程：1.5.2. 集装箱码头在现代化的集装箱码头上，目前从事码头前沿集装箱起落舱作业的设备普遍采用的是岸壁式集装箱装卸桥来装卸集装箱船舶。水平运输采用集卡与轮胎式龙门起重机相配合的方式。工艺流程：1.6. 自然条件石岛属荣成市石岛镇，位于山东半岛最东端，荣成市南部石岛湾畔，处于山东经济开放区的前沿地带。属山东省荣成市辖境。东及东北方向有镆铘岛掩护，北有朝阳山，背依石岛山，三面环山，口门向东南敞开，与南、黄海相连。1.6.1. 水文气象年平均气温为11.8。最热月份是8月份，平均气温为24.5；最冷月份是1月份，平均气温为-1.2。极端最高气温为36.8，极端最低气温为-14.6。多年平均降水量为858.3mm，历年最大日降水量为1218.2mm，雨季集中在79月份，占年降水总量的60%。年平均降水日数为86.3天。其中年平均降雨量较大的天数为29.1天，降雪较大天数为9.9天1.6.2. 雾况年平均雾日数52.7天，多集中于47月，占雾日数的75%。年最多雾日数79天（1964年），年最少雾日数29天（1958年)。1.6.3. 风况石岛濒临海域，属于东南亚季风区，根据海洋站测风资料统计结果：表1.2风力统计情况nnneneeneeesesessessswswwswwwnwnwnnw1月15311111156523718244月123223346181651126127月511235913231761112510月14311222381241331320全年123112335131351231016累计年平均风速为5.3m/s，冬半年的平均风速较夏半年明显偏大，最大是4月，平均风速为6.2m/s，最小是9月，平均风速为4.5m/s。风力达6级以上的天数为年平均13.2天。1.6.4. 波浪50年一遇，h1%波高值为：设计高水位：h1%=1.865m，t=6.3s设计低水位：h1%=1.565m，t=6.3s极端高水位：h1%=1.915m，t=6.3s第2章. 装卸工艺设计2.1. 装卸工艺设计一般规定(1) 装卸工艺设计应进行多方案的技术经济比较，满足加快车船周转、各环节生产能力相匹配和降低营运成本的要求。应积极采用先进技术和现代管理方法，保证作业安全、减少环境影响、降低能耗和改善劳动条件。(2) 装卸机械设备应根据装卸工艺的要求配置，并应综合考虑技术先进、经济合理、安全可靠、能耗低、污染少、维修简便等因素。现有设备满足不了装卸工艺合理的配置要求时，可根据实际需要进行研制、开发。设备可视运量增长分期配置。(3) 货类单一、流向稳定、运量具有一定规模时，宜按专业化码头设计。(4) 必须在港口进行的计量、配料、筛分、保温、解冻、熏蒸、取制样、灌包和缝拆包等作业，应在设计时一并考虑。(5) 危险品码头的装卸工艺设计，应符合国家现行标准(建筑设计防火规范) (gb50016)和(危险货物集装箱港口作业安全规程( jt 397)等的有关规定。(6) 采用大型移动式装卸机械时，应设置检修和防风抗台装置。2.2. 铁矿石码头装卸机械选型和工艺流程设计卸船机采用1台卸船效率900t/h的桥式抓斗卸船机。水平运输选择皮带机。工艺流程：2.3. 铁矿石码头主要建设规模的确定2.3.1. 泊位年通过能力根据海港总体设计规范（2014年5月1日实施）2.12.2式中：17第2章. 装卸工艺设计pt散货码头泊位设计通过能力（单位：吨/年）；t取365天；泊位利用率0.58，由规范表7.10.3假定泊位数为1个，初步取泊位利用率为0.58，经过代入计算，得到泊位数为1个时码头的装卸能力与本港的吞吐量相匹配，假定成立；g船舶的实际载货量（t），10万吨；tz装卸一艘船所需的时间；177.8h；td昼夜小时取24h；t昼夜非生产时间和取24h，故取3h；tf船舶装卸辅助作业、技术作业以及船舶靠泊、离泊时间之和，由于没有统计资料，参考海港设计规范采用表7.10.2数值0.75+1.125+0.75+1.00+1.75=6.375h，考虑到排放压舱水的时间，最终确定为8.4h；p设计船时效率，本港采用卸船机的卸船效率台时效率为900t/h，而考虑实际中并不能达到额定的态势效率根据海港工程设计手册821页对桥式卸船机平均能力的建议值为额定能力0.60.65，故设计船时效率取562.5t/h。代入数值：2.3.2. 泊位数根据海港总体设计规范（2014年5月1日实施）2.3代入数值：故泊位数取1。2.3.3. 仓库或堆场面积堆场容量计算公式：2.42.5式中：ey堆场所需容量；qh年运货量140万吨；kbk堆场不平衡系数，取1.2；hmax月最大货物堆存吨天；月平均货物堆存吨天；kr货物最大入堆场百分比100%，全部入堆场；tyk货物年运营天数取350365d，故取358d；tdc货物在堆场的平均堆存期，规范要求取715d，故取11d;k堆场容积利用率，根据规范取0.60.9,故取0.75。代入数值：堆场面积计算公式：2.6式中：a仓库或堆场总面积（m2）；e仓库或堆场所需容量（t）；q单位有效面积货物堆存量（t/m2）根据港口工程设计手册（上）第805页表3-5-1-1，铁矿石的堆密度为2.42.7(t/m3)之间，本码头取2.6t/m3。kk仓库或堆场总面积利用率，为有效面积占总面积的百分比（%）规范范围为7080，取80。代入数值：2.4. 集装箱码头装卸机械选型和工艺流程设计选择9台集装箱装卸桥，台时效率取每小时28.3teu/h。水平运输选择轮胎式龙门起重机和集卡配合的方式。2.5. 集装箱码头主要建设规模的确定2.5.1. 泊位年通过能力根据海港总体设计规范（2014年5月1日实施）2.72.8式中：pt集装箱泊位设计通过能力（单位：teu/年）；ty根据石岛天气2011年1月1日2015年11月30日的统计资料，六级风以上天数为每年13.2天；雾气每年52.7天，影响作业天数取27天；降雨较大降雨天数为每年29.1天；降雪较大天数为9天。365-13.2-27-29.1-9.9=284.9天，故最终ty取值为285天；a泊位有效利用率（%）,取60%；q集装箱单船装卸箱量，根据海港设计规范表7.10.7-1，船舶载箱量为35015650teu，q的取值范围8002500teu，本港四代集装箱船的载箱量约为4000teu，故取1650teu；p设计船时效率；表2.1集装箱台时效率、同时作业量及倒箱率船舶载箱量(teu)台时效率p1(自然箱)同时作业率k2(%)倒箱率k3(%)190156502530908007n岸边集装箱装卸桥配备台数，根据规范中表7.10.7-2，2000130000吨级船舶取23，本港到港的集装箱船30000吨级，故取3；p1岸边集装箱装卸桥台时效率基准值（自然箱/h），根据规范中表7.10.7-3船舶载箱量在19015650teu范围内集装箱的台时效率取2530 teu/h且第四代集装箱船载箱量约为4000teu，故取28teu/h；k1集装箱标准箱折算系数，由于资料缺乏，根据规范取1.11.9，取1.4；k2岸边集装箱同时作业率，根据规范取83.3%；k3装卸船作业倒箱率，根据规范取4.7%；k4可吊双箱和双小车集装箱装卸桥的新型高效集装箱装卸桥时效率提高系数，根据规范取1.051.25，取1.1；代入数值：tg昼夜装卸时间(h)，根据规范取2224h，故取23h；tf船舶装卸辅助作业、技术作业以及船舶靠泊、离泊时间之和，根据规范取35h，故取4h；td昼夜小时，根据规范取24h。代入数值：2.5.2. 泊位数根据海港总体设计规范（2014年5月1日实施）2.3代入数值：故，泊位数取3。2.5.3. 仓库或堆场面积集装箱码头堆场所需容量及地面箱位数可按下列公式计算:2.92.10式中：ey集装箱堆场容量（teu）；qh集装箱码头年运量（teu），根据设计资料取60万teu；tdc到港集装箱平均堆存期（d）,由于资料不足，根据规范中表7.10.11-1，有2.11表2.2集装箱堆场平均堆存期集装箱类型进口箱出口箱中转箱空箱冷藏箱危险品箱堆存期tdc(d)710357102413运量比例(%)约50约5003010301516(集装箱类型堆存期运量比例)= 8.550%+450%+715%+1020%+33%+23.5%=9.46d，运量比例=50%+50%+15%+20%+3%+3.5%=141.5%。所以，tdc=6.69d；kbk堆场集装箱不平衡系数，本港无统计资料，根据规范要求取1.11.3,故取1.2；tyk集装箱年工作天数（d），根据规范要求取350365d，故取358d；ns集装箱码头所需地面箱位数；nl堆场设备堆箱层数，根据规范中表7.10.11-2，本港选取的堆场作业机械选择轮胎龙门起重机，范围取35，故取4。空箱堆场作业的机械选择空箱堆箱机，范围58，故取6.5；as堆场容量利用率（%），根据规范中表7.10.11-2，轮胎龙门起重机取5570，故取62.5。空箱堆箱机取值范围7080，故取75；其中空箱比例14.13%，重箱85.87%。代入数值：标准箱的截面积为6.058m2.438m，故最终面积74065.90257m2(13454.75teu)；其中重箱堆场面积68255.91442m2(4621.44teu)；空箱堆场面积5759.772172m2(389.98teu)。集装箱码头拆装箱库所需容量计算公式：2.12式中：ew拆装箱库所需容量（t）；qh集装箱码头年运量（teu），根据设计资料取60万teu；kc拆装箱比例（%），不宜大于15%，故取值5%；qt标准箱平均货物重量（t/teu）,缺少本港统计资料，根据规范取7.5t/teu；kbw拆装箱库货物不平衡系数，本港无统计资料，根据规范要求取1.11.3，故取1.2；tdc货物在库平均堆存期（d），本港无统计资料，根据规范要求取35d，故取4d；tyk拆装箱库年工作天数（d），取350365d，故取358d。代入数值：拆装箱库面积：第3章. 总平面布置设计第3章. 总平面布置设计3.1. 总平面布置原则(1) 平面布置应符合港口总体规划，并应考虑近远期结合和合理分区，适当留有发展余地；(2) 新建港区布置应统筹考虑码头、综合物流、临港工业和城市等方面的发展要求。(3) 各类码头的布置应相对集中，以便于综合利用港口设施和集疏运系统，且应避免互相干扰；(4) 平面布置应深入分析自然条件的基础上，合理利用自然条件，充分利用岸线与水陆域资源；(5) 平面布置应满足港口运营安全的要求，且有利于提高生产效率和降低营运成本；(6) 港口水域、陆域、集疏运等系统能力应相互匹配，提高港口综合通过能力；(7) 新建港区的布置应与原有港区相协调，并应减少建设过程中对原有港区生产和相邻工程的干扰；(8) 码头、航道与跨海建筑物、构筑物的安全距离应按国家现行有关标准执行。3.2. 港内水域布置3.2.1. 码头前停泊水域. 宽度码头前沿停泊水域为码头前倍设计船宽的水域范围，即铁矿石泊位停泊水域为43.02=86.0m，集装箱泊位停泊水域为32.32=64.6m。. 水深码头前设计水深，是指在设计低水位以下保证设计船型在满载吃水情况下安全停靠的水深。其深度可按下式确定：3.13.2式中：d码头前沿设计水深（m）；t设计船型满载吃水（m）；z1龙骨下最小富余水深（m），由网络资料查得石岛港区地质为淤泥层、粘土层故取0.3m；z2波浪富余深度（m），计算结果为负值时取=0；石岛港口属于有良好掩护的港口故使用z2=kh4%-z1计算；z3船舶因配载不均匀而增加的尾吃水（m），对散货船取0.15m，集装箱船忽略不计；z4备淤深度（m），有淤积的港口一般取不小于0.4m；k系数，顺浪取0.3，横浪取0.50.7，故取0.6；h4%码头前允许停泊的波高（m）。对于铁矿石泊位：t=14.3m，z1 =0.3m，z3 =0.15m，z4=0.4m；经计算可得，z2 =0.9m（顺浪）或1.7m（横浪），d铁=16.85m；对于集装箱泊位：t=12.0m，z1 =0.3m，z2=0.9m（顺浪）或1.7m（横浪），z3=0，z4=0.4m；经计算可得，d集=14.4m。3.2.2. 回旋水域根据规范，取2倍设计船长:500m。3.2.3. 船舶制动水域根据规范，取6倍设计船长：1500m。3.2.4. 航道. 宽度根据海港总体设计规范（2014年5月1日实施），采用双向航道，3.33.4式中：w航道通航宽度（m）；a航迹带宽度（m）；b船舶间富裕宽度（m），取设计船宽b；c船舶与航道底边间的富裕宽度（m）,采用海港总体设计规范表6.4.2-2中的数值，取对散货船取b,对集装箱船取0.75b；n船舶漂移倍数；采用海港总体设计规范表6.4.2-1中的数值，取1.69；l设计船长（m）；风、流压偏角（）；采用海港总体设计规范表6.4.2-1中的数值，取7；b设计船宽（m）。对于散货船：w=21.69(250sin743)43+243=377.31m对于集装箱船：w=21.69(244sin732.3)32.320.7532.3=290.43m。. 水深根据海港总体设计规范（2014年5月1日实施）3.53.6式中：d0航道设计水深（m）；t设计船型满载吃水（m）；z0船舶航行时船体下沉量（m），对于非限制性航道按海港总体设计规范图6.4.6采用，散货船航道取1.6m，集装箱船航道取1.2m；z1航行时龙骨下最小富余水深（m），采用海港总体设计规范表6.4.6-1中的数值，散货船航道取0.5m，集装箱船航道取0.3m；z2波浪富余深度（m），采用海港总体设计规范表6.4.6-2中的数值，处于安全考虑选择z2/h4% =0.52，则z2=0.97；z3船舶因配载不均匀而增加的尾吃水（m），散货船取0.15m，集装箱船忽略不计；d航道设计水深（m），即疏浚底面对于设计通航水位的水深；z4备淤深度（m），由于有淤积的港口，备淤深度不宜小于0.4m，故取0.4m。对于散货船航道：t=14.3m,z0=1.6,z1=0.5,z2=0.97，z3=0.15，z4=0.4,经计算可得，d散航=17.92m；对于集装箱船航道：t=12.0，z0=1.4，z1=0.3，z2=0.97，z3=0,z4=0.4, 经计算可得,d集航=14.80m。3.2.5. 锚地. 水深根据海港总体设计规范（2014年5月1日实施），港外锚地水深不应小于设计船型满载吃水的1.2倍，当波浪累计频率为4%的波高超过时，尚应增加波浪富裕深度。该港取17.5m。. 半径r船舶采用单锚系泊时，每个泊位所占水域为一圆形面积(图3.1)，图3.1其半径按下列公式计算：风力7级时：r=l+3h+903.7风力7级时：r=l+4h+1453.8式中：r单锚水域系泊半径（m）；l设计船长（m），取250m；h锚地水深（m），取16.85m。所以，风力7级时r=387.91m；风力7级时r=458.88m。3.3. 码头规模确定3.3.1. 泊位长度对于连续布置多个泊位，泊位长度可按下列公式计算：3.9式中l设计船长；d富余长度。设计船型中100000t散货船（船长250.0m）、30000t集装箱船（船长244.0m），由规范查得，富余值d取30m。所以，铁矿石泊位长度l1=295m，集装箱泊位长度分别为：l2 =274m、l3=274m、l4=289m。3.3.2. 码头长度码头长度l由l1+l2+l3+l4求得。故，码头长度l为1132m。3.3.3. 码头高程码头前沿高程应考虑当地大潮时码头面不被淹没，便于作业和码头前后方高程的衔接。码头前沿高程应根据泊位性质、船型、装卸工艺、船舶系缆、水文、气象条件、防汛要求和掩护程度等因素确定。该多用途码头设计为有掩护码头，其码头前沿高程可按下列两种标准计算：基本标准：码头前沿高程=设计高水位+超高值；复核标准：码头前沿高程=极端高水位+超高值；经计算：基本标准:码头前沿高程=5.03+1.5(12m)=6.5