港口规划第四章zx.ppt

第四章. 码头及码头平面设计 Wharf (Quey/ Pier) & Its Plane Design,Class of wharf 分类 Scale of wharf 规模 Berth Design 泊位设计 General cargo wharf(件杂货码头)、Bulk cargo terminal(散货码头)、multi-purpose terminal (多功能码头) Container terminal 集装箱码头 Roll-on roll off terminal (or/or terminal) 滚装码头 Oil and LPG terminal Dock basin and finger pier plane design 港池及突堤码头平面设计 Height of the wharf front 码头前沿高程,Introduction,码头的定义 General sense(广义): hydraulic structure, load and unload machine, storage area(库场), transportation system （集输运设施） narrow sense 狭义: hydraulic structure（水工结构） 码头在港口中的地位：码头总平面布置是港口建设最关键的工序。 Wharf plane design working procedure (码头平面设计工序)：,Wharf front height design 码头前沿高程设计 Wharf plane layout 平面布置 码头线长度（泊位数量） 码头选址 码头前沿线的布置 Layout of the storage area 库场的布置 码头的分类Classification of wharf: 按功能on function: 1.外贸码头，内贸码头 2. General cargo wharf(件杂货码头)、Bulk cargo terminal(散货码头)、multi-purpose terminal (多功能码头) 、 Container terminal （集装箱码头）, 3. own-user berth 业主码头，current terminal,On wharf plane layout 按码头平面布置 1.Wharf (Quey) 顺岸码头 Definition:码头前沿线大体与自然岸线平行，适用于河港、河口港。 优点：挖填方量少、对水流冲淤变化影响少、船舶靠离开岸方便、 陆域面积易满足 缺点：占用岸线长，水域掩护难度大、港区分散，调度管理不方便。 设计要点：协调水流及岸形等高线（船舶靠岸）、码头前沿水域足够、 码头后方陆域足够。 2. Finger pier ( jetty) 突堤码头 Definition: 码头前沿线与自然岸线成较大角度，适用于海港（有防波 堤保护） 优缺点：与顺岸码头相反。 设计要点：突堤轴线方向应有利于船舶进出港、铁路引线上堤，进港波 浪方向应尽量平行于船舶纵轴。,3.Digging-in basin (excavated dock basin ) 挖入式港池 Definition：码头、港池水域是向岸的陆地内侧开挖而成的，适用 于河口港、运河港、水网地区港口 特点：流速小、泥沙小 设计要点：港池轴线与水流夹角指向下游、角度类似突堤要求 4. 沿防波堤内侧布置常布置在堤根（mole-root）处 5. 岛式布置和栈桥布置常为油码头,第二节. 码头规模的确定 Determination of wharfs scale,1.Factors that influence the amount of a wharfs berth (影响码头泊 位数量的因素) Cargo throughput of the port 港口吞吐量 Amount of the ships that park in the port船舶周转量 Load and unload efficiency码头装卸效率,S: amount of the berth（码头泊位数） Pt: berth capacity（码头单个泊位年通过能力） Q:码头年作业量,Pt is calculated as following:,扣除了泊位空余时间及码头非作业时间后的泊位年通过能力。 上述方法称为“指标计算法”，是我国现行港口设计规范港口工程技术规范（1987）采用的用于确定码头泊位数量的方法。指标计算法采用任务和能力比较的方法来确定所需的泊位数，没有考虑码头泊位的经济效益问题。如何确定泊位数使得港口和船舶两者总的经济效益最佳，这是现代化的港口在确定码头规模时应当考虑的问题。,第三节. 码头最优泊位数 optimization of wharfs berth,Case 1: All the berths are occupied, and the parking ships neednt to wait. (idealist) (泊位利用率100%，船舶不需要等待泊位) Case 2. More berths than needed（码头有多于实际需要的泊位） Case 3. less berths than needed（码头泊位少于实际需要） The optimization: to balance ships waiting time in parking and the amount of berth （最优：泊位数与船舶等待时间得到平衡） 要达到船舶等待与泊位数量之间的合理平衡，即一方面要适当地满足船舶 的需要（不长时间地等待服务），另一方面又要使港口花费最少，使港务 系统的投资能最大地发挥效益，即：,排队理论为解决这类问题提供了一种有效的方法，其确定泊位数量的基本思想是：在完成港口预定年货物吞吐量的前提条件下，以港口、船舶双方所支付的费用之和最小为出发点，确定港口的泊位数。此泊位数称为“最佳泊位数”。 实质上是一个数学规划问题。 最优泊位的表达式： 港口和船舶发生的年总费用：,最优泊位s满足以下数学期望：,Port random service system（港口随即服务系统） 根据排队论观点，到港船舶可视作顾客，港口可视作顾客服务机构。由于船舶到港具有随机性，使之与供船舶靠泊作业使用的泊位和供船舶排队待泊使用的锚地一起构成了港口的随机服务系统。,港口排队论的模型： 对于专业码头，由于使用码头的船方、货物流向、货主等相对集中，因而在某种程度上比较容易做到合理安排船舶到港，故一般认为船舶相继到港的时间间隔用爱尔兰二阶分布更适宜。 船流密度 M/M/S模型 船舶到达服从泊松分布，占用泊位时间符合负指数分布，一般公用件杂货属于这种排队模型。,M/M/S model,Mean lying ship amount (平均待泊船数) Mean lying time (平均待泊时间)： Mean ship amount in port（平均在港船数）,For those ports that fit the M/M/S model conditions（对于符合M/M/S模型的港口）: 也可以利用图表法求S 将各式变换制成表格，方便查出在不同泊位数情况下，各种泊位利用率情况。,Steps of get solving S,利用下面关系确定船流密度及平均到船率 假定泊位S=?，算出 查表： 由泊位利用率S及假设的泊位数S，通过查表得到Tw/Tb,由Tb 1/ ，算出Tw 由下式计算等待泊位平均船数、在港船数 再根据 如果不满足，则继续计算S+3, S+4.直到找到最优泊位！,M/Ek/S排队模型 船舶到达服从泊松分布，船舶占用泊位时间符合K阶爱尔兰分布。 E2/E2/S排队模型 船舶相继到港的间隔时间服从爱尔兰二阶分布，船舶占用泊位的时间也符合爱尔兰二阶分布。,模型选择： 大多数港口的统计资料表明，件杂货船舶随机到港的模式，比较接近于泊松分布，船舶占用泊位的时间分布，接近于爱尔兰二阶分布的港口较多；也有一些港口符合负指数分布（一阶爱尔兰分布）。对于专业码头或停靠班轮为主的码头，由于使用码头的船方、货主相对集中，因而在某种程度上比较容易做到合理安排船舶到港，随机性更多源于自然因素，故一般认为船舶相继到港的时间间隔更接近于二阶爱尔兰分布。,实例分析 某港现有7个杂货泊位，据预测5年后吞吐量将增加至3百万吨， 经验证船舶到达近似符合泊松分布，占用泊位时间近似符合负 指数分布，问港口尚需要再建设几个泊位，可满足5年后系统营 运较为经济合理的要求？（已知每个泊位的日均装卸效率为 1200吨/天，泊位日均费用为4500元/泊位天，船舶在港期间的 日均费用为20000元/艘天）,横坐标为船流密度（日平均装卸船数） 纵坐标为船舶靠泊作业占用泊位时间,横坐标为船流密度（日平均装卸船数） 纵坐标为船舶靠泊作业占用泊位时间,第四节：泊位组、提高装卸效率、新增能力时机选择,提高装卸效率的途径 同类泊位的集中管理 对老码头进行技术改造 增加泊位数 提高泊位装卸效率 选择合适的泊位利用率 The affection of s （泊位利用率）and S（泊位数） to Tw （平均待泊时间）,选择最优泊位数时的泊位利用率 二. Two examples（习题课） 三. Conclusions: 1.从营运的角度，在技术上可能的条件下，应尽量选择装卸效率高的装卸系统，以缩短船舶在港时间，吸引船舶到港。 2. 高效专业化少泊位在营运上具有明显优势，对批量大、货源稳定的运量，适