（交通信息工程及控制专业论文）大麦屿航线及锚地规划的研究.pdf

中文摘要 摘要 由于华能玉环电厂、浙能乐清电厂卸煤码头及进港航道工程的建设将占用乐 清湾内矿驳载锚地和s “锚地的部分水域，所以需要对现有航路及锚地进行从新规 划。 本文就是在此基础上建立起来的，通过对大麦屿水域的研究，从新规划了航 路及锚地。 1 航道方面：本文通过对航道的设计方法，航道选线，单双航逍的确定等进 行了分析，并设计出新的航路。 2 锚地方面：本文通过对锚地的分类、选址、规模等进行了分析，规划出新 的锚地。并在新的锚地上，对锚地的容量，锚地的利用率进行了研究；并对船舶 在不同气象条件下，不同锚泊方式和不同船型所占用的锚地面积的大小分别进行 了分析。 基于大麦屿水域内港口的现状及2 0 1 0 年、2 0 2 0 年的港口规划，利用m m s 模型对到港船舶所需锚位进行了计算，与规划后的锚地容量进行了比较分析。对 规划的锚地提出分区锚泊，以便充分利用锚位。 在恶劣气象条件下，对从新规划的锚地及周边的水域利用提出了新的看法。 从新对需要锚泊船只，锚位数量，锚泊船型进行了计算分析。以便在恶劣气象条 件下充分利用锚地，确保锚泊安全。 本文应用的两个数学模型由于第一个比较复杂，需要的条件及考虑的情况比 较繁多，很难组合，所以没有把两个模型合并到一起来研究，这是本文的一个缺 陷，如果可以合并为一个模型会使计算大大简化。本文对锚地从新规划提出了新 的验证方法。即根据港口的规划，对所需船型，到港船舶数量进行计算。然后对 规划的锚地按照不同的水深，底质，在不同的气象条件下计算可供船舶锚泊的锚 位数量。通过两项计算结果进行比较分析，对规划锚地进行论证。 关键词：航线；锚地；锚地容量；锚地利用率；锚位 英文摘要 s t u d yo r lt h ef a i r w a y sa n da n c h o r a g el a y o u to f d a m a i y u a b s t r a c t d u et ot h ec o n s t r u c t i o no f h u a n e n g y u h u a np o w e rp l a n t ，z h e j i a n gy u e c h i n gp o w e r p l a n tu n l o a d i n g c o a lw h a r fa n de n t e r i n g t h ep o r tr o u t ep r o j e c t ，i tw i l lt i eu py u e q i n gt h e 4 撑b e r t h c a r r ya n c h o r i n gz o n ea n d5 拌a n c h o r i n gz o n ep a r t i a lw a t e r s s oi tn e e d s t oc a r r y o nt h en e w p l a nt ot h ee x i s t i n gr o u t ea n dt h ea n c h o r i n gz o n e t h i sp a p e re s t a b l i s h e si n t h i sf o u n d a t i o n ，a n dp l a n n st h en e wr o u t ea n dt h e a n c h o r i n gz o n eo nr e s e a r c h i n gt h ed m a i y uw a t e r s ， 1 、r o u t ea s p e c t ：t h r o u g ht h ea n a l y s i so nt h er o u t ed e s i g nm e t h o d ，t h er o u t er o u t e s e l e c t i o n ，t h eo d da n de v e nr o u t ei n d e e dg r a d e dd e s i g n i n gt h en e w r o u t e 2 、a n c h o r i n g z o n ea s p e c t ：t h r o u g ht h ea n a l y s i so nt h e a n c h o r i n gz o n e c l a s s i f i c a t i o n ，t h es e l e c t e dl o c a t i o n ，t h es c a l em a l j e t i n go u tt h en e wr o u t e ，a n dm a k i n g r e s e a r c ho na n c h o r i n gz o n ec a p a c i t y ，t h ea n c h o r i n gz o n eu s ef a c t o ri nt h en e w a n c h o r i n gz o n e ；a n d t ot h e s h i p su n d e r 。t h e d i f f e r e n t m e t e o r o l o g i c a lc o n d i t i o n , d i f f e r e n t l ya n c h o r e dt h ea n c h o r i n gz o n ea r e as i z ew h i c ht h ew a ya n dw a sd i f f e r e n t s h i p s h a p et a k e ss e p a r a t e l y t oc a r r yo nt h ea n a l y s i s t h r o u g ht h ed a m a i y uw a t e r si nt h eh a r b o rp r e s e n ts i t u a t i o na n di n2 0 1 0 ，2 0 2 0 h a r b o rp l a n ，u s i n gt h em m sm o d e lt ot h ea n c h o rp o s i t i o no fc o m i n gv e s s e lc a r r yo n t h ec o m p u t a t i o n ，a n dc a r r y i n go nt h ec o m p a r a t i v ea n a l y s i sa f t e rt h ep l a na n c h o r i n gz o n e c a p a c i t y t ot h ep l a na n c h o r i n gz o n ep r o p o s e dt h ed i s t r i c ta n c h o r s ，i no r d e rt of u l l yu s e t h ea n c h o rp o s i t i o n u n d e rt h eb a dm e t e o r o l o g i c a lc o n d i t i o n ，p r o p o s e st h el l e wv i e w o nt h ea n c h o r i n g z o n ea n dt h ep e r i p h e r a lw a t e r sn s ean e wa n a l y s i sh a sb e e nc a r r i d e do nt ot h ea n c h o r e d s h i p s ，t h ea n c h o rp o s i t i o nq u a n t i t y ，a n c h o r e ds h i p s h a p ei no r d e rt of u l lu s ea n c h o r i n g z o n e ，g u a r a n t e e sa n c h o r st h es e c u r i t y t h et w om a t hm o d e li nt h i sp a p e rb e c a u s et h ef i r s ti sq u i t ec o m p l e x ，a n dh a ss o m a n yn e e d sc o n d i t i o na n dc o n s i d e r a t i o ns i t u a t i o n8 0i ti sv e r yd i f f i c u l tt oc o m b i n e ， t h e r e f o r ei th a sn o tm e r g e dt h et w om o d e l ss t u d i e st o g e t h e r t h i si saf l a wi fw ec a n m e r g et h e mi n t oo n em o d e lt h ec o m p u t a t i o n w i l lb e c o m eq u i t es i m p e t h i sp a p e rp u t s f o r w a r dan e wc o n f i r m a t i o nm e t h o dt ot h ea n c h o r i n gz o n ep l a n a c c o r d i n gt ot h ep o r t p l a n ，c a l c u l a t i n gt h en e e d ss h i p - s c a l es h i p sq u a n t i t yo fc o m i n gp o r ta n d t h ep l a n n e d a n c h o r i n g z o n ea c c o r d i n gt ot h ed i f f e r e n tw a t e rd e p t h , b o t t o m - q u a l i t y ，d i f f e r e n t m e t e o r o l o g i c a lc o n d i t i o nc a c u l a t i n gt h eb e r t ha m o u n tf o rs h i pa n c h o r i n g t h e nc a r r i e so n t h ec o m p a r a t i v ea n a l y s i st h r o u g ht w oc o m p u t e dr e s u l t s ，t op l a nt h ea n c h o r i n gz o n ea n d c a r r yo nt h ea n a l y s e k e yw o r d s ：r o u t e ；a n c h o d n gz o n e ；a n c h o r i n gz o n ee a p a c i t y ；a n c h o r i n gz o n e u s ef a c t o r ；a n c h o rp o s i t i o n 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写硕士学位论文：太麦些筮线厘馑地规划的班究：。除论文中已经注明引 用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式 标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公 开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：讨了硼7 年歹月矿日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连海事大学研究生学位论文提交、 版权使用管理办法”，同意大连海事大学保留并向国家有关部门或机构送交学位 论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存和汇编学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于： 保密口 不保密( 请在以上方框内打，” 论文作者签名村f 导师躲厨乞 日期：? 力7 年3 目呷曰 大麦屿航线及锚地规划的研究 第l 章绪论 大麦屿港区位于玉环岛的西海岸，是台州港的南大门，自然条件得天独厚，进 港航道栏门砂水深u m ，可用岸线1 4 k i n ，规划码头前沿水深均在1 2 m 以上。2 万 吨级泊位可自由进出，3 万吨级船舶无需乘潮即可进出港区，5 万吨级以上船舶需 乘潮进出，且港池基本不淤，港内避风条件优良，是中国航海学会推荐的我国沿 海八大避风锚地之一。 1 1 选题背景 为满足浙江省国民经济发展对用电增长的需求，根据浙江省电力发展规划和用 电负荷分布的特点，利用浙江沿海港口的优势，在乐清湾建设二座大型发电厂。 华能玉环电厂位于乐清湾东岸的玉环县大麦屿港区，浙能乐清电厂位于乐清湾 中部的西岸的南岳镇东沙港头村打水湾山附近，与玉环电厂隔海相望。 由于华能玉环电厂、浙能乐清电厂卸煤码头及进港航道工程的建设将占用乐清 湾内4 。驳载锚地和5 。锚地的部分水域，需对这两个锚地进行调整；同时，为便于 两电厂运煤船舶候潮进港，需在乐清湾口外设一候潮锚地。 另外，大麦屿锚地又是台州水域的主要的天然避风水域。在锚地调整后对锚泊 数量，船型都有新的要求。 所以对进入大麦屿锚地航线的从新调整，大麦屿锚地的从新规划及在恶劣天气 情况下锚地资源的利用的研究是非常必要的。 1 2 主要内容 根据大麦屿港区的发展情况，对该港区航线及锚地规划的设置。包括对航线的 调整；调整后的航线对原有锚地的影响；调整后的锚地；调整后的锚地容量及避 台作用；提出相对的意见、建议。 第2 章大麦屿水域情况简介 第2 章大麦屿水域情况简介 2 1 大麦屿锚地地理位置 大麦屿锚地位于乐清湾之中，在浙江省南部沿海，瓯江口北侧，介于北纬2 7 。 5 97 2 8 。2 47 ，东经1 2 0 。5 8 1 2 1 01 7 之间。东部属于玉环县，西部属于 乐清市，湾顶及湾口有部分为温岭市及洞头县所属，乐清湾三面环陆，开口朝向 西南，为一半封闭的海湾。 乐清湾走向大致里n e s w ，湾口以玉环西南大岩头小门岛乐清市歧头 咀一线和外海相通，平面上呈两头大，中间窄的葫芦形。乐清湾岸线总长1 8 4 7 k m ， 海湾总面积为4 6 3 6 k m 2 ，纵深达4 2 k i n ，平均宽度约l o k m ，口门宽约2 1 k i n ，中 部窄处约4 5 k m ，北部湾顶处宽1 4 k i n 。湾内平均水深l o r e 左右，口门靠近玉环岛 一侧附近最大水深达1 1 7 m 。乐清湾内岛屿众多，面积大于1 0 0 0 m 2 的岛礁约3 0 个， 主要有西门岛、茅埏岛、毛坦山、江岩山、大横床岛、横趾山、大青山、外屿岛 等。 2 。2 大麦屿水域的气象条件 大麦屿水域附近陈屿镇无长期气象观测资料，采用距大麦屿港东南约1 6 k m 的 坎门气象站1 9 5 7 1 9 9 0 年的气象资料。 气温 多年平均气温1 6 9 。c 历年极端最高气温3 4 7 。c ( 1 9 6 6 8 4 ，1 9 7 8 8 1 ) 历年极端最低气温一5 4 。c ( 1 9 6 7 2 6 ) 年平均最高气温 1 9 9 。c 多年平均最低气温1 4 8 。c 风况 乐清湾属季风气候区。冬季盛行西北风，夏季盛行东南风，春、秋为过渡季节， 但受天气系统、地理环境的影响，会形成局部的特殊风向。 2 大麦屿航线及锚地规划的研究 降水 多年平均降水量 1 4 6 1 6 m 历年最多降水量 1 7 8 6 o n 1 i - n 历年最大一日降水量 2 5 5 2 n - u m 多年平均降水曰数1 5 4 5 d 雾况 多年平均雾日为5 2 9 d 。 2 3 大麦屿水域的水文条件 2 3 1 潮汐 乐清湾潮波自东海传入，湾内除海山：江厦处为非正规半日潮外，其余均属正 规半日潮。乐清湾口门附近，自东向西，浅水分潮逐渐增大；从湾口到湾顶，浅 水分潮变化里同样的趋势。 乐清湾是我国强潮海湾之一，平均潮差在4 m 以上，湾内最大潮差可达8 5 3 m 。 潮差由湾口到湾顶逐渐增大，平均潮差从湾口鹿西至湾项的江厦增加了近l m 。湖 位的变幅较大，极值高潮位可在平均高潮位2 m 以上，极值低潮位可在平均低潮位 l m 以下。 2 3 2 潮流 海洋水文及海床演变分析专题研究报告表明，乐清湾受湾外水道及其本身 的地形条件制约，湾内潮流运动形式具往复流的性质。自湾口往湾顶，实测最大 潮流方向在湾口星西北一东南向，湾中部为西南一东北向，湾顶接近南一北向， 其与岸线走向或水道方向的夹角( 锐角) 沿途递减，近湾顶，甚至趋于平行。 2 3 3 波浪 根据浙江省水利水电河口海岸研究设计院提供的海洋水文及海床演变分析专 题研究报告表明，乐清湾是一个狭长的半封闭型的海湾，周围为山地和丘陵环 第2 章大麦屿水域情况简介 抱，口门有大门岛、鹿西岛等众多岛屿作屏障。海湾内以局部风场作用下的风浪 为主，外海涌浪影响不大。1 2 4 大麦屿水域的底质条件 2 4 。1 泥沙条件 乐清湾悬沙含量低，但变化明显。 2 4 2 地质地貌 ( 1 ) 海岸地貌 乐清湾地形总的特点是：以连屿和打水湾连线为界，连线以南，地形相对开阔， 西浅东深；连线以北至湾顶，地形相对复杂，众多岛屿、树枝状潮流汉道和连岛 坝状、舌状滩地相间出现。海湾内的主要地貌单元有湾口段的浅滩、近口门玉环 岛一侧的潮流冲刷槽和湾顶的潮汐通道。 ( 2 ) 水下地貌 湾口段的浅滩上界与乐清湾东涂相接，向东倾斜，坡度i 2 5 3 5 之间， 5 m 等深线的宽度最大超过4 k m 。除大龙湾与横趾山岛间不足2 k m 宽的深水槽外， 口门处水深几乎均不足1 0 m 。 海湾玉环岛一侧存在潮流冲刷槽，自口门附近大龙湾至乐清湾内分水山一带， 由多个岛屿冲刷坑槽连接而成，其中有2 个大深槽，一个位于东侧口门附近的大 龙湾外侧，呈西北东南向，最大水深1 1 7 m ，为玉环岛南部深槽向乐清湾延伸部分， 其底部以砾砂和老沉积物为主，是潮流冲刷的结果；另一个位于连屿外侧的百亩 礁南北，走向北偏西，最大水深7 0 m 。此外，大麦屿和小麦屿岸段外有数个宽0 3 k m 左右，长i 2 k m 的深槽，在湾中段部分岛屿之间，基岩岬角外侧，也有水深大于 1 0 m 的小规模深槽存在。“1 4 大麦屿航线及锚地规划的研究 第3 章大麦屿港区码头现状及发展预测 3 1 大麦屿港码头现状 目前，大麦屿港建有客货运码头5 座、泊位8 个，其中2 0 ，0 0 0 吨( 兼靠3 0 ， 0 0 0 吨) 级多用途码头l 座，3 0 0 0 吨级客运码头1 座，1 0 0 0 吨级货运码头l 座，1 0 0 0 吨级l p g 中转码头l 座。5 0 0 吨级渔货码头l 座，3 0 0 0 吨级滚装轮渡码头l 座。 千吨级海关码头l 座，华能玉环电厂3 0 0 0 吨级重大件码头l 座。 3 1 1 大麦屿港岸线利用规划 浙政发 1 9 9 7 2 3 4 号文台州港总体规划布局的批复中所确定的大麦屿港的可 利用岸线为3 0 k m ，根据岸线前沿水深及后方陆域、滩涂的实际情况，详细地规划 了各段的开发利用模式，乐清湾东岸大麦屿港区自南向北各段岸线长度、现有码 头、在建码头和岸线功能规划( 见表3 1 ) 。 表3 1乐清湾东岸码头分布 t a b 3 1d o c kd i s t r i b u t i o no f t h ee a s ts h o r ei ny u e q i n gb a y 第3 章大麦屿港区码头现状及发展预测 3 1 。2 大麦屿港建设规划 ( 1 ) 2 0 0 4 年2 0 0 7 年 建成大麦屿港航管理检查站、大麦屿港客运站、对台贸易专用码头、华能玉环 电厂三千吨级重大件码头、万吨级散装水泥码头、台州大道玉环段1 5 万吨级多 用途码头、芦浦分水山5 0 0 吨级码头、小青山3 0 0 吨级码头、箸笠礁5 0 0 吨级码 头、芦浦港航管理检查站、大鹿岛2 0 0 吨级客货运码头、披山岛2 0 0 吨级客货运 码头、灵门5 0 0 吨级客货运码头、五万吨级石化码头、华能玉环电厂五万吨级专 用煤码头等项目。 2 0 0 7 年前启动五万吨级集装箱码头、玉环大桥( 乐清湾跨海大桥) 、大麦屿港8 万吨级船坞工程、港航大楼等项目。 ( 2 ) 2 0 0 7 年2 0 1 0 年 建成金台铁路并延伸至大麦屿港、乐清湾跨海大桥、大麦屿港5 万吨级集装箱 码头、5 万吨级煤码头、大麦屿港8 万吨级船坞工程、大麦屿港港航大楼、大麦屿 港引航站和e d i 系统工程。 ( 3 ) 2 0 1 0 年2 0 2 0 年 建成2 个5 万吨级以上的集装箱泊位，浚深航道拦门砂至1 5 m ，建成1 5 万吨 级石油中转码头、5 万吨级煤码头、5 万吨多用途码头、5 万吨级石化码头、通用 码头若干个，形成大麦屿港物流分拨中心，建成v t s 系统工程和大麦屿港保税区。 6 大麦屿航线及锚地规划的研究 3 1 3 乐清湾西岸 乐清湾西侧岸线( 属温州乐清市) 现有码头较少，目前自南向北分布的码头有： 黄华港千吨级浮船码头、黄华港客运码头，黄华港军事码头、蒲岐镇双屿码头、 南岳镇2 0 0 0 吨级货运( 滚装战备) 码头、南岳镇3 0 0 0 吨级( 兼靠5 0 0 0 吨级) 沙 港头散杂货码头和南塘镇5 0 0 吨级东山埠散杂货码头。 根据2 0 0 5 年1 2 月编制完成的乐清湾港区岸线规划，自蒲岐镇西于河至南塘镇 黄家里段总长约1 6 6 k m 岸线范围内，自南至北岸线划分成a 区( 南港区集装箱 作业区) 、b 区( 打水湾煤电作业区) 、c 区( 沙港头预留发展区) 、d 区( 北港 区散杂货作业区) 、e 区( 鹅头湾石化基地) 、f 区( 南清嘴头船舶修造船基地) 和g 区( 黄家里预留发展区) 共七个作业区。各规划作业区岸线长度、水深条件 和陆域纵深，作业性质、规模，及相应的泊位布置如表3 2 所示。 表3 ，2 乐清湾西岸规划港区划分、性质和规模 t a b 3 2p a r t i t i o n ，c h a r a c t e r & s c a l eo f p l o th a b o u ro f w e s ts h o r ei ny u e q i n gb a y 7 第3 章大麦屿港区码头现状及发展预测 3 1 4 小门岛、大门岛和状元岙深水港区 小门岛港区是温卅l 目前唯一深水港区，现已建成5 0 0 0 0 吨级和1 0 0 0 、1 5 0 0 、 5 0 0 0 吨级油气码头各一座，液化气储罐8 3 万一、液体化工品储罐2 2 万m 3 ， 原油储罐5 1 万n 1 3 ，输气管道9 7 k m ，是目前亚洲最大的常温l p g 中转站。根据 温州市石油化工产业发展及总体布局规划，总投资近3 0 0 亿元的温州石化产 业基地也将落户洞头小门岛。为此，温州港将启动小门岛港区2 0 万吨原油码头前 期工作。 大门岛黄大峡油品作业区将规划建设1 0 万1 5 万吨级油气中转码头，同东海 油气资源开发紧密配套衔接。 状元岙东港区规划岸线有2 0 0 0 m ，可建第四代以上集装箱泊位4 个：西港区 规划岸线4 4 0 0 m ，可布置第一至第四代集装箱泊位1 7 个。目前状元岙深水港区一 期围垦工程已正式开工建设，状元岙深水港区一期工程建设规模为2 个5 万吨级 ( 可兼靠1 0 万吨级) 多用途码头泊位，预计2 0 0 7 年可建设完成。 浙能乐清电厂附近其他港区码头的分布情况( 如图3 1 ) 。 8 大麦屿航线及锚地规划的研究 图3 1邻近水域其他港区码头 f i 9 3 1 o t h e rd o c ki nt h ev i n i c i t yo f w a t e rf i e l d 9 第3 章大麦屿港区码头现状及发展预测 3 2 乐清湾码头 3 2 1 温州辖区的码头 南塘镇5 0 0 吨级东山埠码头、黄华港千吨级浮船码头、黄华港客运码头、黄华 港军事码头、七里港1 5 万吨集装箱码头、七里港海事码头、七里港里隆码头、 南岳镇货运( 滚装战备) 码头、南岳镇3 0 0 0 吨级沙港头码头、蒲岐镇双屿码头、 磐石码头。 3 2 2 台州辖区的码头 千吨级液化气中转码头、2 0 0 0 0 吨级中直粮库码头和大麦屿港所属各码头。大 麦屿港建有客货运码头5 座、泊位8 个，其中2 0 ，0 0 0 吨( 兼靠3 0 ，0 0 0 吨) 级多 用途码头l 座，3 0 0 0 吨级客运码头1 座，1 0 0 0 吨级货运码头1 座，1 0 0 0 吨级l p g 中转码头1 座。5 0 0 吨级渔货码头1 座，3 0 0 0 吨级滚装轮渡码头l 座。千吨级海 关码头1 座，华能玉环电厂3 0 0 0 吨级重大件码头1 座。“”嘲 1 0 大麦屿航线及锚地规划的研究 第4 章华能、浙能电厂的建立对大麦屿航路、航法的影响 4 1 通航环境 玉环岛西侧港区深水岸线长1 1 o k m ，自南向北相对集中，平顺，港域内含沙 量少，涨落潮主流紧贴岸线，流向顺直，从而使得岸线前沿水深长期保持稳定。 由于受三面环山和岛屿环抱，港域得到极好的掩护，风浪较小，无须建防波堤， 泊稳条件良好。 浙能和华能电厂码头的建立，是进入乐清湾船舶的吨位增大，这样对航道水深 有了新的要求，对在乐清湾内原有航线有了新的改变。所以对乐清湾附近水域航 路、航法的从新规划是有一定必要的。 4 2 航道的设计 设计进港航道，足够的水深和操纵区这两个因素对船舶安全通航至关重要。 多数港口进港航道的设计受下述因素的影响： 船舶尺寸及操作性能； 当地地形和自然特征的利用； 交通密度： 环境条件( 风、浪、流) ； 船舶驾驶员的技术水平。 任何进港航道的设计十分重视因地制宜，所以很难得出通用的设计准则并予 以推广应用。但是通过船舶进出港状况与疏浚要求进行比较，通过优化设计就能 够减少施工和管理费用，因此，设计应慎重考虑。 大部分现有指导资料都是基于经验或以前的做法。通常，所推荐的尺寸与现 有航道进行比较时就会发觉推荐的尺寸过大，过于保守。或者是未考虑局部地区 的特殊情况，如强横流等，而导致不能保证其安全性。此外许多港口不可能完全 i i 第4 章华能、浙能电厂的建立对大麦屿航路、航法的影响 遵循推荐的技术标准，而且对于受限制区域，很少有关于合理折衷方案方面的指 导资料。显然，需要一套更合理的设计手段。 4 2 1 设计方法 通常，某些进港航道的设计可能会综合采用几种方法，这些方法可分为以下 四类： 经验法，依据现有规范、资料和通常做法。就是说，可以在类同港内，按照 自己的或行业的实践经验，或者运用以前明确规定的航道设计标准，例如，国际 航运会议常设委员会、美国陆军工程兵团、加拿大海岸警卫队的标准。 这种凭经验的做法安全概率高，但可能导致费用高，设计方案不必要的过于 保守。 计算法，建立数学模型，对航道设计的各个参数进行定量计算。例如，比选 不同进港航道方案时，可用计算机多次模拟各种操船条件下安全航行时的航迹外 包线，据以确定最佳方案和航道设计宽度。船舶下沉量的计算；船吸现象的分析等 等。这类计算的方法能在设计过程中提供重要的初步分析结论，但必须得借助实 验来做进一步分析证实。 实验法，包括实船试验和船模试验。物理模型的优点在于它可以直接观测船 模在复杂地形和水力条件( 如横流、不规则岸坡等) 下的运动，但它需要耗费较大的 人力、物力，研究不同方案耗时长，存在比尺效应等问题。实船试验则费用更加 昂贵，有时甚至还存在危险性。对特殊的进港航道情况，例如，流强且流向多变 的水流，弯曲段的船舶操纵、口门破碎波等情况，则须安排特殊的水力模型进行 研究。 模拟器法，目前在英国、荷兰，挪威等国家主要应用于训练船舶驾驶人员和 港口航道设计工作。这种装置具有和实际船舶一样大小的驾驶台，通过电脑图像 发生器，在驾驶台的前后左右圆形屏幕上显示出周围一切静态和动态目标，如海 岸、码头、防波堤和口门、航道、导标、灯浮、港作拖轮和其它船舶等，同时还 能模拟风、浪、流、雾、白天、黑夜等自然条件及其共同作用下的船舶实际反应， 周围环境和船舶运动及其逼真。随着船舶尺度的增大，优化经济的迫切要求，操 大麦屿航线及锚地规划的研究 纵模拟器的应用显得越来重要，人们愈来愈多地借助于船舶运动模拟器进行港口 和航道的设计和开发。航道设计存在费用、环境、安全等严格的限制，因此，设 计者和工程师们面临的是进行优化选择问题。在评价多重选择问题和得到可接受 的折衷方案方面，模拟被认为是一种实用和有效的工具。随着船舶操纵模型、水 动力模型、计算机技术的迅速发展及其在现代船舶运动模拟器中应用的进展，己 经开辟了适用于港口和航道工程设计研究的许多新的技术途径和技术方。模拟器 能对控制作用力、环境作用力( 如风、浪、流) 、岸壁作用、水深作用以及拖轮作用 等做出真实的反应。模拟器对节省航道费用、确定合理的航道尺度以及船舶通航 条件研究起了关键作用 4 2 2 航道设计应考虑的问题 ( 1 ) 航道选线 航道设计与港口的位置有密切关系。布置在深水海岸的港港口，船舶进出港 是利用天然水深，无需人工开挖航道，仅用浮标标出航道线路；布置在潜水海岸的 港口，必须开通航道，直达航道，根据港口航道的位置不同，可分为开敞航道、 掩护航道和河口航道。从安全，经济方面考虑，航道选线有如下原则和要求： 布置进港航道选线方案时，应首先按设计阶段要求进行地形水深测量，水 文气象观测和地质地貌勘察以及分析研究工作。在满足港口总体规划的前提下， 要根据地形条件尽量利用天然水深选择较短航道，避免大量开挖岩石、暗礁和地 质不稳定的浅滩，并对航道的泥砂回淤做出论证，其主要工作内容有： 调查通航船舶的有关资料，包括历年来进港船型统计及增长率；来港船舶不平 衡系数：最大船型和平均船型尺度；不同专用船，特别是l p c , l n g 及其它危险品船 来港情况：经济船型论证及设计船型的发展趋势。 地形水深测量应摸清和注明、暗礁位置、标高和范围：要求航道范围内的天然 水深不小于最大设计船舶吃水的l5 倍，满足航道布线、标识配布设计和挖泥工 程量计算工作。 整理分析水文气象资料，应满足对船舶运动和泥沙回淤问题进行科学研究和 分析论证工作。 第4 章华能、浙能电厂的建立对大麦屿航路、航法的影响 为保证船舶在航道中安全方便进出港口，满足良好的操船作业条件，提高 航道通过能力。航道轴线的航道平面布置应符合以下要求： 航道轴线应尽量顺直，避免“s ”弯转向。当水域狭窄，地形条件复杂，选线 困难而必须采用时必须按照要求设计。 航道需要转向时，转向角应尽量控制在3 0 。以内。超过3 0 。时，可根据具体 条件采取适当加大转弯半径、加宽航道、减小航速或拖轮助航等措施。 避免多次转向。但航道较长，又受地形地质条件限制，必须转几次弯道才能 进港时，要根据船舶性能、吨级大小、航道断面尺度、导航助航设施和自然条件 等，除减小转向角外，应满足船舶转弯前调整修正船位的直线段和两次转弯间的 直线段长度要求，建议按以卜数值控制。 转弯前直线长度为2 l 4 l ： 两次转弯阅的直线长度：当l 2 0 0 米时，不小于睨化；当l 2 0 0 m 时，不 小于9 i o l ： 。 临近防波堤口门外的航道按直线布置。若受地形条件限制必须转弯迸港时， 其直线长度可按两次转弯间的直线长度要求控制。 防波堤口门内航道与转头水域连接时最好按直线布置，并应满足制动要求： 杂货船和多用途船为3 l 4 l ；第2 、3 代集装箱船为4 l s l ；大型散货船、大型油 船、第四、五、六代集装箱船5 6 三：液化天然气船和液化石油气船等危险品船 6 ；7 。对于进口门后必须转弯的航道，其转弯半径建议为乩8 ： 船舶进入航道口门，在航道延长线上至少应有缸的直线段长度，以便满足 船舶由锚地进入航道前调整船位对标上线要求。对水域狭窄或锚地较近时，航道 的宽度要扩大成喇叭状，与航道边线夹角以3 0 。4 0 。为宜。锚地的布置要与航 道分开通常，港外锚地，无掩护条件下，离开航道中心不小于l n m i l e ：港内锚地 不小于2 l ； 航道轴线与码头岸线布置的关系。当航道进线与码头斜交时，其夹角应尽量 小于6 0 。：对于重载船舶顺靠，空船掉头的码头，右舷靠泊时，航道与码头岸线夹 角为5 。l o 。：左舷靠泊时，其夹角1 0 。3 0 。为宜；对有掩护的港内航道与突 大麦屿航线及锚地规划的研究 堤距离应控制在2 0 0 m 左右；无突堤时，与顺岸码头距离，要从港口设施合理布局 和有效利用水域考虑，可将靠离岸转头水域和航道结合在一起，但在船舶通航频 繁的地方最好各自分开，期间距为1 5 三2 0 l ： 选择航道方位要注意研究分析水文气象条件对港内泊稳、船舶运动和操船 作业，以及对防波堤及其口门的影响，一般按以下要求和原则进行。 为减小船舶在航道上的风流压偏角，并在口门处易于操船，把正船体进港。 选择的航道方位应尽量减小航道轴线与强风、强流和水流主流向间的夹角，避免 船舶受常风、常浪和流的横向影响，通常要求夹角控制在士2 0 。范围内为最佳方 向，7 0 。1 1 0 。范围为恶劣方向。 对于港口具有正向口门的航道布置，入射波浪与航道轴线的临界角，通常为 1 5 。2 0 。小于临界角入射时，波浪将沿航道向边坡外折射，波能扩散，波高 衰减，可改善港内泊稳条件。但要注意有时口门外由航道向外折射的波浪与航道 外的入射波叠加，将会导致防波堤前和口门处波高增大，为此，在这种情况下要 慎重研究，适当加大波浪与航道的入射角，使其穿越航道，改善口门和防波堤前 波况。 航道的淤积取决于港口附近沿岸泥沙输运的特点。波浪掀沙、潮流输沙时造 成航道淤积的主要动力因素。因此，根据潮流和沿岸流方向确定合理的航道方位， 可以减轻航道疏浚维护工作量。从我国、荷兰、挪威和日本对实际港口航道选线 研究的结论是：航道的走向应尽量与水流方向一致，夹角小，在大流速时段流速折 减俞小，交角口 2 0 。时，流速仅减少5 左右，这时航道的落淤率最低，淤强最小。 因此，建议航道选线方向应与潮峰潮谷历时长、流速大时段的主流方向夹角控制 在2 0 。以内为宜。 决定航道轴线是，应参考类似港口航道布置实例；调查与研究船舶进出口航迹 情况：听取引水员和船长的实际经验：运用模拟器模拟确定。 航道方位还与船舶进港的界限风速、波高和流速有关，根据目前我国各港口 航道实际操船要求和对外通告以及有关技术经济限制条件，为保证船舶安全进出 目的港，建议航行船舶水文气象作业条件如表4 1 所示。 第4 章华能、浙能电厂的建立对大麦屿航路、航法的影响 出港船舶可以适当放宽上述限制。脚 ( 2 ) 单双航道的确定 在确定进港航道时，首先要决定该航道采用单向航道还是双向航道。因为到 达港口的船舶，影响在港外锚地待泊数量多少的因素很多，除港内泊位不够和船 懂 舶等码头外，一个主要因素就是设航道的通过能力不足，即实际允许的通航密度 小于该港所需要的船流密度，造成港口堵塞船舶排队。为了保证港口和船舶的有 效运转，满足港口的通航要求，必须对到港日船舶的概率和航道通过能力的保证 率进行技术经济论证。 根据国内外的一些主要港l ；l 的调查结果表明，在大多数情况下，船舶到港艘数 的分布，具有最简单输入流性质，服从泊松分布，其概率分布函数为： 取一学e 一知 ( k = 。、1 、2 、3 、)( 4 1 ) 当t 以天为单位，即t - - j 天时， & 一筹一 ：， 式中：取一每昼夜有艘船到达港口的概率； 一每昼夜到港船舶的平均艘次数。 当每昼夜有m 艘船舶通过航道时，保证率为： 1 6 大麦屿航线及锚地规划的研究 q m 诬s 面：艺& ：艺菩e 一 k 卸瑚 ( 4 3 ) 设计港1 ：3 进港航道时，保证率q h 要根据各港的内外贸情况，码头的重要性和 船舶类型确定。目前在我国的具体条件下，建议定期外贸班轮和集装箱q 9 0 9 6 ： 其它一般货轮、油船和散货船等q = 8 0 。这样，结合各港的潮型、航道长度和航 速，即可算出该航道每天能提供服务的艘数“和航道利用率p = 詈。根据统计结 果和技术经济论证表明，p = 5 0 9 0 为宜。p 9 0 时，船舶待泊时间较长，应适当加深航道或由单 航道拓宽为双航道，延长通航时间，提高船舶进出港艘数。但对于运输l p g , l n g 及其它特殊的危险品船要求必须按单航道航行。伽嘲例呻1 叮 4 3 大麦屿航道规划 从大麦屿港码头现状、台州港区发展规划看，未来的发展将使得乐清湾水域船 舶总量剧增，原有的锚地水域不能满足船舶进出锚泊的需要，重新规划和设计十 分必要。 4 3 1 湾外航路 华能玉环电厂卸煤码头位于玉环岛乐清湾水域内，以候潮锚地划分，进入该水 域的航线可分为外航线和内航线( 见图4 1 ) 。 1 7 第4 章华能、浙能电厂的建立对大麦屿航路、航法的影响 图4 1 华能玉环电厂卸煤码头外航线示意图 f i 9 4 1e x t e r i o rr o u t ei nt h eu n l o a dd o c ko f t h eh u a n e n g y u h u a ng e n e r a t i n gs t a t i o n 外航线可采用中国海军航保部最新出版的2 0 0 0 年航路指南中推荐的中国 沿岸航线的主航线。”1 外海进入乐清湾的内航线主要有两条( 见图4 2 ) ，一条出鹿栖岛东侧，经横趾 山、大岩头入乐清湾，该航线称为东航线。另一条沿虎头屿、笔架礁经鹿栖岛西侧 的黄大峡，经横趾山入乐清湾，称为西航线。 1 8 大麦屿航线及锚地规划的研究 图4 2 华能玉环电厂卸煤码头附近过往船舶航线图 f i 9 4 2v e s s l er o u t ei nt h ev i n i c i t yo f t h eh u a n e n g y u h u a ng e n e r a t i n gs t a t i o n 东航线水深大多在1 2 m 以上，但鹿栖岛外至外海深水区有一水深不足1 2 m 的浅 段长约5 8 3 海里，最浅处水深为1 0 1 m 。另外大岩头至码头前沿的主航路有一浅点， 水深小于1 0 m 。西航线水深大多在1 4 m 以上，但在横趾山西侧有一浅段，长约1 6 2 海里，最浅水深为7 1 m 。 东航线具有航道顺直、海床基本稳定、水深良好、水域开阔、航行条件好等优 点，满足5 万吨级散货船乘潮通航。结合码头所在水域和船舶类型，本工程选择东 航线为进入乐清湾的内航线。从候泊锚地到码头的内航线如表4 1 和图4 3 。 如图4 3 所示，煤轮进港以外海深水区q 点为起点，按1 1 6 。2 9 6 。航向航行 1 4 8 海里，至横趾山东侧z 一点，转向后按1 0 2 。2 8 2 0 航向航行2 1 海里，过大岩头 灯桩至i f 2 点，转向后按1 5 9 。3 3 9 。航向航行5 2 海里到码头前z 点后，进入港区回 旋水域。航道自q 点起至码头前沿回旋水域z 点总长2 2 1 海里。 9 第4 章华能、浙能电厂的建立对大麦屿航路、航法的影响 图4 3 华能玉环电厂卸煤码头进出泊位航线规划图 f i s 4 3r o u t ep l o to f j o i n t - l o c k e db e r t hi nt h eh u a n n e n g y u h u a ng e n e r a t i n g s t a t i o n 表4 1 内航线各转向点和航线表 t a l m 1t u r n i n gp o i n ta n dr o u t eo f t h ei n s i d er o u t e 内航线主要有两个转向点，即z p ，和1 1 2 点，其中1 t 2 点的转向角度约5 7 。，是内 航线航行中较为困难的一段，主要表现在该处航道狭窄弯曲，加上流向的不稳定， 2 0 大麦屿航线及锚地规划的研究 又是东内航线进出乐清湾唯一的口门，过往船舶较多。因此，在该航段航行时应 特别小心，尽量避免在该处与他船交汇，充分利用各种定位手段和狭水道转向方 法使船舶保持在计划航线上。如会遇他船，应提早通过v h f 或其它通信手段进行 沟通，使双方了解各自的操纵意图。 4 3 2 湾内航路 ( 1 ) 进入华能玉环电厂码头内航路 从乐清湾入口到华能玉环电厂卸煤码头的内航线如图4 4 。 图4 4进入华能玉环电厂码头内航路图 f - g o 4 i n s i d er o u t eo f t h eh u a n e n g y u h u a ng e n e r a t i n gs t a t i o nd o c k 如图4 4 所示，由煤轮进港可见，此航线需要穿越5 ”和4 4 锚地，原有锚地及 航线明显满足不了新的码头及航线的要求。经规划，进港船舶可由0 点按3 3 9 0 航 向航行5 2 海里到华能玉环电厂卸煤码头前后，进入港区回旋水域。 2 1 第4 章华能、浙能电厂的建立对大麦屿航路、航法的影响 从乐清湾入口到华能玉环电厂卸煤码头的内航线转向点如表4 2 。 表4 2 进入华能玉环电厂码头内航路转向点表 t a m 2i n s i d er o u t et u r n i n gp o i n to f t h eh u a n e n g y u e q i n gg e n e r a t i n gs t a t i o n ( 2 ) 进入浙能乐清电厂码头内航路 从乐清湾入口到浙能乐清电厂卸煤码头的内航线如图4 5 。 图4 5进入浙能乐清电厂码头内航路图 f i 9 4 5 i n s i d er o u t