（交通运输工程专业论文）天津港复式航道标准中通航尺度的测算.pdf

t h ec a l c u l a t i o no fn a v i g a b l ed i m e n s i o no fc o m p o u n ds e a r o u t ei n t i a n j i np o r t at h e s i ss u b m i t t e dt o d a l i a nm a r i t i m eu n i v e r s i t y i np a r t i a lf u l f i l l m e n to ft h er e q u i r e m e n t sf o r t h ed e g r e eo f m a s t e ro fe n g i n e e r i n g b y l i u q i a n g ( t r a f f i ct r a n s p o r t a t i o ne n g i n e e r i n g ) t h e s i ss u p e r v i s o r ：p r o f e s s o r z h a n g s h u o h u i j u l y 2 0 1 1 i i i i i iirlli l l l l i i i i l i l l l i i l l l i j l l l i i l l l i j l l 删 y 18 9 5 5 5 5 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， 撰星盛亟堂僮诠塞= = 丞洼鲞复式魈道拯蕉虫通照尽廑的型簋：! 险论文中已经 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。 学位论文作者签名： 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有关保留、使用研究生学 位论文的规定，即：大连海事大学有权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。同意将本学位论文收录到中国优秀博硕士 学位论文全文数据库( 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社) 、中国学位论文 全文数据库( 中国科学技术信息研究所) 等数据库中，并以电子出版物形式出 版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。 不保密留( 请在以上方框内打“，) ：朗琵名：她 论文作者签名：纠l 参笔导师签名：7 臣乞p 日期：，年7 月。日 中文摘要 摘要 2 0 1 0 年8 月2 0 日，天津港复式航道完成了工程验收，业界开始研究、探讨新 的通航标准，较乐观的看法是新的通航标准将于2 3 年之后推出。 本文基于对天津港复式航道设计方案的深入了解和对航道建设、测量单位的 调研，对航道通航要素进行了比较深入的分析；基于对近两年来天津v t s 船舶航 行计划的统计和分析，得出了天津港生产性船舶( 不含临港港区，下同) 船型尺 度数据分布的基本情况，进而得出“天津港生产性船舶船型尺度数据呈非常明显 的连续性分布”的结论。 考虑到一直以来，船舶宽度被作为天津港航道通航标准中评测船型尺度的代 表性参数，本文的主要任务确立为在天津港复式航道各部分宽度和深度己知的前 提下，分别设定航道单向及双向通航时允许的最大船舶宽度和最大吃水为未知 数，通过模型、规范算法及行业标准求取未知数的过程。 首先，利用航道宽度数学模型和航道深度数学模型计算出天津港复式航道主 辅两部分的实际宽度和深度所能满足的船舶最大船宽与最大吃水。其次，利用国 内规范算法、加拿大两种行业标准算法、同本行业标准算法分别计算出天津港复 式航道主辅两部分的宽度所能满足的船舶最大船宽与最大吃水。再次，利用欧洲 引航协会、同本濑户内海等算法计算出天津港复式航道主辅两部分的深度所能满 足的船舶最大吃水。接下来，利用到天津港引航中心调研的结果进行了校正，最 终确定了天津港复式航道主辅两部分适合采用的通航标准。 本文没有完全从传统的船舶设计规范、船舶吨级等口径去测算，而是基于到 港船舶船型尺度的统计分析结果和复式航道的特殊结构，运用现行规范及理论工 具对天津港复式航道标准中安全的船舶通航尺度进行了测算。相信，这一有益的 探讨会为主管部门下一步制定天津港复式航道的通航标准提供有意义的参考。 关键词：通航尺度，测算，航道标准，天津港，复式航道 英文摘要 a b s i l t a c i o nc o m p l e t i o no ft h ei n s p e c t i o no fc o m p o u n ds e a r o u t ei nt i a n ji np o r to na u g u s t 2 0 ，2 010 ，t h ei n d u s t r yb e g a nt os t u d ya n de x p l o r ean e wn a v i g a t i o ns t a n d a r d am o r e o p t i m i s t i cv i e w p o i n ti st h a ta n e w n a v i g a t i o ns t a n d a r dw i l lb ed e v e l o p e di n2 - 3y e a r s t h i sp a p e rs t a t e st h en a v i g a t i o ne l e m e n t so ft h es e a - r o u t et h r o u g hi n v e s t i g a t i o no f s e a r o u t ec o n s t r u c t i o n ，s o u n d i n gd e p a r t m e n ti nd e p t ha n dt h o r o u g ha n a l y s i so f c o m p o u n ds e a r o u t eo ft i a n j i np o r t ；b a s e do ns t a t i s t i ca n da n a l y s i so fv o y a g ep l a no f t i a n j i np o r ti nr e c e n tt w oy e a r s ，i tc o n c l u d e st h ed i s t r i b u t i o no fs h i p sd i m e n s i o no f p r o d u c t i v ev e s s e li nt i a n ji np o r t ( e x c l u d i n gl i n g a n gh a r b o u r , t h es a m eb e l o w ) a n di t c o m e st of u r t h e rt h a tt h es h i p sd i m e n s i o no fp r o d u c t i v ev e s s e li nt i a n j i np o r tt a k e so n c o n t i n u i t yd i s t r i b u t i o n c o n s i d e r i n gt h a tb r e a d t ha s s u m e st h er e p r e s e n t a t i v ep a r a m e t e ra se v a l u a t i o no f n a v i g a t i o n s t a n d a r di nt i a n j i np o r t ，t h i s p a p e ra i m s a t s e t t i n gu pt h e a l l o w a b l e m a x i m u mb r e a d t ha n dm a x i m u md r a f ta su n c e r t a i n t yu n d e rt h ec i r c u m s t a n c eo f o n e w a yt r a f f i ca n dd o u b l e w a yt r a f f i cr e s p e c t i v e l y , w i t ht h ep r e r e q u i s i t ew h i c ht h eb r e a d t h a n dd e p t hi nv a r i o u sp a r t so fc o m p o u n ds e a r o u t ei nt i a n j i np o r ti sk n o w n ，a n dt h e nc a l c u l a t i n g t h eu n c e r t a i n t yv i am o d e l ，s t a n d a r da l g o r i t h ma n dt h ei n d u s t r i a ls t a n d a r d f i r s t l y , u s i n gt h em a t h e m a t i c a lm o d e lf o rb r e a d t ha n dd r a f to ft h es e a r o u t e ，i t c a l c u l a t e st h em a x i m u mb r e a d t ha n dd r a f tm e e t i n gt h ea c t u a lb r e a d t ha n dd e p t hf o r t h em a i na n da u x i l i a r yc h a n n e lo fc o m p o u n ds e a r o u t ei nt i a n ji np o r t s e c o n d l y , w i t h u t i l i z i n gd o m e s t i cs t a n d a r da l g o r i t h m ，t w os t a n d a r di n d u s t r i a la l g o r i t h m si nc a n a d a a n dj a p a n ，i te s t a b l i s h e st h em a x i m u mb r e a d t ha n dd r a f tw h i c hm e e t st h ea c t u a l b r e a d t hf o rm a i na n da u x i l i a r yc h a n n e lo fc o m p o u n ds e a r o u t ei nt i a n j i np o r t f u r t h e r m o r e i te s t a b l i s h e st h em a x i m u md r a f tw h i c hm e e t st h ea c t u a ld r a f tf o rm a i n a n da u x i l i a r yc h a n n e lo fc o m p o u n ds e a r o u t ei nt i a n ji np o r tb yt h ea l g o r i t h mq u o t i n g f r o me m p aa n dt h es e t oi n l a n ds e ai nj a p a n l a s t l y , c o r r e c t i n gt h er e s u l tw i t ht h e f i e l di n v e s t i g a t i o nr e p o r tf r o mt i a n ji np i l o ts t a t i o n ，t h i sp a p e rd e v e l o p st h en a v i g a t i o n s t a n d a r df o rt h em a i na n da u x i l i a r yc h a n n e lo ft h ec o m p o u n ds e a - r o u t ei nt i a n ji np o r t t h i sp a p e rd o e sn o td i s c u s st h en a v i g a t i o ns t a n d a r df o rc o m p o u n dc h a n n e li n t i a n j i np o r tf r o mt h ec o n v e n t i o n a ls h i p sd i m e n s i o na n ds h i p st o n n a g eb u tf r o mt h e s t a t i s t i c a lr e s u l to ft h es h i p sa c t u a ld i m e n s i o no na r r i v a la n dt h es p e c i a lc o m p o s i t i o no f t h ec o m p o u n ds e a - r o u t e ，w h i c hp r o v i d e sm e a n i n g f u lr e f e r e n c ef o r t h ea u t h o r i t y d e v e l o p i n gt h en a v i g a t i o ns t a n d a r df o rc o m p o u n ds e a - r o u t ei nt i a n j i np o r t k e yw o r d s ：n a v i g a b l ed i m e n s i o n ，c a l c u l a t i o n ，n a v i g a t i o ns t a n d a r d ， t i a n j i np o r t , c o m p o u n ds e a r o u t e 目录 目录 第1 章绪论1 - 1 1 研究背景1 - 1 2 研究日的和意义- 1 - 1 3 业界研究现状和研究方法2 1 3 1 木义研究主要内容一2 - 1 3 2 困内外相关研究采用的方法2 - 1 3 3 本义采川的研究方法- 4 - 第2 章天津港复式航道概况- 5 - 2 1 天津港复式航道建设的基本情况- 5 - 2 2 天津港复式航道建成后的基本情况一7 - 第3 章天津港水域水义、气象条件- 9 - 3 1 水义条件9 - 3 1 1 潮流情况统讨分析- 9 3 1 2 潮流1 0 - 3 1 3 波浪1 1 3 1 4 海流1 3 - 3 2 气象- 1 3 - 3 2 1 风- 1 3 一 第4 章与本文相关的概念和算法- 1 5 - 4 1 构建航道通航宽度的数学模型- 1 5 - 4 1 1 流致漂移量和风致漂移量1 5 4 1 2 船舶所占航道宽度- 1 6 4 1 3 富余宽度相关- 1 7 - 4 1 4 航道有效宽度数学模型的构建- 1 8 - 4 2 构建富余水深基本数学模型- 1 8 4 2 2 测算航行时船体的下沉量- 1 9 - 4 2 3 富余水深数学模型- 1 9 4 2 4 相关航道水深数学模型2 0 4 3 相关调研结论2 1 第5 章相关行业标准对船舶宽度、吃水的要求- 2 3 - 5 1 航道有效宽度算法- 2 3 - l 目录 5 1 1 国内行业标准计算方法- 2 3 - 5 1 2 加拿大行业标准算法- 2 4 5 1 3 口木行业标准算法- 2 9 5 2 富余水深算法- 3 0 - 5 2 1 我围规范涉及富余水深的算法一3 0 - 5 2 2 困外相关规范涉及富余水深的确值- 3 2 一 第6 章天津港复式航道各部分通航尺度的测算- 3 3 - 6 1 天津港到港船舶船型变化趋势- 3 3 6 2 州数学模型确定的相关通航标准- 4 0 6 2 1 航道允许通航的船舶最大宽度值一4 0 - 6 2 2 航道允许通行的船舶最大吃水值- 4 1 6 3 利 j 行业规范算法确定的相关通航标准4 2 - 6 3 1 安全通航船舶最大宽度的确定- 4 2 6 3 2 航道水深的确定一4 5 - 6 4 采心天津港引航中心调研结果进行论证4 6 - 第7 章结论4 7 参考文献4 8 致谢5 0 2 天津港复式航道标准中通航尺度的测算 1 1 研究背景 第1 章绪论 天津港货物吞吐量，近年来大幅度增长，尤其是大宗散货和集装箱发展迅速。 2 0 1 0 年货物吞吐量突破4 亿吨，集装箱吞吐量超过1 0 0 0 万标准箱。预计，2 0 1 1 年天津港吞吐量将达4 3 亿吨，2 0 1 5 年将至少达到5 5 亿吨。届时，交通参与船舶 总数将达到1 1 6 力艘次。 天津港现有主航道通航能力不足将是不期而至的事实，找出一个可行的方案， 以适应今后天津港运量的增长势在必行。目前，天津港2 5 万吨级航道的建设已于 2 0 0 7 年完工，主航道3 6 + 0 以外部分底宽31 5 米，底标高1 9 5 米。掘近年天津港 船舶吨级统计分析，进出天津港主航道的万吨级及以下船舶占进出港船舶总量的 7 0 以上，由此，可以总结出，超大型船舶增长很快、但力吨级以下船舶居多是 天津港到港船舶的一大特点，小船多而慢，影响了大船航速的充分发挥，航道中 航行船舶的追越又受到水域条件及船舶密度等因素影响不能币常进行，极大地影 响了航道设计通航能力的充分发挥。 同时，受“航道拓宽有限性 的影响，2 0 0 9 年2 月1 3 同天津港正式开始建设 复式航道，这在国内外人工开挖航道中，尚属首次。2 0 1 0 年4 月3 0 日，天津港复 式航道竣工。2 0 1 0 年8 月2 0 同，天津港复式航道完成了工程验收，相关方开始研 究、探讨新的通航标准。下一步，天津港复式航道将在现有基础之上浚深至底标 高2 l 米，该工程预计2 0 1 2 年竣工。啦! 业界己基本就天津港复式航道的主辅航道之间的分隔带采用电子航标达成了 共识。 1 2 研究目的和意义 本文积极借鉴了前人理论研究成果，结合对天津v t s 船舶航行计划中船舶船 型尺度数据的统计分析、结合v t s 日常交通组织的工作及多年来航道疏浚施工对 水文等环境的影响，对天津港复式航道标准中的通航尺度进行了测算，以期得到 尽量科学、客观、实用的新的通航标准。口 第1 章绪论 一般情况下，航道的通航标准是在航道设计之初根据标准船型或典型船型等 确定的，但工作实际中标准船型或典型船型并不具备广泛的代表性。作者认为， 将本文的主要任务确立为在天津港复式航道主、辅航道部分宽度和深度己知的前 提下，分别设定各部分单向及双向通航时允许的最大船舶宽度和最大吃水为未知 数，通过模型、规范算法及各行业标准求耿未知数后，再经过校正，得出航道的 通航标准是比较符合通航的实际情况。似1 本文的目的在于为主管部门下一步制定天津港复式航道的通航标准提供较有 意义的参考，同时，期待与各界同仁进行有益的交流和探讨。 1 3 业界研究现状和研究方法 1 3 1 本文研究主要内容 本文需要完成四个方面的内容： 1 通过深入调研航道疏浚施工方和分析航道设计方案，分别确定天津港复式 航道主、辅航道的实际水深和宽度，及复式航道的特殊结构。 2 统计、分析2 0 0 9 年至2 0 1 0 年天津v t s 船舶航行计划中到港船舶船型数据 情况，总结出船宽、吃水数据的分布规律。 3 对已有的计算船舶单、双向通航所需航道宽度和水深的理论工具进行了分 析，并对其中的部分参数，根据天津港的实际情况和复式航道的特殊结构进行了 调整和确定，进而分别测算出天津港复式航道主、辅航道部分的通航尺度。 4 利用到天津港引航中心调研的情况对确定的通航标准进行了校萨和论证， 得出最后结论。 1 - 3 2 国内外相关研究采用的方法 1 经验法 参考已成型的资料和做法进行类比， 概率高；不足：工程量大导致费用过高、 2 计算法 提出设计方案。该设计方法优点：安全 方案保守。5 1 利用相关理论公式和实际测量的航道数据，以精确计算为依据提出设计方案。 该设计方法优点：会产生创新性的设计方案并提供设计数据；不足：设计的方案 天津港复式航道标准中通航j 迂度的测算 不能直接运用于工程实际，需通过试验进行验证。 3 实验法 在港航工程中一般有一下三种通常被采用的实验方法。 航海模拟器实验法 应用航海模拟器进行航道通航标准的研究，是指通过计算机仿真，模拟航道 中航行的船舶操纵性能、航道条件及交通流特性，可以直接观测船模在复杂地形 和水力条件下的运动状况，在描述出各种水动力因素和船体基本水动力特性的同 时还充分考虑了驾引人员的视觉映像、仪器操纵、响应等因素，模拟结果比较可 信。这种方法正同益广泛地被应用于航道通过能力及通航安全的论证等实际中。1 业界诸多科研机构在这方面做了大量的工作，例如美国的m m t h e v e n o t 采用计算 机模拟器对深水航道的宽度标准进行了评估。大连海事大学应用自主丌发的航海 操纵模拟器先后进行了一系列航道通航安全的研究论证工作。 实船实验 该方法是在充分考虑船舶驾引人员航海经验的前提下，为船舶建立各种风、 流条件下船舶航行时所需通航尺度的数学模型，并运用实船实验数据予以检测、 校正。最后利用修正的模型分析、计算实船通过能力。目前，该方法大多运用在 桥梁、码头通航论证中的船舶通航能力分析。该方法优点：结果真实可信。不足： 实验条件要求苛刻。 物理模型实验 物理模型试验即利用船模与水工模型相结合的技术手段。一般先选择代表性 船型，除应满足船模的几何相似外，还应满足重力相似条件。船模与水工模型的 几何比例尺应保持一致、船模与水流的速度比例尺应相等。水工模型水流运动相 似验证主要需满足重力与阻力两个方面的相似，并能复演天然代表性水文条件的 水流运动，检验模型和天然测量断面的流速及分布规律和水位变化等水动力参数 的相似性，此外，还应确定船模的操纵性能。应用自航船模来研究航行条件和船 舶通航能力时，需满足船模与实船的操纵性相似，即船模在相同的操舵过程中， 应保持与实船相同的水平运动状态。相关模拟计算规范中采用“航行复演法”，即 根据实船在试验航段中实测的航行试验资料，由驾引人员操纵船模沿实船试验航 迹线航行，用船模模拟实船航行状态和操舵过程，来检验船模和实船航行参数的 第l 章绪论 相似性。物理模型实验的优点：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；不足：需要耗费较大的人力、物力，研究不同方案时耗 长，存在比尺效应等问题。口 4 风险评估法 该方法是计算出通航船舶相对每个航道尺寸的越位概率，进而确定出最佳航 道尺寸。该方法正被越来越多地应用于航道尺寸的设计，但由于缺乏足够的试验 样本，对于决定船舶操纵性能的因素还没有准确的统计资料等因素，该方法应与 相关数学模型及实验论证进行很好的结合才可能取得较理想的效果。 1 3 3 本文采用的研究方法 本文通过对以上各种方法、技术手段的综合分析和有选择地借鉴，以数据统 计分析和建立数学模型进行相关计算为基础，通过对国内外行业标准进行比较、 考虑天津港船舶交通组织的具体情、考虑到复式航道的特殊结构，确定出天津港 复式航道船舶安全航行的船型尺寸理论值。然后，利用天津港引航中心、天津v t s 调研结果进行论证和校正，得出最后结论。呻1 考虑到，近年来天津港航道在不断疏浚，航道通航参数不断变化，到港船舶 船型规律随之不断变化，现在执行的通航规则是2 0 0 9 年1 月1 日开始执行的，所 以对于到港船舶船宽、吃水的统计、分析部分只统计、分析2 0 0 9 年至2 0 1 0 年的 数据，以期更加接近未来发展的实际。1 天津港复式航道标准中通航尺度的测算 第2 章天津港复式航道概况 2 1 天津港复式航道建设的基本情况 天津港复式航道的正式建设始于2 0 0 9 年2 月1 3 同，当时称天津港2 5 万吨级 航道拓宽三期，该工程计划2 0 1 0 年4 月3 0 日竣工，实际于2 0 1 0 年4 月2 8 日竣 工。所谓复式航道实际上是主航道( 本文中简称天津港复式航道主航道) 的一段 在航道两侧各向外拓宽1 0 0 米，该段设计水深一9 米，与主航道之间有8 0 米的分隔 带( 本文中简称天津港复式航道南、北辅航道) ，图2 1 中的区，该区段设计为 力吨级以下船舶航行。 在天津v t s 的实际交通组织中，所有的商船都会经过该区域，截至目前，天 津港的所有码头均在该段航道以西。所以，该段，航道北侧1 5 + 0 至2 3 + 9 2 4 、航道 南侧1 5 + 0 至2 2 + 0 的复式航道的通航标准适用于整个航道。 天津港复式航道建设工程包括四个部分( 具体见图2 1 ) 瞳们： 图2 1 天津港复式航道建设总平面布置图 f i g2 1t h es k e t c hm a po f t i a n j i np o r t sc o m p o u n df a i r w a y 第2 章天津港复式航道概况 i 区：北防波堤以内局部向北加宽4 4 0 米，与主航道形成7 6 5 米宽的深水航 路，用以解决进出北航道与主航道交叉口船舶排序，调整两航道航行的船流；如 图2 2 ： 图2 2 天津港北支航道口附近形势图 f i g2 2t h es i t u a t i o nm a po ft h en o r t hb r a n c ho ft i a n ji np o r t i i 区：航道罩程7 + 1 0 0 1 3 + 4 7 0 段拓宽，设计底标高按2 0 力吨级航道设计， 扩宽后航道通航宽度3 2 5 m ，即与天津港2 5 万吨级航道在2 0 万吨级航道通航底标 高情况下宽度相同，拓宽后2 0 力吨级船舶与巴拿马型船舶双向通航，如图2 2 i i i 区：航道里程1 3 + 4 7 0 以外航道单向向北拓宽，满足2 5 万吨级油轮与l o 力 吨级集装箱船舶双向航行； 区：北防波堤以外主航道1 5 + 0 至2 3 + 0 两侧各建设1 条l 力吨级航道，解 决占天津港船舶总数约7 0 的小型船舶占用主航道的问题，降低主航道航行密度， 提高船舶通航速度，使天津港航道成为复式航道。复式航道主航道部分南边线 ( - 1 9 5 米) 与大沽灯塔( 2 3 + 9 2 4 ) 中心横距为1 1 4 米；北侧辅航道起点( 2 3 + 5 0 0 ) 在大沽灯塔以西4 2 4 米，南侧辅航道起点( 2 1 + 5 0 0 ) 在大沽灯塔以西2 4 2 4 米。 天津港复式航道标准中通航八度的测算 2 2 天津港复式航道建成后的基本情况 天津港复式航道建成后，航道里程7 + 0 8 8 至1 2 + 2 0 8 区域，航道北部分宽度为 4 3 0 米，深度为- 1 8 5 米，航道南部分宽度为3 3 5 米，深度为一1 5 5 米；航道里程 1 2 + 2 0 8 至1 8 + 0 区域，航道北部分宽度为4 2 0 米，深度为- 1 9 5 米，航道南部分宽 度为3 4 5 米，深度为一1 5 5 米。如图2 2 复式航道部分：航道罩程1 5 + 0 至2 3 + 5 区域，航道北侧为万吨级航道，宽度 为1 0 0 米，深度为一9 米；航道里程1 5 + 0 至2 1 + 5 区域，航道南侧为力吨级航道， 宽度为1 0 0 米，深度为一9 米；航道南北两侧一9 米的复式航道与一1 9 5 米的航道之 间均有8 0 米的分隔带。航道剖面如图2 3 ，平面图如图2 4 、图2 5 航道罩程1 5 + 2 0 0 至1 4 + 0 区域- 1 5 5 米部分的宽度有1 8 0 米渐变到3 4 5 米。 航道里程3 6 + 0 至4 4 + 0 区域宽度为3 1 5 米，深度为- 1 9 5 米。 航道罩程3 6 + 0 处的转折点最大转向角为2 5 。，其余航段基本为直航段。 图2 3 航道剖面图 f i g2 3f a i r w a yp r o f i l e 第2 章天津港复式航道概况 天津港复式航道标准中通航八度的测算 第3 章天津港水域水文、气象条件 基于测算航道通航标准的实际需要，本章对于气温、降水、雾及能见度、海 冰等与通航标准没有直接关系或较明显影响的气象因素不做讨论。 3 1 水文条件 3 1 1 潮流情况统计分析 考虑到大型船舶的吃水情况，对潮流时间以及潮位分析是必不可少的。3 ( 1 )潮汐性质 丝笪! 丝! ：0 5 3 本港潮汐性质属不规则半日潮，其 m z ，以下潮位值均从当地理 论最低潮面起算。 ( 2 )基准面关系 新港理论最低潮面与大沽零点及当地平均海平面的关系如下图： 2 5 6 m 大孟 1 0 0 m 新目 、 ( 3 ) 潮位特征值1 图3 1基准面关系图 f i g3 1d a t u mg r a p h 根据1 9 6 3 年- - - 2 0 0 4 年资料统计： 年最高高潮位5 8 1 m ( 1 9 9 2 年9 月1 同) 年最低低潮位一1 0 3 m ( 1 9 6 8 年1 1 月1 0 日) 年平均高潮位 3 7 4 m 年平均低潮位 1 3 4 m 平均海平面 2 5 6 m 平均海平面 零点 理论最低朝面 第3 章天津港水域水文、气象条件 平均潮差 2 4 0 m 最大潮差4 3 7 m ( 4 ) 设计水位 设计高水位4 3 0 m 设计低水位0 5 0 m 极端高水位 5 8 8 m 极端低水位 - 1 2 9 m ( 5 ) 乘潮水位 天津港航道狭长，总长约3 9 公里，潮波在传播过程中，潮高、潮时将发生一 定的变化，潮高、潮时的变化直接关系到乘潮水位的选取，东突堤与大沽灯塔潮 位和潮时相差不大，可采用东突堤潮位观测资料代表全航道乘潮水位资料。 根据塘沽海洋站近年的观测资料，全年乘潮水位见表3 1 。n 胡 表3 1全年乘潮水位累积频率表 t a b3 1a c c u m u l a t i o nf r e q u e n c yo ft h ew h o l ey e a r 乘潮延时7 0 7 5 8 0 8 5 9 0 1 小时3 4 93 4 33 3 63 2 63 1 4 2 小时 3 3 93 3 23 2 63 1 6 3 。0 4 3 小时3 2 43 1 8 3 1 2 3 0 12 8 9 4 小时 3 0 53 0 02 9 32 8 22 7 1 冬三月不同乘潮延时累积频率潮位值见表3 2 。 表3 2冬三月乘潮水位累积频率表单位：m t a b3 2a c c u m u l a t i o nf r e q u e n c yo ft h r e em o n t h si nw i n t e rt a k i n gt i d el e v e l 乘潮延时 7 0 7 5 8 0 8 5 9 0 1 小时 3 3 23 2 63 1 93 0 52 9 1 2 小时 3 2 33 1 53 0 82 9 42 8 1 3 小时 3 0 93 0 12 9 42 8 2 2 6 8 4 小时 2 9 12 8 42 7 62 6 32 5 0 3 1 2 潮流 根据相关资料整理计算，获得如下航道潮流特征值：n 3 1 ( 1 ) 新港航道纵向潮流流速变化是涨潮大于落潮，各垂线涨潮潮段平均流速 m k ： v 俺h单北 c g nk a cs 天津港复式航道标准中通航尺度的测算 分别介于0 1 6 m s o 2 5 m s ，落潮潮段平均流速分别介于0 1 2 m s o 2 2 m s 。而 沿航道的流速分布，涨潮时横堤口口门附近最大，外海( 1 7 + 0 ) 次之，中间段最 小；落潮时由口门向外海沿程逐渐增加，至航道旱程1 5 + 5 0 0 为最大，继续向外则 呈减少趋势，详见表3 3 。蜘 表3 3新港航道潮流流速表 t a b3 3f l o wv e l o c it yt a b l eo ft i a n j i nx i n g a n g 潮段平均流速( m s ) 平均流速( m s ) 圣线位置 涨潮落潮涨潮落潮涨潮落潮 8 + 4 0 00 2 50 1 20 2 4o 1 10 2 4 50 1 1 5 l l + 7 0 0o 1 60 1 50 1 60 1 20 1 6 00 1 3 5 1 3 + 6 0 00 1 50 2 00 1 60 1 1o 1 5 5o 1 5 5 1 5 + 4 0 0o 2 50 2 60 1 50 1 80 2 0 00 2 2 0 1 7 + 1 0 00 3 0o 2 60 1 40 1 40 2 2 00 2 0 0 ( 2 ) 天津港主要受海洋动力控制，口门以外航道纵向各垂线流向变化，涨潮 平均流向为3 0 1 0 ，落潮平均流向为1 1 7 0 ，基本为往复流，详见表3 4 。 表3 4口门以外航道潮流流向表 t a b3 4f 1 0 wv e l o c i t yt a b l eo u to ft i a n j i nv t sr e p o r tl i n e 潮段平均流向( 。) 平均流向( o ) 垂线位置 涨潮落潮涨潮落潮涨潮落潮 8 + 4 0 02 9 91 4 13 0 4 1 2 2 3 0 21 3 2 l l + 7 0 02 9 61 1 22 9 21 0 32 9 41 0 8 1 3 + 6 0 0 2 9 11 0 53 l l1 0 23 0 1 1 0 4 1 5 + 4 0 0 3 0 7 1 2 23 2 l1 1 63 1 41 1 9 1 7 + 1 0 03 0 41 2 62 8 21 1 92 9 31 2 3 ( 3 ) 外航道纵向水流与航道轴线( 2 8 1 。0 47 ) 之i b j 的夹角较小，各垂线平均值 分别在1 2 0 3 3 。之间变化。 ( 4 ) 港内航道流向基本与航道走向平行，港内水域沿程流速变化基本上是由 口门向内逐渐减少，且潮段平均流速涨潮大于落潮。 3 1 3 波浪 ( 1 ) 波浪基本情况n 朝 选用塘沽海洋站波浪实测资料统计得，本区常浪向e n e 和e ，频率分别为9 7 0 第3 章天津港水域水文、气象条件 和9 5 4 ，强浪向e n e ，该向h 4 1 6 m 的波高频率为1 3 5 ，全年各方向h 4 1 6 m 的波高频率为5 0 6 ，h 4 2 o m 的波高频率为2 2 4 ，t 7 0 s 的频率仅 为0 3 3 ，详见波玫瑰图3 2 和波高频率分布表3 5 。 表3 5波高频率分布表 t a b3 5w a v eh e i g h tf r e q u e n c yd i s t r i b u t i o nt a b l e h 帆( m ) o 1 0 70 8 1 21 3 1 51 6 1 9 = 2 0 合计 n2 8 21 1 3 0 5 8 o 4 30 1 5 5 1 2 n n e2 8 51 0 40 3 70 2 50 1 84 6 9 n e4 5 31 6 5o 7 4o 2 80 5 27 7 2 e n e4 7 22 2 l1 4 10 7 4o 6 19 6 8 e5 7 02 5 lo 7 4o 3 10 2 8 9 5 3 e s e8 0 00 8 30 1 5o 1 29 1 0 s e6 0 0o 2 80 1 56 4 3 s s e3 9 80 3 74 3 5 s3 3 70 0 63 4 3 s s w7 5 41 4 18 9 5 s w6 7 4o 9 80 1 5o 0 37 9 0 w s w3 6 50 3 74 0 4 w1 2 6o 1 81 4 4 w n w1 9 30 3 l0 0 60 0 32 3 3 n w1 9 30 4 9o 1 8o 1 20 1 82 9 l n n w3 1 61 0 7o 6 lo 5 2o 3 15 6 7 c6 7 l6 7 l 合计 7 4 8 81 4 8 95 1 82 8 22 2 41 0 0 0 0 ( 2 ) 设计波浪要素 选用塘沽海洋站实测波浪资料计算得( 一7 米水深处) 波浪要素见表3 6 。 表3 6 不同重现期波浪要素表 t a b3 6w a v ee l e m e n tf o r mo fd i f f e r e n tr e t u r np e r i o d s 重现期 5 0 年一遇 2 5 年一遇1 0 年一遇 _ -_ - _ - 波向 h 。( m )t ( s ) h 。( m ) t ( s ) h 。，( m ) t ( s ) n e ( e n e ) 5 18 14 77 8 4 07 1 e ( e s e ) 4 87 64 57 24 1 6 6 s e ( s s e ) 3 8 5 83 55 63 05 2 天津港复式航道标准中通航尺度的测算 3 1 4 海流 任意选取2 0 0 6 年1 2 月2 6 同 、- 2 7 日大潮和2 0 0 7 年2 月1 3 - - 一1 4 日小潮三条垂 线的实测资料分析( 各测站位置分别为：9 6 0 1 # 位于航道1 9 + 0 南侧，9 6 0 2 # 位于航 道2 6 + 0 南侧，9 6 0 3 # 位于大沽口锚地东南角) ，外航道附近的海流基本为往复流型， 涨潮主流向n w ，落潮主流向s e ，涨潮流速大于落潮流速。各站最大流速大致是 由表层向底层逐渐减小。从不同站位看，由岸边向外海随着水深增加，最大流速 逐渐增大，但综合比较，天津港流速不大。各站大潮实测最大流速见表3 7 。 表3 7 大潮实测最大流速表单位：流速：c m s ：流向。 t a b3 7m a x i m u ms p e e do ft i d a lc u r r e n t 潮型 层次站倪9 6 0 1 符9 6 0 2 #9 6 0 3 # 流速 6 8 8 99 4 表层 流向2 8 63 0 83 0 0 流速 5 76 78 3 涨潮中层 流向 3 0 43 0 82 9 6 流速 5 75 6 底层 流向 3 0 43 l o2 9 8 流速6 67 37 6 表层 流向1 2 4l1 61 3 2 流速 3 94 76 0 落潮中层 流向1 2 4l1 411 0 流速 3 23 74 1 底层 流向 1 2 21 2 41 0 6 3 2