（交通运输规划与管理专业论文）深圳港铜鼓航道通航安全分析与研究.pdf

中文摘要 摘要 深圳港铜鼓航道规划论证了近2 0 年。近年来，由于港口的来船量、货物吞吐 量和集装箱吞吐量急速上升，使铜鼓航道的建设步伐加快。由于时间和条件的限 制，铜鼓航道的选线最终选择了一个施工条件和航行条件都不甚理想的“改线方 案”。 铜鼓航道“改线方案”为了避开香港水域，将整条航道布置成折线，共三个航 段。航道南段与广州港出海航道重合；航道中段横切铜鼓浅滩；航道北段与深圳 港西部港区航道相衔接。由于地理条件的限制，铜鼓航道中段和北段，其设计存 在一些于航行安全不利的因素。 在铜鼓航道的中段，航道的方位角与水流方向相交成较大夹角，船舶在其中航 行要遭受较大角度的水流影响。航道北段也存在相同的问题。 铜鼓航道北段与深圳港西部港区航道亦相交成较大角度，船舶在两航道衔接处 须作大角度转向。同时，两航道衔接处又是船舶交通密集区和高流速区。上述因 素都严重影响铜鼓航道的通航安全。 为了船舶的航行安全，有必要对铜鼓航道的航行安全性进行探讨，以便于航道 管理部门、航道设计者、以及使用铜鼓航道的船长和引航员进行参考，使铜鼓航 道成为深圳港西部港区一条安全、便捷的出海通道。 本文重点是从铜鼓航道的航行安全角度出发，依据查取的资料和作者对水流 速度的测量，对影响铜鼓航道航行安全的风、水流和船舶交通流等因素逐一分析 论证。根据分析结果，对铜鼓航道的通航安全作出评价，同时，对影响铜鼓航道 航行安全的各个因素提出改进建议。 关键词：铜鼓航道；航行安全；风；水流：船舶交通流 英文摘要 r e s e a r c ha n da n a l y s i so ft h es a f e t yo fn a v i g a f i o no ft o n g g u c h a n n e li ns h e n z h e np o r t a b s t r a c t t h et o n g g uc h a n n e lo fs h e n z h e np o r th a sb e e np l a n e da n da r g u e df o rn e a r l y t w e n t yy e a r s ms t e p so fb u i l d i n gt h et o n g g uc h a n n e lh a v eb e e ns p e e d e du pi nr e c e n t y e a r s ，w h i c hi so w i n gt ot h er a p i di n c r e a s ei nt h en u m b e ro fs h i p st op o r ta n dt h e h a n d l i n gc a p a c i t yo fc a r g oa n dc o n t a i n e r s n 地t o n g g uc h a n n e lh a st oa c c e p ta c h a n g e dl i n ep r o j e c t i nt h ee n dw h i c hi sn o ts og o o df o rb m l d i n ga n dn a v i g a t i n g b e c a u s eo f t h el i m i t a t i o no f d i n ea n dc o n d i t i o n i no r d e rt ok e 印a w a yf r o mh o n gk o n gw a t e ra r e a , t h e c h a n g i n gl i n ep r o j e c t o f t o n g g i lc h a n n e lh a st ob ea r r a n g e df o l dl i n e a st h r e es e c t i o n s t h es o u t hs e c t i o no f c h a n n e li sj u s ta tt h ec h a n n e lo fg u a n g z h o up o r t t h em i d d l es e c t i o no fc h a n n e lc u t st h e t o n g g us h o a l n e n o r t hs e c t i o n o f c h a n n e lc o n n e c t s w i t h t h ec h a n n e l o f w e s t e r n p a r t o f s h e n z h e np o r t o w i n gt ot h el i m i t a t i o no fg e o g r a p h i c a lc o n d i t i o n , t h ed e s i g no fm i d d l e a n dn o r t hs e c t i o n so ft o n g g nc h a n n e le x i s ts o m ef h c t o r sw h i c ha r eu n f a v o r a b l ef o r n a v i g a t i n g i nt h em i d d l es e c t i o n so ft o n g g nc h a n n e l ，s h i p sw i l le n c o u n t e rw a t e rc u l t e n t ) s a f f e c t i o nw h e nt h e ys a i l i n gi ni t , b e c a u s et h ea z i m u t ho f c h a n n e la n dt h ec o n r s eo f w a t e r c u r r e n tc r o s sal a r g ea n g l e t h es a m ep r o b l e me x i s t si nt h en o r t hs e c t i o n t h en o r t hs e c t i o no ft o l 唱g l lc h a n n e la n dt h ec h a n n e lo fw e s t e r np a r to fp o r to f s h e n z h e n c r o s s a l a r g e a n g l e t o o ，s h i p s h a v e t o t u r n a l a r g ec o u r s e a t t h e j o i n t o f t h e t w o c h a n n e l s a tt h es a r n et i m e t h ej o i n to ft h et w oc h a n n e l sp o s s e s s e sb o 也d e n s eb o a t t r a f f i ca n dh i g hs p e e dw a t e rc u r r e n t a l lt h ef a c t o r sd e s c r i b e da b o v es e v e r e l ya f f e c tt h e s a f e t yo f n a v i g a t i o no f t o n g g uc h a n n e l t oe m u r i n gt h en a v i g a t i o n 船f e t yo fs h i p s ，i ti sn e c e s s a r yt oe v a l u a t et h es a f e t yo f n a v i g a t i o no f t o n g g uc h a n n e l ，i no r d e rt h a tt h er e s u l tc a nb ec o n s u l t e db yt h em a n a g e r 、 d e s i g n e r sa n du s e r so ft o n g g uc h a n n e l s ot o n g g uc h a n n e lw i l lb e c o m eas a f ea n d q u i c k c h a n n e lo f w e s t e r n p a r t o f s h e n z h e n p o r t 英文摘要 f o c u s e do nt h es a f e t yo fn a v i g a t i o no ft o n g g uc h a n n e l ，t h ep a p e ra n a l y z e sa n d d e m o n s t r a t e sf a c t o r ss u c ha sw i n d , w a t e rc u r r e n t ，b o a tt r a f f i cf l o we t c ，w h i c ha f f e c tt h e s a f e t yo fn a v i g a t i o no ft o n g g uc h a n n e la c c o r d i n gt ot h ei n f o r m a t i o nt h a tc o n s u l t e da n d s u r v e y e db yt h ea u t h o r a c c o r d i n gt ot h er e s d t ，i tm a k ea ne s t i m a t ea b o u tt h es a f e t yo f n a v i g a t i o no ft o n g g uc h a n n e l ，a n di tg i v e ss o m es u g g e s t i o n sa b o u ti m p r o v i n gf a c t o r s t h a ta f f e c tt h es a f e t yo f n a v i g a t i o no f t o n g g uc h a n n e l k e ，w o r d s ：t o n g g uc h a n n e l ；s a f e t yo fn a v i g a t i o n ；w i n d ；w a t e rc u r r e n t ；b o a t t r a f i l ef l o w 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， 撰写成硕士学位论文 ：邃刿鲞塑筮魃重逗魅塞全公扳皇班究：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：喜舻p 月旧 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 不保密口( 请在以上方框内打“”) 蝴一知临新躲劬 日期：矿( ，年c 明 f 日 深圳港铜鼓航道通航安全分析与研究 第1 章绪论 1 1 选题背景 1 1 1 深圳港发展概况 深圳港由东部和西部两个港区组成。东部港区在大鹏湾内，以盐田港为主； 西部港区位于珠江c i 东岸，紧邻香港，主要包括蛇口、赤湾、妈湾以及正在建设 的大铲湾港区。 改革开放以来，深圳港利用特区的优势，依靠毗邻香港国际航运中心，背靠 商品经济发达的珠江三角洲，以及大鹏湾和珠江口深水航道的优良建港条件，大 力发展港口经济，吸引外资参与港口建设，同时引进境外先进的管理经验和技术 手段，使深圳港得到了飞速的发展。在短短的二十多年时间内，深圳港由改革开 放前吞吐量不足1 0 万吨的内河小港，发展成为吞吐量超亿吨的综合性大港。2 0 0 5 年全港吞吐量达到1 5 3 亿吨，跻身全国十大港口行列。根据相关部门预测，2 0 1 0 年和2 0 2 0 年，深圳港的货物吞吐量将分别达到2 1 亿吨和2 8 6 亿吨。 深圳港及西部港区近几年货物吞吐量统计见表1 1 。 深圳港的集装箱产业更是闻名全球。上个世纪9 0 年代以来，为满足地区经济 发展和对外贸易运输的需要，深圳港利用自己独特的地理位置、优越的政策环境 和良好的建港条件，将港1 ：3 发展的重点放到了集装箱产业上来，大力发展集装箱 港口业务，集装箱吞吐量连续十几年保持高速增长。全港集装箱吞吐量由1 9 9 0 年 的3 2 万t e u ，增长到2 0 0 4 年的1 3 6 5 万t e u ，在全球集装箱大港中取得排名第四 位的骄人业绩，2 0 0 5 年又以1 6 1 9 万t e u 的吞吐量稳坐第四位。 深圳港及西部港区近几年集装箱吞吐量统计见表1 2 。 第1 章绪论 表1 1 深圳港及西部港区2 0 0 0 2 0 0 5 年货物吞吐量统计表 t a b l e1 1s t a t i s t i c s t a b l e f o r 2 0 0 0 - 2 0 0 5 y e a r c a r g o v o l u m eo f s h e n z h e n p o r t a n d w e s t p o r t 单位：万吨 年份2 0 0 0 芷2 0 0 1 篮2 0 0 2 生 2 0 0 3 年 2 0 0 4 矩 2 0 0 5 焦 全港 5 6 9 7 46 6 4 2 4 8 7 6 6 81 1 2 2 01 3 5 3 71 5 3 4 8 8 西部港区 3 9 8 3 54 5 1 2 95 8 7 5 8 0 0 1 3 89 6 9 1 31 0 6 1 2 西部港区 7 0 6 7 96 77 17 26 9 所占比例 表1 2 深圳港及西部港区2 0 0 0 2 0 0 5 年集装箱吞吐量统计表 t a b l e l 2s t a t i s t i c s t a b l e o f c o n t a i n e r q u a n t i t y o f s h e n z h e np o r t a n d w e s t p o r t a r e a 2 0 0 0 - 2 0 0 5 y e a r 单位：万t e u 年份2 0 0 0 芷2 0 0 i 焦2 0 0 2 芷2 0 0 3 矩2 0 0 4 矩2 0 0 5 矩 全港 3 9 9 45 0 7 67 6 1 81 0 6 5 1 3 6 5 51 6 1 9 7 西部港区1 8 4 8 2 3 1 2 3 3 4 i5 2 0 17 1 7 78 4 2 1 西部港区 5 44 64 44 95 35 2 所占比例 随着经济的良好运行，珠三角集装箱生成量不断增加，深圳港的集装箱业务 呈现良好的发展势头，预计2 0 0 6 年全港集装箱吞吐量将达到1 8 0 0 万t e u ，2 0 1 0 年将突破2 5 0 0 万t e u 。 与之相应地，深圳港专业集装箱码头也具备了相当的规模，并在不断地扩大。 东部港区的盐田港一至三期工程共完成了十个泊位的建设，盐田四期工程第一个 泊位于今年九月一日正式投产，另外六个泊位也将陆续建成投产；西部港区从事 集装箱业务的招商钢务有限公司、蛇口集装箱有限公司( s c t ) 和赤湾集装箱有限 公司( c c t ) 共有集装箱专用泊位1 7 个，并有多个泊位正在建设中。西部港区与 铜鼓航道工程同步建设的大铲湾港区九个集装箱专用泊位也将从2 0 0 8 年起陆续投 入使用。 至2 0 0 6 年年中，全球各主要班轮公司在深圳港共开通了1 7 0 多条集装箱周班 2 深圳港铜鼓航道通航安全分析与研究 航线，其中，东部港区开通了8 0 多条周班航线，西部港区开通了9 0 多条周班航 线。这些航线覆盖了亚洲、欧洲、非洲、澳洲和南北美洲的主要港口。深圳港己 成为我国内地沿海港口集装箱班轮航线最多、密度最大的港口之一，成为华南沿 海地区的集装箱主枢纽港。 1 1 2 深圳港西部港区发展面临的问题 ( 1 ) 西部港区航道的船舶交通流量过大 与港口吞吐量相对应，深圳港的来船量也在逐年增加。根据深圳港引航站的 统计，2 0 0 4 年全港经引航站引领的船舶共计1 8 3 6 0 艘次，其中，西部港区引领了 1 2 0 9 8 艘次；2 0 0 5 年全港经引航站引领的船舶共计2 1 2 3 0 艘次，其中，西部港区 引领了1 3 2 8 4 艘次，年增长率达1 0 。 深圳港引航站近几年引领船舶统计见表1 3 。 表1 3 深圳港引航站近几年引领船舶统计表 t a b l e l 3s t a t i s t i c st a b l eo f s h e n z h e ng u i d a n c es t a t i o ng u i d i n gs h i p si nr e e e n ty e a r s 单位：艘次 2 0 0 0 焦2 0 0 1 生2 0 0 2 焦2 0 0 3 盆2 0 0 4 芷2 0 0 5 短 全港 8 8 7 71 0 4 4 51 2 5 2 4 1 5 5 9 21 8 3 6 32 1 2 3 0 西部港区 5 5 3 35 9 9 37 2 9 39 9 0 01 2 0 9 81 3 2 8 4 由于深圳港西部港区水域与香港西北部水域一衣带水，与伶仃洋东槽相通， 船舶从广州港经矾石水道、龙鼓水道( 暗士顿水道) 可直达香港。因此，深圳港 西部港区水域又是小型船舶来往广州和香港的必经之路，过境船舶流量非常大。 根据深圳海事部门的统计，2 0 0 5 年深圳港西部港区水域的船舶交通流量达4 3 万余 艘次，日均1 1 7 8 艘次，平均1 2 分钟就有一艘船舶通过，其中挂靠深圳港西部港 区的船舶为2 3 0 2 1 1 艏次，其余的为过境船舶。这些船舶包括普通散杂货船、集装 箱船、拖驳船、危险品船、高速客船和渔船等等，它们使深圳港西部港区水域的 交通变得异常繁忙。 ( 2 ) 大型船舶进出西部港区受制于香港水道 长期以来，深圳港西部港区没有自己的出海航道，3 0 0 0 d w t 以上的船舶进出 第1 章绪论 港时，绝大部分需要借道香港水道。香港的马湾水道湾大流急，弯度达9 0 度，水 流速度达6 7 节，周围有明礁、暗礁，船舶航经该水道，操纵极其困难。 此外，航经马湾水道的船舶，除包括进出深圳港西部港区的船舶和广州至香 港的船舶外，还有香港塔石角电厂的燃煤运输船舶。为了保障马湾水道的通航安 全和保证塔石角电厂运煤船按期供煤，香港于1 9 8 3 年成立了马湾通航管制站，对 马湾水道实行通航限制。限制的内容主要是：对3 6 万吨级的船舶，须在高潮或 低潮前后流水趋缓的1 3 个小时内通过；对6 万吨级以上的船舶，则须在白天高 潮或低潮前后流水趋缓的1 2 个小时内通过。 因此，进出深圳港西部港区的大型船舶，必须在香港外锚地候潮进港，这对 惜时如金的集装箱班轮，是难以接受的。目前，全球各主要集装箱班轮公司对自 己旗下的干线集装箱班轮的船期，都是以小时来计算，香港马湾水道严格的通航 管制措施，极大地削弱了深圳港西部港区对集装箱班轮公司的吸引力，降低了深 圳港西部港区的竞争力，使一些本该由深圳港西部港区承运的集装箱，转移到了 东部的盐田港或香港去装船。 另外，横跨马湾水道的青马大桥的通航净空高度只有5 3 m 。目前，全球干线上 普遍使用的第六代集装箱班轮，其龙骨以上的最大高度一般在5 8 6 5 m 之间，满 载时水面以上最大净空高度一般在4 3 5 0 m 之间。因此，这种大型集装箱船舶空 载或半载时，大多数须压载通过青马大桥，待通过后再将压载水排出，这在一定 程度上无疑会降低船舶的通过效率。 通过比较同属于深圳港的东部和西部两个港区的到港集装箱船舶不难发现， 东部的盐田港，由于通航环境良好，到港的船舶大多数都是第五、六代以上的大 型集装箱船舶，全球各大航运公司的主力集装箱船舶几乎都有挂靠，最近几年， 每次以“全球最大集装箱船舶”刷新纪录的超大型集装箱船，投入营运后的首个 航次几乎都要挂靠盐田港。西 部港区的s c t 和c c t 两大主力集装箱码头，其泊位总数超过了盐田港，接靠能力 与盐田港不相上下，但由于受到香港马湾水道的限制，到港的集装箱船舶多数都 是第三、四、五代集装箱船，第六代及以上集装箱船舶只占极少数。 ( 3 ) 船舶过境香港水道成本增加 根据香港法律，船舶过境香港水道须强制引航。通过马湾水道的船舶，船长 4 深9 1 l 港铜鼓航道通航安全分析与研究 在1 8 3 m 及以上的，须由两名引航员引领，收双份引航费。另外，通过马湾水道的 船舶，长度在1 5 3 、 l o a 2 5 0 m 的集装箱船，以及长度在1 5 3 一 l o a 1 9 8 m 的其他 船舶，须强制使用一条拖轮护航；长度在2 5 0 m 及以上的集装箱船，以及长度在1 9 8 m 及以上的其他船舶，须强制使用两条拖轮护航。 船舶过境香港水道所发生的引航费、拖轮费和代理费等费用，以一艘第五代 集装箱船舶为例，其总额大约为一万美元左右。这对靠泊深圳港西部港区的船舶 来说，是一笔额外的开支，这无疑增加了船公司的成本，无形中降低了深圳港西 部港区对船公司的吸引力。 1 1 3 建设铜鼓航道的必要性和意义 ( 1 ) 建设铜鼓航道的必要性 就深圳港西部港区而言，从其港口规模、吞吐量和到港船舶数量来看，它在 深圳港一直处于主导地位。2 0 0 5 年，深圳港西部港区的到港船舶总数达2 3 0 2 1 1 艘 次，其中3 0 0 0 d w t 以上的船舶数量为1 5 4 9 5 艘次，经引航站引领的船舶数量为1 3 2 8 4 艘次，经引航站引领的集装箱船舶约为7 6 0 0 艘次，西部港区全年总吞吐量i 0 6 亿吨，集装箱吞吐量8 4 2 1 万t e u 。 然而，就是这样一个繁忙的港口，却至今没有一条全天候的、可供当今大型 集装箱船舶安全使用的出海航道。根据规划，深圳港西部港区除s c t 和c c t 两大 集装箱公司各有一个泊位将于今年投产外，大铲湾集装箱作业区九个集装箱专用 泊位也将从2 0 0 8 年起陆续投入使用，抒洲修船基地3 1 6 2 m 码头岸线共1 1 个2 3 0 万吨修船泊位也将在近期开工建设，届时，深圳港西部港区将更加繁忙。根据权 威部门预测，2 0 1 0 年及2 0 2 0 年，西部港区吞吐量将分别达到1 2 亿吨和1 7 3 亿 吨；集装箱吞吐量将分别达到1 0 7 0 万t e u 和1 6 2 0 万t e u 。 可以肯定，随着西部港区港口规模的不断扩大，吞吐量和到港船舶数量的不 断增加，香港水道将越来越难以满足深圳西部港区的发展需要。加之香港本身就 是全球第二大集装箱港，是世界上最繁忙的港口之一，大量靠泊深圳港西部港区 的船舶航经香港水道，将会使香港水道不堪重负，香港的港口秩序、航行安全和 环境污染将会大受影响。 因此，无论从满足港口目前发展水平和将来发展的需要考虑，还是从保证到 第1 章绪论 港船舶安全航行和准班准点的角度考虑，深圳港西部港区都需要开辟第二条出海 航道一一铜鼓航道。而且，考虑到深圳港作为华南地区的集装箱主枢纽港，铜鼓 航道的建设规模不仅应能满足目前主要干线集装箱班轮安全航行的需要，还应考 虑到将来集装箱船舶进一步大型化以后，能够进行改扩建，以满足进一步大型化 以后的集装箱船舶安全航行的需要。 ( 2 ) 建设铜鼓航道的意义 铜鼓航道的建设和投产，将改变深圳西部港区没有全天候独立出海航道的历 史，将对深胡l 西部港区产生深远的影响，其主要优点是： 到港船舶将无须抛锚候潮进港，或在码头上候潮出港，这将大大缩短船货的 在港时间，提高西部港区的运作效率和对船东、货主的吸引力，提升西部港区的 整体竞争力。 集装箱船舶将不受高度限制，从而吸引更多第六代大型集装箱船舶来港挂靠。 减轻香港水道的交通压力，减少船舶对香港水域的环境污染，为船公司节约 过境香港水道而额外支付的港口使费等等。 1 2 已有的研究成果情况 深圳港西部港区铜鼓航道工程自1 9 8 8 年由招商局蛇e i t 业区开始筹划，经历 招商局蛇口工业区、深圳市港务管理局和深圳市交通局西部港航公司三任主管机 关，历时十几年才得以开工建设。期间，各主管机关分别聘请了国内一些科研院 所对铜鼓航道作了专题研究，现介绍如下。 ( 1 ) 1 9 8 8 年1 9 9 5 年( 招商局蛇口工业区牵头) 1 9 8 8 年以来，招商局蛇i z l - r 业区先后委托以下单位承担蛇口港出海航道( 3 5 万吨级) 可行性研究工作： 南京水利科学研究院承担蛇口港出海航道潮流数值计算与泥沙淤积计算： 中山大学地理系河口海岸研究室承担蛇口海区动力地貌和蛇口港出海航道选 线研 究，以及现场水文测验、表层沉积物取样和浅层柱状取样等工作； 交通部广州航道局广州水运工程设计研究院承担蛇口港出海航道可行性研 究、铜鼓航道水深测量和地质钻探、浅地层剖面探测。 6 深圳港铜鼓航道通航安全分析与研究 以上工作主要对铜鼓海区的水文地质情况作了调查研究。 ( 2 ) 1 9 9 5 年2 0 0 0 年( 深圳市港务管理局牵头) 1 9 9 5 年深圳市港务管理局接手铜鼓航道工程工作，并委托交通部天津水运工 程科学研究所、广东省航运规划设计院、中国科学院南海海洋研究所、中交水运 规划设计院深圳设计公司等单位作了以下研究工作： 桂山岛和内伶仃岛短期潮位同步观测； 铜鼓海区水文、泥沙9 条垂线全潮同步测验； 铜鼓海区大风天水体含沙量巡测； 底质和浅地层采样分析； 工程地质勘察和浅地层探测； 环境影响评价； 整体物理模型试验研究； 抛泥区选划； 铜鼓航道工程预可行性研究报告。 以上工作对铜鼓海区的潮汐、地质、环境作了调查研究，并对铜鼓航道工程 作了预可行性研究。 ( 3 ) 2 0 0 0 年2 0 0 5 年( 深圳市交通局西部港航公司牵头) 1 9 9 7 年7 月，国家计委批准铜鼓航道工程项目立项，并要求深圳市组建工程 股份制实体。2 0 0 0 年7 月，深圳市西部港航开发有限公司成立，同时接管铜鼓航 道工程工作。 受西部港航公司委托，交通部规划研究院、交通部天津水运工程科学研究所、 中科院华南所、水利部珠江水利委员会科学研究所、深圳市勘察测绘中心、长江 航道局、中交水运规划设计院深圳设计公司、广东省航海学会等单位完成了以下 试验研究工作： 建设规模重新论证； 铜鼓航道二维潮流数学模型研究； 铜鼓航道海区现场水文全潮补充测验； 抛泥区工程环境影响评价； 铜鼓航道工程可行性研究报告( 送审稿) 。 第1 章绪论 铜鼓航道选线可行性论证报告： 铜鼓航道选线水文测验； 铜鼓航道选线物理模型试验研究报告； 铜鼓航道选线数学模型计算研究报告； 铜鼓航道附近水域演变分析报告； 铜鼓航道工程工程可行性研究报告； 补充勘察、测量工程； 崖1 3 1 天然气海底管线探测工作； 水流、泥沙试验研究； 环境影响评价； 船舶航行模拟试验研究； 深圳港铜鼓航道工程可行性研究报告； 铜鼓航道工程可行性研究报告( 修编) ； 深圳港铜鼓航道工程通航安全论证报告。 以上工作较全面地对铜鼓航道的选线、规模、地质、环境影响、潮汐、泥沙 运移、船舶航行等进行了调查研究和模拟试验，并依据上述调查研究和模拟试验 作出了论证结论。 1 3 本文完成的主要工作 ( 1 ) 收集资料，在枯水期和洪水期分别对铜鼓航道与深圳西港区航道衔接处 实测流速 深圳西部港区铜鼓航道工程从酝酿到实施，前后共经历了十几年。在这十几年 里，国内一批科研院所先后参与了该工程的部分调查研究和试验工作，得出了有 价值的结论，为铜鼓航道的开工建设作出了贡献。但是，铜鼓航道工程从选线到 建设规模，经历多次改变，最后选择了改线方案，建设规模则选择了与港口来船 相匹配，能满足1 0 万 吨级( 8 0 0 0 t e u ) 集装箱船舶单向通航所需要的建设规模。由于最后选线比较仓促， 致使对改线方案的调查研究不够充分，一些论证报告，包括由广东省航海协会作 出的深圳港铜鼓航道工程通航安全论证报告，只能借助或参考以前对铜鼓航道 深圳港铜鼓航道通航安全分析与研究 东线、中线和西线进行的调查和测量资料，错漏或欠缺难以避免。 本文的主要工作，是针对铜鼓航道改线方案调查研究不够充分，有的地方缺乏 流速资料的情况，一方面，尽可能收集已完成的与铜鼓航道通航安全有关的资料， 如风、流的各种数据；另一方面，对铜鼓航道改线方案北段与深圳西部港区航道 衔接处，分别在枯季和洪季大潮对该衔接处进行实测流速，尽可能获取该衔接处 的最大流速数据，为铜鼓航道的通航安全论证提供第一手资料。 ( 2 ) 计算 根据收集到的资料和作者实测的数据，对影响铜鼓航道通航安全的风、流等因 素进行计算，以判明各个因素对设计船舶的航行安全的影响程度。 ( 3 ) 得出自己的结论 根据计算结果进行综合分析，得出自己的结论。 9 第2 章铜鼓航道工程的可行性论证 第2 章铜鼓航道工程的可行性论证 2 1 铜鼓航道工程前期工作 2 i 1 铜鼓航道工程选线经过 经过十几年的调查、测量、研究和论证，铜鼓航道工程的选线曾经提出三个 方案，即东线方案、中线方案和西线方案( 详见附录一插图) ，并对这三个方案所 经过的海区布点，进行全潮测量、底质钻探、沉积物取样等研究工作。 ( 1 ) 东线方案 东线方案航道从沙洲与香港新机场之间穿过，利用沙洲与香港新机场之间的 天然深槽，连通暗士顿水道和大濠水道。由于该方案处于香港新机场的安全距离 范围之内，不能满足香港新机场飞机安全起降的需要，航运需求与飞行安全有矛 盾，因此予以放弃。 ( 2 ) 中线方案 中线方案从沙洲与铜鼓岛之间穿过，利用沙洲与铜鼓岛之间的天然深槽，连 通暗士顿水道和大濠水道。该方案能够较经济地开挖的航槽比较狭窄，远期发展 需要炸礁，疏浚有困难，且与东线方案一样，处于香港新机场的安全距离范围之 内，并穿越中华白海豚保护区水域，实施可操作性差，也予以放弃。 ( 3 ) 西线方案 西线方案位于铜鼓岛西边，航道北段东侧距离铜鼓岛最近处4 2 0 m ，是利用铜 鼓海区一条主要的天然深槽，把暗士顿水道和伶仃西水道( 广州港出海航道) 连 接起来。该天然深槽也是3 0 0 0 总吨以下的小船进出深圳港西部港区的习惯航道。 根据测算，该方案工程量适中，能够满足远期发展需要。航道所经区域横流 较小，对船舶航行有利。航道顺着天然深槽开挖，回淤较慢，将来维护费用较低。 航道北端与暗士顿水道的连接，以及航道南端与伶仃西水道的连接顺畅自然，是 综合成本最低、航行条件最好、所有方案中最优的一个方案。该方案投资估算为 1 2 4 亿元。 但是，铜鼓航道西线方案所经过的大部分水域属于香港水域，铜鼓航道西线 方案的建设需经香港特区政府批准并颁发施工许可证，才能开工建设。由于香港 l o 深圳港铜鼓航道通航安全分析与研究 采用的环境保护法律与内地的不同，深圳方面与香港方面就铜鼓航道涉及香港的 环境影响评估工作进行联系，经一年半的努力仍无结果。铜鼓航道的建设迫在眉 睫，为了尽早动工，经过综合论证，提出完全避开香港水域的改线方案。 2 1 2 铜鼓航道改线方案 铜鼓航道改线方案航道轴线以崖1 3 1 天然气海底管线过伶仃西航道( 广州 港出海航道) 下卧点、管线7 6 0 公里桩处转角和粤港分界线作为航道选线的控制 条件，布置成折线： 南段航道南段与伶仃西航道重合，长6 3 k m ( 3 4 0 海里) ，航道方位角 3 4 8 。3 0 1 6 8 。3 07 。 中段航道中段横切铜鼓浅滩，长1 2 7 k m ( 6 8 6 海里) ，航道方位角2 3 。4 4 2 0 ”2 0 3 。4 4 2 0 ”。 北段与深圳西部港区航道衔接段，长4 8 k m ( 2 5 9 海里) ，航道方位角 3 8 。3 5 3 1 ”2 1 8 。3 5 7 3 1 ”，与深圳西部港区航道在警戒区附近相连接。 改线方案航道全长2 3 8 k m ( 1 2 8 5 海里) ，投资估算为1 6 9 亿元。 铜鼓航道改线方案见附录一“深圳港铜鼓航道位置图”。 2 2 铜鼓航道工程的建设标准 2 2 1 铜鼓航道的设计船型 铜鼓航道的建设标准应与西部港区最大靠泊能力的泊位相匹配，应能满足未来 一段时间到港的主要船舶安全航行的需要，以其大者为准。 根据预测，未来通过铜鼓航道的货物主要是集装箱和大宗散货。2 0 1 0 年和2 0 2 0 年，集装箱运量分别占铜鼓航道货物运量的5 9 4 和6 9 i “。预测到港船型主要 是1 0 万吨级散货船和l o 万吨级( 6 0 0 1 8 2 0 0 删) 集装箱船舶。 深圳港作为华南地区的集装箱主枢纽港，集装箱业务在未来仍将是西部港区重 点发展的方向，到港的大型船舶无论在目前和未来都以集装箱船为主。考虑到集 装箱船运量大，时间性要求高，而散货船对时间的要求相对较低，可乘潮进港， 因此，铜鼓航道的控制船型以集装箱船为主，以满足集装箱船全天候进出港为标 准。 与铜鼓航道同期建设的大铲湾集装箱作业区，码头最大设计靠泊能力为1 0 万 第2 章铜鼓航道工程的可行性论证 吨级集装箱船舶，同时，考虑到近年来第六代集装箱船在全球干线集装箱班轮中 所占比例稳步上升的事实，铜鼓航道的设计船型即以第六代1 0 万吨级的集装箱船 舶作为标准。该种船舶的主要尺度见表2 1 。 表2 11 0 万吨级集装箱船主要尺度 t a b l e 2 1m a i ny a r d s t i c ko f1 0 0 ，0 0 0 - t o nc o n t a i n e rs h i p s 单位：米 i 船舶总长 船舶宽度满载吃水 i( l o a )( b )( d ) l l 3 4 74 2 81 4 5 2 2 2 铜鼓航道的设计尺度 ( 1 ) 航道有效宽度 铜鼓航道工程近期规模设计为单向航道。根据交通部公布的海港工程技术 规范，航道有效宽度按下式计算： w = a + 2 c a = n ( l s i nr + b ) 式中： w - - 一一航道有效宽度( 米) ； a 航迹带宽度( 米) ： l l - - 一一船舶漂移倍数，根据模型试验结论，铜鼓海区横流均小于0 5 米秒， 故取n = 1 6 9 ； r - - 一一风、流压偏角( 。) ，横风7 级，横流 0 5 米秒，故取r = 7 。； l 设计船长( 米) ，l = 3 4 7 米； b - - 一一设计船宽( 米) ，b = 4 3 米； c - - 一一船舶与航道底边间的富裕宽度( 米) ，对于集装箱船航速大于6 节，故 取c = 0 7 5 b 。 铜鼓航道有效宽度计算结果见表2 2 。 深圳港铜鼓航道通航安全分析与研究 表2 2 铜鼓航道有效宽度计算表 t a b l e 2 2c o m p u t a t i o nt a b l ef o re f f e c t i v ew i d t ho f t o n g g uc h a n n e l 单位：米 船型 lbac w ( 计算值) w ( 取值)备注 1 0 万吨级集装箱船 3 4 74 31 4 4 13 2 32 0 8 72 l o 单向航道 ( 8 0 0 0 t e i j ) 经上述计算，铜鼓航道工程近期规模设计为单向航道，开挖底宽为2 1 0 米，满 足1 0 万吨级集装箱船舶单向通行。 铜鼓航道与西部港区航道衔接段宽度局部调整为2 5 0 米，设置成喇叭口状。 ( 2 ) 航道设计水深 根据海港工程技术规范，航道设计水深按下式计算： d o = t4 - 7 , o + z l + z 2 + z 3 d = d o + 7 4 式中： d 0 航道通航水深( 米) ； d 航道设计水深( 米) ； t 设计船舶满载吃水( 米) ； z o 船舶航行时船体下沉富裕水深( 米) ，航速l o 节，取z 0 = 0 7 米； z l _ 一一船舶航行时龙骨下最小富裕深度( 米) ，取z l - - - - 0 4 米； z 2 波浪富裕深度( 米) ，取z 2 = 0 5 米； z 3 船舶装载纵倾富裕深度( 米) ，取z 3 = 0 0 米； z 4 - - 一备淤富裕深度( 米) ，综合分析试验研究结论和维护间隔，取z 4 = 0 4 米。 计算结果见表2 3 。 第2 章铜鼓航道工程的可行性论证 米 表2 3 铜鼓航道设计水深计算表 t a b l e 2 3c o m p u t a t i o nt a b l ef o rd e s i g nw a t e rd e p t ho f t o n g g uc h a n n e l 单位 船型 tz o z l z 2 z 3d 0 z 4 d 综合富裕富裕深d 取 深度度折减值 l o 万吨级 集装箱船1 4 5 o 70 4 0 5o o1 6 10 41 6 52 00 31 6 2 ( 8 0 0 0 t e u ) 全面考虑铜鼓海区的自然条件，综合富裕水深折减0 3 米，对船舶航行安全 没有影响。经上述计算，得到铜鼓航道设计水深为一1 6 2 米。 铜鼓航道的设计低水位为0 4 米，因此，计算铜鼓航道的设计底标高如表2 4 。 表2 4 铜鼓航道设计底标高计算表 t a b l e 2 4c o m p u t a t i o nc h a r tf o rd e s i g nb o s o me l e v a t i o no f t o n g g uc h a n n e l 单位：米 l 船型船舶吃水航道设计水深设计低水位航道底标高 l l 1 0 万吨级集装箱船1 4 51 6 20 41 5 8 由此，确定铜鼓航道设计底标高为- - 1 5 8 米。 ( 3 ) 边坡 铜鼓航道人工开挖段底质多为淤泥或淤泥混贝壳沙。根据边坡稳定性研究分析 结果，确定航道开挖边坡为1 ：7 。 2 3 铜鼓航道工程的进展 深圳港西部港区铜鼓航道一期工程于2 0 0 4 年1 2 月2 9 日开工建设，工期为三 年，按照计划，铜鼓航道将于2 0 0 7 年底建成并投入使用。 但是，根据目前施工进展，在航道穿越铜鼓浅滩段( 即铜鼓航道中段) ，回淤 比较严重，工程量有所增加，工期已推后年，改为2 0 0 8 年竣工。 1 4 深圳港铜鼓航道通航安全分析与研究 第3 章影响铜鼓航道航行的安全因素分析 根据铜鼓航道所处海区的地理位置和自然条件，可以归纳出对铜鼓航道航行 安全有影响的因素，主要包括风、流、雾、强对流天气和船舶交通流。 3 1 风 3 i 1 铜鼓海区的风况 铜鼓海区周围分布着三个气象站，它们是：赤湾水文站、香港赤腻角站和香港 c c 站。 根据赤湾站1 9 6 7 年1 9 8 5 年，香港赤腻角站1 9 8 5 年1 9 9 0 年，和香港c c 站1 9 8 7 年的观测资料统计分析，铜鼓海区常风向为东向，频率约2 8 6 ；次常风 向为北向，频率约2 l 。强风向受季风影响显著，冬季多北或北偏东向风；夏季 受台风影响，多出现偏东风或东南向风。 铜鼓海区每年5 月下旬至1 1 月上旬受到太平洋台风和南中国海台风的影响， 以7 9 月较为频繁。影响铜鼓海区的台风多年平均为4 6 次年，台风过境影响 天数平均每年约9 2 天。 铜鼓航道的设计风力为小于或等于7 级，风力7 级以上及台风严重影响或袭击 期间，铜鼓航道不能通航。风影响铜鼓航道船舶航行的天数每年约1 3 天。 3 1 2 风对船舶的影响 风对船舶的影响主要表现在使船舶失速、增速、倾斜、漂移和偏移。风对船 舶的作用程度和特征与船舶的受风面积大小、风动力中心位置，干舷高度与吃水 之比、风级及风舷角大小、船舶航向与航速等诸多因素有关。风力越大，使船舶 发生失速、增速、倾斜、漂移和偏移的程度也越大。 横向风压能使船舶产生明显的横向漂移，表现为船舶的航迹带变宽。 大风浪使船舶操纵难度增大，表现为漂角增大、航迹带增宽、操舵角增大。 若是在狭水道或航道中行驶，容易使船舶偏离航线而发生触礁、搁浅事故。 第3 章影响铜鼓航道航行的安全因素分析 3 1 3 强风对铜鼓航道设计船舶的影响程度 深圳港西部港区铜鼓航道的设计船型为1 0 万吨级的大型集装箱船，船长l o a = 3 4 7 m ，船宽b = 4 2 8 m ，满载吃水d = 1 4 5 m 。 ( 1 ) 船舶受风作用力 船舶受风作用力可用h u g h e s 公式进行估算，见式( 3 1 ) 嘲： 1 f = 去p c 。( ) , c o s 2o + b 。s i n 20 ) v ? ( 3 1 ) 二 式中：p 。空气密度( 0 1 2 5 k g s e c 2 m4 ) ： c l 一一一风力系数； o 一一一相对风舵角； v 。相对风速( m s ) ： a l 水线以上船体正面投影面积( m 2 ) ； b d 水线以上船体侧面投影面积( m 2 ) ； f 。水线以上船体所受的风力( 1 0 - 3 t ) 。 c 。的取值： 风力系数c 。是相对风舷角o 的函数，其值随相对风舷角及船舶吃水的变化而 变化。风力系数c a 随相对风舷角o 的变化曲线为一条马鞍形曲线嘲。当e = o 。 或1 8 0 。时，c 。的值最小；当o = 3 0 0 5 0 0 或o