港口水域及外堤布置培训讲义配图丰富

第五章港口水域及外堤布置5.1港口水深5.2港内水域5.3港口航道、锚地5.4港内泊稳标准及波况估算5.5防波堤布置5.6港口导航第五章港口水域布置——港内水域5.1港口水深

确定泊位底标高时采用设计低水位，但在确定航行水域底标高时可以不按低水位考虑，按某一乘潮水位确定。原因就是船舶可以乘潮水位较高时航行。

只要在T时段内保证船舶能安全靠离岸即可。第五章港口水域布置——港内水域富裕水深的构成和决定条件：（1）船舶航行或停泊不致触底所需的富裕水深（2）减少船舶操纵困难所需的富裕水深第五章港口水域布置——港口水深二、码头前沿水深

因船舶在码头前航速很小，不存因船舶航行而增加船舶吃水的现象式中：D—码头前沿设计水深

T—设计船型满载吃水

Z1—龙骨下最小富裕深度

Z2

—波浪富裕深度

Z3

—船舶因配载不均匀而增加的尾吃水

Z4

—备淤深度第五章港口水域布置——港口水深龙骨下最小富裕深度第五章港口水域布置——港口水深三、航道水深

其中Z0是船舶航行时船体下沉增加的富裕水深，与船舶的大小和航行速度有关，参阅教材78页图5-3。

停泊水域水底高程=设计低水位-泊位水深航行水域水底高程=航行水位-航行水深

航行水位的确定是港口工程界极为关注的问题，通常可根据港口的船流密度确定每天需要的航行时间，再从潮位历时曲线上确定航行水位——乘潮水位。第五章港口水域布置——港口水深

确定乘潮水位——保证船舶安全进出港口；尽量减少投资

例：我国北方某港口，航道长3.5km，每天平均有一艘船进港，设计中航行水位取用4小时的潮位3.09m。实际上，设船舶航速4节，在航道内的航行时间为：

T=3.5/（1.852*4）=0.47(h)第五章港口水域布置——港口水深

平均每天只有一出一进，间隔0.5h，则每天总的航行时间为：

t=0.5+2(安全系数)

T2=2.4（h）即3小时的乘潮水位已完全可以满足要求，设计中取4小时的潮位就过于保守。若取3小时的潮位3.37m，差0.28m，挖泥量差26万m3。第五章港港口口水域布布置——港内水域域5.2港内水域域港池：长度：与与泊位适适应宽度：保保证船舶舶方便地地靠离码码头，与与突堤的的泊位数数有关对于连续续布置3个泊位的的港池，，港池宽宽度可取取为：拖轮帮助助不掉头头——≥1.0船长船舶自航航不掉头头——≥2.0船长拖轮帮助助掉头——≥1.5船长第五章港港口口水域布布置——港内水域域船舶掣动动水域对对有防波波堤的港港口，为为了保证证船舶进进港后掣掣动，不不致发生生事故，，从防波波堤口门门至建筑筑物（沿沿航向））之间要要有足够够的距离离，为掣掣动水域域，长度度L≥3∼4LC，一般为为直线，，困难时时可设在在R≥3∼4LC的曲线上上。第五章港港口口水域布布置——港内水域域回旋水域域供船调头头的水域域，一般般为一个个圆域。。有掩掩护时回回旋水域域直径D为：双拖轮帮帮助——D=1.5LC一拖轮帮帮助——D=2LC自航调头头——D=3LC掩护条件件差的港港口D适当加大大。河港调头头区垂直直水流方方向的宽宽度应满满足上述述要求。。洋山港区区航道总总平面布布置一、进出出港航道道1.航道轴线线风风对船体体的作用用力在前前已述，，布置航航道轴线线时应充充分考虑虑风的影影响，另另外还应应考虑：：水水深的影影响——浅水中航航行，舵舵向灵敏敏底低岸岸边边的影响响——沿岸边航航行，船船有向岸岸偏向的的趋势第五章港港口口水域布布置——航道、锚锚地5.3港口航道道、锚地地第五章港港口口水域布布置——航道、锚锚地进行航道道布置时时应遵循循以下原原则：①①避避免船船体受较较大的横横风作用用②②航道道应尽量量顺直，，避免““S”形布置③③在在防波波堤口门门外应设设不小于于掣动距距离的直直线段④④充充分考考虑泥沙沙运动情情况，避避免严重重的航道道淤积2、航道宽宽度①单船航迹迹带宽度度船在水中中航行受受到各种种因素的的影响，，不可能能直线运运行，总总有一些些偏向，，称为““蛇形运运动”。。A=n(Lsinγ+B)n——船舶漂移移倍数γ—风、流压压偏角船舶偏航航和漂移移运动力力学分析析船舶在具具有风浪浪流的海海域中航航行时，，将受下下列因素素的影响响：（1）由于船船舶加速速运动产产生的惯惯性力和和惯性矩矩；（2）船壳壳外侧侧水动动力压压力；；（3）舵力力；（4）风压压力；；（5）流压压力；；（6）波浪浪压力力；（7）航道道两侧侧的岸岸吸力力；（8）错船船时的的船吸吸力；；（9）航速速影响响的下下座力力；（10）螺旋旋桨产产生的的纵向向水平平推进进力和和横向向推进进力。。设计低低水位位各类类土土质质航航道道边边坡坡坡坡度度船舶与与航道道底边边线间间的富富余宽宽度C是指船船舶在在航道道中以以蛇形形航迹迹前进进时，，航迹迹带外外侧与与边坡坡底边边线的的最小小安全全距离离。C与航道道水深深、宽宽度、、断面面形状状；船船舶性性能、、航速速；水水文气气象条条件和和地质质条件件等因因素都都有密密切的的关系系。通通常一一般规规律是是，航航道越越宽或或水深深越浅浅C值越大大；航航道两两侧岸岸滩水水深越越浅C值越大大；航航道底底质越越硬或或回淤淤严重重时C越大。。不同同专业业船舶舶通航航的航航道C不同，，一般般LPG、LNG和油轮轮等危危险品品船C＞散货货船C＞杂货货船或或集装装箱船船C，其范范围为为0.5B≤≤C≤1.5B。船舶与与航道道底边边间的的富余余宽度度C②航道宽宽度WW取值除除了A外，两两侧还还留有有富裕裕C，双向向航道道两道道间留留有安安全距距离b取一倍倍船宽宽。比比较较标准准的航航道宽宽度为为：单单向W=5BC，双向向W=8BC。第五章章港港口口水域域布置置——航道、、锚地地③航道转转弯航航道转转率是是不可可避免免的，，设计计时注注意转转向角角尽量小小，转转弯半半径R尽量大大。R的取值值与，LC，以及风风、流流等因因素有有关，，一般般弯道道上控制在在7-9节，并并不受受横风风（浪浪）、、横流流，这这时可可参考考下列列数值值，10≤30，R=（3~5）L；30，R=（5~10）L。第五章章港港口口水域域布置置——航道、、锚地地凹岸切切角法法图梯形连连接，，凹岸岸折线线切割割法（虚线线表示示需要要加宽宽时的的作法法）3、单双双向航航道的的选取取依据据单单双自自航道道的选选择根根据港港口营营运的的繁忙忙程度度和航航道长长度LK而定。。此外外还与与航速速有关关。LK0.5t——船在航航道内内不相相会，，单向向航道道。LK≥0.5t——船在航航道内内必相相会，，双向向航道道。t——最忙时时一个个方向向航行行船舶舶的时时间间间隔。。由由于于t的随机机性，，单向向航道道常出出现船船等道道的现现象。。第五章章港港口口水域域布置置——航道、、锚地地第五章章港港口口水域域布置置——航道、、锚地地二、锚锚地专专供供船舶舶停泊泊及进进行水水上装装卸作作业的的指定定水域按位置置分类类：港外锚锚地、港内锚锚地（以防防波堤堤为界界）按按功功能分分类：：引航锚锚地：：等候引引航员员执行行引航航任务务检疫锚锚地：：供外轮轮抵港港后进进行卫卫生检检疫停泊锚锚地：：船舶到到离港港的锚锚地，，供船船舶待待泊、、候潮潮避风锚锚地：：供船舶舶躲避避风浪浪过驳锚锚地：：供船舶舶在水水上过过驳作作业锚地面面积主主要取取决于于锚泊泊位数数量和和系锚锚方式式，单单个锚锚泊位位在各各种系系泊方方式下下所占占面积积不同同：①①单单锚锚系泊泊——为一圆圆域（（海港港锚地地）优点：：船受受力小小，可可随风风、流流等转转动。。缺缺点：：占水水域面面积很很大，，且各各锚地地之间间浪费费一定定的水水域。。如：15m水深，，万吨吨级L=180m左右的船S=R2R≈LC+6·水深+30m单点系泊方方式常用于于外海锚地地。第五章港港口水域域布置——航道、锚地地②双锚系泊——矩形水域占水域面积积较小，但但船舶受力力较差第五章港港口水域域布置——航道、锚地地③单浮筒系泊泊——圆域占占水域域面积比单单锚小得多多，万吨级级船一般在在15万m2左右，同样样具有船体体受力小的的优点，但但制作、抛抛放浮筒费费用较高半半径≈LC+25m第五章港港口水域域布置——航道、锚地地海港锚地多多采用单点点抛锚河港锚地一一般采用单单锚或单浮浮筒港内锚地多多采用双浮浮筒④双浮筒系泊泊——矩形水域占水域面积积小，但船船舶受力较较差长≈LC+50m宽≈4BC1个万吨级泊泊位占水域域25000m2左右第五章港港口水域域布置——航道、锚地地3、锚地选址址要求：①①尽量量临近航道道出入口，，但锚地边边缘距航道道边线不小小于2～3倍船长；②②水深深及水域足足够；③③土壤良良好，易着着锚，不走走锚，不淤淤锚；④④便于船船舶寻找，，方便设标标；

⑤风风浪小，，流缓。第五章港港口水域域布置——航道、锚地地5.4港内泊稳标标准及波况况估算一一、泊稳标标准码码头头装卸作业业，上下旅旅客，都要要求船舶平平衡，颠簸簸小。作作业泊稳标标准——限制船体运运动量，实实际中有困困难，因此此都以码头前沿允允许波高为标准。波波高与船船运动量成成正比关系系。确确定定允许波主主要考虑：：船大小、、作业性质质和船的受受浪条件。。第五章港港口水域域布置——泊稳标准与与波况估算算船吨位（万吨）顺浪H4%横浪H4%油散杂油散杂123510≥151.01.21.21.51.52.01.01.21.21.51.52.01.01.01.0///0.81.01.01.21.21.50.81.01.01.21.21.50.80.8////二、波浪绕绕射波波浪遇建建筑物后一一部分反射射，一部分分绕过建筑筑物继续向向前传播。。绕绕射后的波波高Hd与口门处入入射波高H之比值叫绕绕射系数Kd。Hd=KdHi第五章港港口水域域布置——泊稳标准与与波况估算算1、单突堤口口门的Kd2、双突堤口口门的Kd3、多口门的的Kd：先求出各各口门的Kdi，然后进行行矢量迭迭加。第五章港港口水域域布置——泊稳标准与与波况估算算第五章港港口水域域布置——防波堤布置置5.5防波堤布置置第五章港港口水域域布置——防波堤布置置青岛董家口口港区第五章港港口水域域布置——防波堤布置置一、防波堤堤布置原则则1、满足港内内泊稳条件件2、港内水域域足够、防防止或减少少港内淤积积3、充分利用用当地地形形，防波堤堤尽量布置置在浅水水区区，减少投投资4、留有发展展余地，便便于港口扩扩建5、防止港内内波浪反射射6、游艇码头头，考虑游游艇上人员员的舒适性性二、防波堤堤轴线布置置1、尽量布置置成扩散或或使波浪一一进入口门门主波即减减弱。2、尽量采用用直线，便便于施工，，必须转弯弯时转向角角尽一小，一一般≤60，在转变处处用弧线连连接。注意：尽量量避免向外外转弯，否否则产生波波能集中。。3、主波向（（强波向））与堤轴避避免正交，，以减少堤堤受的波压压力。4、注意小范范围内地质质条件的变变化，减少少地基处理理费用。第五章港港口水域域布置——防波堤布置置二、防波堤堤口门1、位置：布布置在水深深较大处，，便于船进进出，减减少淤积积；第五章港港口水域域布置——防波堤布置置2、口门数量量：一般设设两个口门门，其有以以下优点：：①①进进出港可分分口门，干干扰少；②②不同同风、浪向向时从不同同的口门进进出；③③增强港港内水域自自净能力；；④④可可减轻港内内淤积3、口门方向向与与强风风、强浪向向最好有一一夹角，30~60=90时，船受横横风，不安安全，但对对港内水域域平衡有利利=0时，港内水水域平衡不不利，且船船受尾追浪浪也不安全全。第五章港港口水域域布置——防波堤布置置第五章港港口水域域布置——防波堤布置置4、口门宽度度在在口门处处不允船舶舶错船或超超船，只能能单船进、、出。口门门在垂直航航道轴线方方向的宽度度（有效宽宽度）一般般为1~1.5L。口口门不宜宜太宽，宽宽了对港内内泊稳不利利，也不宜宜太窄，，尤其是不不透水防波波堤（或透透水性差）），还要将将涨落潮流流速控制在在3节之内。第五章港港口水域域布置——防波堤布置置四、防波堤堤优化1、优化概念念在在海湾湾内建港总总选择有一一定自然掩掩护，波浪浪较小的地地点，但总总是有发生生概率不大大的强浪侵侵入港区，，使港口停停业。建建防波堤后后，掩护条条件改善，，增加了码码头工作天天，一般来来说建堤越越长其掩护护效果就越越好。第五章港港口口水域布布置——防波堤布布置设L——堤长n——港区各泊泊位工作作天数之之和显然，nL但n=f(L)不是一个个简单的的函数。。

设建建堤前后后港口各各泊位增增加了工工作天数数之和为为n则有：L长—n增大收入增加加，记为为PL长—投资增大大，以D表示建堤堤年费用用。净净收益：：=P—D0建堤是有有益的当当L达到某一一长度时时，达到max，这时的的L值最合理理。也就就是最优优的堤长长。第五章港港口口水域布布置——防波堤布布置2、Δn计算Δn为建堤前前后码头头工作天天数之差差。设设建建堤前码码头处波波高分布布为：H≥3m，10%；1≤H<3m，50%；H<1m，40%。若若码头作作业允许许波高为为1m，则：建建堤堤前：n1=N×40%=0.4N又建堤L米后码头头处绕射射系数，，Kd=1/3，则这时时码头处处的波浪浪分布为为：Hd≥1m，10%；Hd<1m，90%。n2=0.9NΔn=0.5N=182.5（天/年）3、ΔP计算ΔP=Δn·B·R·(D,O)S式中：B—装卸一吨吨货收益益（