港口水域及外堤布置课程培训(ppt 35页).ppt

1、第五章 港口水域及外堤布置,5.1 港口水深 5.2 航道 5.3 锚地与回旋水域 5.4 港池 5.5 港内泊稳标准及波况估算 5.6 外堤布置 5.7 港口导航,5.1 港口水深,5.1 港口水深 前面已述泊位水深，这里只介绍航行水深 h,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118页图5-4。其它富裕的意义同前，但注意有的富裕量取值不一样。,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。

2、,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) 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260000m3 。,5.1 港口水深,海上航道轴线 风对船体的作用力在前已述，布置航道轴线时应充分考虑风的影响，另外还应考虑：

3、水深的影响浅水中航行，舵向灵敏度低 岸边的影响沿岸边航行，船有向岸偏向的趋势,5.2 航道,进行航道布置时应遵循以下原则： 避免船体受较大的横风、横流作用 航道应尽量顺直，避免“S”形布置 在防波堤口门外应设不小于掣动距离的直线段 充分考虑泥沙运动情况，避免严重的航道淤积,5.2 航 道,航道有效宽度,航迹带宽度A 船在水中航行受到各种因素的影响，不可能直线运行，总有一些偏向，称为“蛇形运动”,5.2 航 道,A=n (Lsin+ B) n 船舶漂移倍数 风、流压偏角,船舶为了克服风和流的影响，常使实际航向和真航向保持风流压偏角 船舶以风流压偏角在导航中线左右摆动前进所占用的水域宽度，称为航迹

4、带宽度,船舶错船富余间距b 船舶相遇错船时，为防止船吸现象，保证安全，两航迹带间应留有的安全距离b，不小于一倍船宽。,船舶与航道底边间的富余间距c 人工开挖的航道，航槽内外水深差形成航槽壁，船舶航行时为防止擦壁或搁浅船舷，与槽壁保持的距离。,5.2 航 道,比较标准的航道宽度为：单向W=5BC，双向W=8BC,5.2 航 道,航道有效宽度W,单向航道：W=A+2c双向航道：W=2A+b+2c,航道转弯段 航道转弯是不可避免的，设计时应使转向角尽量小，转弯半径R尽量大。 R的取值与V，LC，以及风、流等因素有关，一般弯道上V控制在79节，并不受横风（浪）、横流，这时可参考下列数值，25，R3LC

5、；=2535，R5LC； 35 ，R10LC。 在航道转变处应加宽，加宽值W的确定一般据船头到航道对面边缘的距离1.5LC确定。,5.2 航 道,单双向航道的选取依据 单双向航道的选取根据港口营运的繁忙程度和航道长度Lk而定。此外还与航速有关。 Lk0.5vt 船在航道内不相会，单向航道。 Lk0.5vt 船在航道内必相会，双向航道。 v 航速； t 最忙时一个方向航行船舶的时间间隔。 由于t的随机性，单向航道常出现船等道的现象。,5.2 航 道,锚地 专供船舶停泊及进行水上装卸作业的指定水域按位置分类：港外锚地、港内锚地（以防波堤为界）按功能分类： 引航锚地：等候引航员执行引航任务 检疫锚地

6、：供外轮抵港后进行卫生检疫 停泊锚地：船舶到离港的锚地，供船舶待泊、候潮 避风锚地：供船舶躲避风浪 过驳锚地：供船舶在水上过驳作业,5.3 锚地与回旋水域,5.3 锚地与回旋水域,船舶的锚泊方式 单锚系泊为一圆域 优点：船受力小，可随风、流等转动。 缺点：占水域面积很大，且各锚泊位之间浪费一定的水域 半径LC+ 6水深+30m 双锚系泊矩形水域 占水域面积较小，但船舶受力较差,5.3 锚地与回旋水域, 单浮筒系泊圆域 占水域面积比单锚小得多，万吨级船一般在15万m2左右，同样具有船体受力小的优点，但制作、抛放浮筒费用较高 半径LC+25m, 双浮筒系泊矩形水域 占水域面积小，但船舶受力较差 长

7、 LC+50m 宽 4BC 1个万吨级泊位占水域25000m2左右,5.3 锚地与回旋水域,海港锚地多采用单点抛锚 河港锚地一般采用单锚或单浮筒 港内锚地多采用双浮筒,5.3 锚地与回旋水域,锚地位置 锚地选址要求： 尽量临近航道出入口，但锚地边缘距航道边线不小于23倍船长； 水深及水域足够； 土壤良好，易着锚，不走锚，不淤锚； 便于船舶寻找，方便设标； 风浪小，流缓。,5.3 锚地与回旋水域,锚地规模 主要影响因素：泊位数、船流密度 按前述方法计算港口船舶数不多于n的累计概率Fn即分布函数,5.3 锚地与回旋水域,回旋水域 供船舶调头或回旋转向所需的水域，一般为一个圆域。 有掩护时回旋水域直

8、径D 为： 双拖轮帮助D=1.5LC 一拖轮帮助D= 2LC 自航调头 D= 3LC 掩护条件差的港口D适当加大 河港调头区垂直水流方向的宽度应满足上述要求,5.3 锚地与回旋水域,船舶掣动水域 对有防波堤的港口，为了保证船舶进港后掣动，不致发生事故，从防波堤口门至建筑物（沿航向）之间要有足够的距离，为掣动水域，长度 L 34 LC ，一般为直线，困难时可设在 R 34 LC 的曲线上,洋山港区航道总平面布置,5.4 港 池,5.4 港 池,突堤式码头自岸边伸入水域中，突堤码头之间的水域 顺岸式码头前供船舶靠离作业的水域,突堤式码头港池尺度 水深：与航道设计水深一致 长度：与泊位适应码头一侧连

9、续布置的泊位数 宽度：保证船舶方便地靠离码头，与突堤的泊位数有关 对于连续布置3个泊位的港池，港池宽度可取为： 拖轮帮助不掉头1.0 船长 船舶自航不掉头2.0 船长 拖轮帮助掉头1.5 船长,5.5 港内泊稳标准及波况估算,5.5 港内泊稳标准及波况估算,港内泊稳标准 码头装卸作业、上下旅客，都要求船舶平稳，颠簸小，港内泊稳标准实质上就是限制船舶运动量 实际中测定和估算船舶运动量有困难，因此都以码头前沿允许波高为标准来确定是否影响装卸作业 波高与船运动量成正比关系 确定允许波高主要考虑：船大小，作业性质和船的受浪条件,P137,波浪绕射 波浪遇建筑物后一部分反射，一部分绕过建筑物继续向前传播

10、的现象 绕射后的波高Hd与口门处入射波高H之比值叫绕射系数Kd Hd =KdH,1、单突堤口门的Kd 附录五2、双突堤口门的Kd 附录五3、多口门的Kd：先求出各口门的Kdi，然后进行矢量迭加,5.5 港内泊稳标准及波况估算,5.6 外堤布置,5.6 外堤布置,防波堤布置原则 1、满足港内泊稳条件 2、港内水域足够 3、防止或减少港内淤积 4、留有发展余地，便于港口发展 5、充分利用当地地形，防波堤尽量布置在浅水区，减少投资,5.6 外堤布置,防波堤轴线布置 1、尽量布置成扩散或使波浪一进入口门立即减弱 2、尽量采用直线，便于施工，必须转弯时转向角尽量小，一般60，在转弯处用弧线连接 注意：尽

11、量避免向外转弯，否则产生波能集中 3、主波向（强波向）与堤轴线避免正交，以减少堤受的波压力 4、避免港内波浪的反射波射向码头 5、遵循防波堤总布置原则，降低投资,5.6 外堤布置,口门布置及尺度,口门数量 一般设两个口门，其有以下优点： 进出港可分口门，干扰少 不同风、浪向时从不同的口门进出 增强港内水域自净能力 可减轻港内淤积,口门布置 布置在水深较大处，便于进出，减少淤积,5.6 外堤布置,口门方向 与强风、强浪向最好有一夹角，3060 =90时，船受横风，不安全，但对港内水域平稳有利 =0时，对港内水域平稳不利，且船受尾追风浪也不安全,5.6 外堤布置,口门宽度 在口门处不允船舶锚泊或超

12、船，只能单船进、出。口门在垂直航道轴线方向的宽度（有效宽度）一般为11.5LC 口门不宜太宽，宽了对港内泊稳不利，也不宜太窄 ，尤其是不透水防波堤（或透水性差），还要将涨落潮流速控制在3节之内,防波堤优化,优化概念 在海湾内建港总选择有一定自然掩护，波浪较小的地点，但总是有发生概率不大的强浪侵入港区，使港口停业。 建防波堤后，掩护条件改善，增加了码头工作天，一般来说建堤越长其掩护效果就越好。,5.6 外堤布置,设 L堤长 n 港区各泊位工作天数之和 显然，n L 但n = f (L)不是一个简单的函数。 记建堤前后港口各泊位增加工作天数之和为n 则有：L长n增大收入增加，记为P L长投资增大，

13、以D表示建堤费用 净收益： = P - D 0 建堤是有益的 当L达到某一长度时， 达到max，这时的L值（包括布置形式）最合理，也就是最优的堤长,5.6 外堤布置,n计算 n为建堤前后码头工作天数之差例：设建堤前码头处波高分布为：H3m，10%；1mH3m，50%；H1m，40%。 若码头作业允许波高为1m，则： 建堤前：n1 = N40%= 0.4N 设建堤L米后码头处绕射系数Kd = 1/3，则这时码头处的波浪分布为： Hd 1m，10%；Hd 1m，90%。 n2 = 0.9N n =0.5N =182.5（天/年）,5.6 外堤布置,P计算 P =nBRS式中：B装卸一吨货收益（纯收

14、益），元/t； R装卸能力，吨/泊-天。,5.6 外堤布置, 计算 设防波堤总投资为C，使用年限为m，现金年利率为i。可求得建设防波堤费用D,有了以上P和D，可得 =P-D 实际中， 0可能较难满足，尤其泊位少时更是如此。直观上看建堤无益，但加快了车、船周转，货流加快，对社会和国民经济是有益的，因此，尽管有时 0，国家还是适当拨款建设。,5.6 外堤布置,图示海湾建有2个码头泊位，E向为常风浪方向，波高分布如图。码头作业时允许波高为1.0m，若从A点沿S30oW建设斜坡式防波堤，欲使1#泊位停止作业的概率不大于10%，问防波堤应建多长？这时两个泊位每年共增加多少工作天？取N=365天，波长L=60m。,第五章 港口水域及外堤布置 作 业,作业3(可以习题5.9代替),5.7 港口导航,浮标：浮在