港口、航道与海岸工程概论【PPT课件】

1、港口、航道与海岸工程港口、航道与海岸工程内容简介内容简介一一 本专业发展概况本专业发展概况二二 本专业内涵本专业内涵三三 发展方向发展方向 一一 专业概况专业概况 地球表面近地球表面近71%被海洋覆盖，所形成的海被海洋覆盖，所形成的海岸线总长度约岸线总长度约44万公里。全世界经济技术最发万公里。全世界经济技术最发达的区域多位于沿海地区，世界达的区域多位于沿海地区，世界60%的人口居的人口居住在距海岸住在距海岸100公里内的沿海地区。港口是进公里内的沿海地区。港口是进行海洋与海岸带开发和国际交流的基地和桥头行海洋与海岸带开发和国际交流的基地和桥头堡，国际贸易量的堡，国际贸易量的90%是通过水路运

2、输和港口是通过水路运输和港口完成的。港口航道与海岸工程是在海洋的自然完成的。港口航道与海岸工程是在海洋的自然特性研究之基础上，以工程措施进行海岸带资特性研究之基础上，以工程措施进行海岸带资源开发和空间利用、海岸防护的工程科学，主源开发和空间利用、海岸防护的工程科学，主要包括港口工程、海岸防护工程、海上疏浚工要包括港口工程、海岸防护工程、海上疏浚工程、海洋工程等。程、海洋工程等。 我校港口、航道与海岸工程专业是在大连我校港口、航道与海岸工程专业是在大连工学院（大连理工大学前身）建校时成立的，工学院（大连理工大学前身）建校时成立的，已有近五十年的历史，是国内成立最早、实力已有近五十年的历史，是国内

3、成立最早、实力最强的专业：最强的专业： 海岸工程专业海岸工程专业1984年被授权为博士点。年被授权为博士点。 1988年本学科被评为国家重点学科，同年本学科被评为国家重点学科，同年设立水利工程博士后流动站。年设立水利工程博士后流动站。 1990年港口、海岸及近海工程国家重点年港口、海岸及近海工程国家重点实验室建成并开始运行，试验设备为国际一流，实验室建成并开始运行，试验设备为国际一流，先后两次通过国家评估。先后两次通过国家评估。 1996年本学科点被确定为年本学科点被确定为211工程重点工程重点建设学科。建设学科。 在在2005年中国大学本科专业排名中，我年中国大学本科专业排名中，我校本专业排

4、名位于全国第一位（开设本专业院校本专业排名位于全国第一位（开设本专业院校共校共16所）。所）。 国家重点实验室简介国家重点实验室简介：海岸和近海工程：海岸和近海工程国家重点实验室于国家重点实验室于1986年由国家计委批准筹建，年由国家计委批准筹建，1990年通过国家验收后被批准对国内外开放。年通过国家验收后被批准对国内外开放。 实验室有水利工程、土木工程两个一级学实验室有水利工程、土木工程两个一级学科博士点和博士后流动站，实验室拥有可模拟科博士点和博士后流动站，实验室拥有可模拟产生海浪、海流和潮汐等综合作用的多功能水产生海浪、海流和潮汐等综合作用的多功能水池、大波流水槽、海洋环境水槽、浑水水槽

5、等池、大波流水槽、海洋环境水槽、浑水水槽等大型设备。大型设备。二二 专业内涵专业内涵 （一）港口工程（一）港口工程 1 定义：定义：港口是供船舶停泊和避风的场港口是供船舶停泊和避风的场所，也是水陆联运的枢纽，在这里进行旅客、所，也是水陆联运的枢纽，在这里进行旅客、货物集散并变换运输方式货物集散并变换运输方式 ，如由水运转为铁，如由水运转为铁路或公路运输，或者作于此相反的转载。路或公路运输，或者作于此相反的转载。 3 港口的组成港口的组成:港口由港口由水域水域、码头码头及其及其水工水工建筑物建筑物、陆域设施陆域设施组成。组成。 （1）港口水域）港口水域 港口水域包括港口水域包括锚地锚地、航道航道

6、、船舶掉头水域船舶掉头水域和和码头前水域码头前水域，还有，还有导航、助航标志导航、助航标志等设施。等设施。 锚地一般用来供船舶抛锚停泊，等待检查锚地一般用来供船舶抛锚停泊，等待检查及引水。及引水。 航道是保证船舶沿着足够宽度、足够水深航道是保证船舶沿着足够宽度、足够水深的路线进出港口的水域。的路线进出港口的水域。 船舶掉头水域是供船舶掉头用的水域面积，船舶掉头水域是供船舶掉头用的水域面积，也成回旋水域，一般需要直径为也成回旋水域，一般需要直径为1.5-3倍船长的倍船长的圆面积。圆面积。 码头前水域也称为港池，是供船舶靠离码码头前水域也称为港池，是供船舶靠离码头和装卸货物用的毗邻码头的水域。头和

7、装卸货物用的毗邻码头的水域。 导航助航标志主要有灯塔，其射程一般为导航助航标志主要有灯塔，其射程一般为10-25海里，是船舶接近陆岸的主要标志。防海里，是船舶接近陆岸的主要标志。防波堤堤头、险礁以及指示锚地边界一般用灯桩，波堤堤头、险礁以及指示锚地边界一般用灯桩，其射程视需要在其射程视需要在2-7海里。海里。 （2）码头）码头 码头是停靠船舶、上下旅客和装卸货物的码头是停靠船舶、上下旅客和装卸货物的场所。码头前沿线是水域和陆域交接的地域，场所。码头前沿线是水域和陆域交接的地域，是港口生产活动的中心。是港口生产活动的中心。 码头按结构形式可分为码头按结构形式可分为高桩式高桩式、板桩式板桩式、重力

8、式重力式等。等。 防护系统是保护码头的重要设施。当船舶防护系统是保护码头的重要设施。当船舶靠泊时会对码头产生巨大的冲击力，这时需要靠泊时会对码头产生巨大的冲击力，这时需要能吸收大量能量的防护系统来保护码头，常见能吸收大量能量的防护系统来保护码头，常见的防护系统为护舷。的防护系统为护舷。 船舶装卸作业需要水面平稳，避免船舶颠船舶装卸作业需要水面平稳，避免船舶颠簸。在天然掩护不足的地点建港，需要建设防簸。在天然掩护不足的地点建港，需要建设防波堤波堤(直立式、斜坡式、半圆式等直立式、斜坡式、半圆式等)，用以围护，用以围护足够的水域防止波浪、海流等侵袭。足够的水域防止波浪、海流等侵袭。 （3）陆域设施

9、）陆域设施 陆域设施包括陆域设施包括仓库仓库、堆场堆场、铁路铁路、道路道路、装卸机械装卸机械、运输机械运输机械及及生产辅助设施生产辅助设施等。等。 装卸机械包括用于码头前方、库场内和船装卸机械包括用于码头前方、库场内和船舱内的各种起重机、装卸搬运机械。舱内的各种起重机、装卸搬运机械。 仓库、堆场供货物在装船前或卸船后短期仓库、堆场供货物在装船前或卸船后短期存放。矿石、钢铁等不怕日晒雨淋的货物可在存放。矿石、钢铁等不怕日晒雨淋的货物可在堆场存放。在客运码头上设置客运站，供旅客堆场存放。在客运码头上设置客运站，供旅客侯船休息。侯船休息。 铁路是我国许多港口集疏运的主要方式，铁路是我国许多港口集疏运

10、的主要方式，在库场前后设置专用线，在码头附近还设分区在库场前后设置专用线，在码头附近还设分区车场，对来往装卸线的车辆进行编送。车场，对来往装卸线的车辆进行编送。 港内道路供流动机械运行，并与城市道路港内道路供流动机械运行，并与城市道路和疏港道路相连接。和疏港道路相连接。 生产辅助设施是完成港口生产不可缺少的，生产辅助设施是完成港口生产不可缺少的，主要有：给排水设施；供电系统；通信设主要有：给排水设施；供电系统；通信设施；辅助生产设施如流动机械库、机械修理厂、施；辅助生产设施如流动机械库、机械修理厂、消防站、办公楼等。消防站、办公楼等。 以上即为港口组成的各主要个体。港口生以上即为港口组成的各主

11、要个体。港口生产作业是系统化生产，各个体必须相适应、相产作业是系统化生产，各个体必须相适应、相互配合才能使生产作业顺利进行。互配合才能使生产作业顺利进行。 所以，港口就其工程内容而言，是各种工所以，港口就其工程内容而言，是各种工程建筑物（水工、房建、铁路、道路、桥梁和程建筑物（水工、房建、铁路、道路、桥梁和给排水等）和设备所组成的综合体，而港口水给排水等）和设备所组成的综合体，而港口水工建筑物是这个综合体的主要组成部分。工建筑物是这个综合体的主要组成部分。 我国港口事业发展我国港口事业发展 我国海岸线绵长，岛屿众多，自然条件优我国海岸线绵长，岛屿众多，自然条件优越。在新中国成立后，大概经历了三

12、个发展时越。在新中国成立后，大概经历了三个发展时期：期： 1：从新中国成立到：从新中国成立到 20世纪世纪70年代后期，年代后期，沿海港口以恢复利用和技术改造为主，新建了沿海港口以恢复利用和技术改造为主，新建了湛江、黄埔和张家港，扩建了天津新港、秦皇湛江、黄埔和张家港，扩建了天津新港、秦皇岛港、烟台港等岛港、烟台港等 港口，共新建、改建万吨级泊港口，共新建、改建万吨级泊位位30个，平均每年增加一个多万吨级泊位。个，平均每年增加一个多万吨级泊位。 2：20世纪世纪70年代初期，随着我国对外关系年代初期，随着我国对外关系改善，进出口贸易增加，港口能力不足，中央改善，进出口贸易增加，港口能力不足，中

13、央提出提出“三年改变港口面貌三年改变港口面貌”的口号，出现了第的口号，出现了第一次建港高潮，三年内开工建设一次建港高潮，三年内开工建设58个深水泊位，个深水泊位，到到1980年新增吞吐能力一亿吨以上。年新增吞吐能力一亿吨以上。 3：改革开放至今。此期间我国经济及外：改革开放至今。此期间我国经济及外贸进入了新的发展时期，国家将交通运输列为贸进入了新的发展时期，国家将交通运输列为国家发展的重要战略之一，港口建设有了质的国家发展的重要战略之一，港口建设有了质的飞跃。飞跃。“八五八五”期间是我国港口建设成就最大期间是我国港口建设成就最大的五年。沿海主要港口共建成泊位的五年。沿海主要港口共建成泊位293

14、个，其个，其中万吨级以上深水泊位中万吨级以上深水泊位110个，中级泊位个，中级泊位51个，个，新增吞吐能力新增吞吐能力1.3亿吨。经过亿吨。经过50年的港口建设，年的港口建设，我国基本形成了港口布局合理、门类齐全、设我国基本形成了港口布局合理、门类齐全、设施配套比较完整、现代化程度较高的沿海港口施配套比较完整、现代化程度较高的沿海港口体系。体系。 大连港概况大连港概况 大连港位于黄海辽东半岛南端大连港位于黄海辽东半岛南端,于于1899年开年开始在大连湾现东西部港区起步建设，相继建设始在大连湾现东西部港区起步建设，相继建设了寺儿沟港区、黑嘴子港区、香炉礁港区、甘了寺儿沟港区、黑嘴子港区、香炉礁港

15、区、甘井子港区和大窑湾港区。大连港的水域范围面井子港区和大窑湾港区。大连港的水域范围面积共积共346平方公里。其中，大连湾水域平方公里。其中，大连湾水域186平方平方公里，大窑湾水域公里，大窑湾水域33平方公里，小窑湾水域平方公里，小窑湾水域17平方公里，湾外水域平方公里，湾外水域110平方公里，港区自然岸平方公里，港区自然岸线长度为线长度为145公里。大连港陆域面积共公里。大连港陆域面积共8.4平方平方公里。大连目前拥有公里。大连目前拥有55个生产泊位，万吨级以个生产泊位，万吨级以上深水泊位上深水泊位28个。另有个。另有3个万吨级浮筒泊位。码个万吨级浮筒泊位。码头岸线总长头岸线总长1.59万

16、米。水域内有个锚地，锚万米。水域内有个锚地，锚泊能力泊能力157艘。全港共有航道条。艘。全港共有航道条。 大连港是一个天然深水良港，也是我国最大连港是一个天然深水良港，也是我国最大的散粮、石油进出口及对外贸易的口岸，具大的散粮、石油进出口及对外贸易的口岸，具备装卸贮存、中转换装、多式联运、运输代理、备装卸贮存、中转换装、多式联运、运输代理、通讯信息和生活服务等项功能，在东北港口通讯信息和生活服务等项功能，在东北港口群体中处于枢纽和主导的地位。大连港目前正群体中处于枢纽和主导的地位。大连港目前正在进行其历史上规模最大的一次扩建工程，全在进行其历史上规模最大的一次扩建工程，全部工程计划投资在部工程

17、计划投资在120亿左右，其中重点工程亿左右，其中重点工程总投资总投资80多亿元。大连港重点工程包括：多亿元。大连港重点工程包括： 30万吨级原油码头工程；万吨级原油码头工程； 25万吨级矿石码头工程；万吨级矿石码头工程； 60万万m3原油罐区工程；原油罐区工程； 新港总体改扩建工程；新港总体改扩建工程； 大窑湾二期工程；大窑湾二期工程； 国际物流园区工程和综合物流大厦工程国际物流园区工程和综合物流大厦工程 大连港陆域设施大连港陆域设施 香炉礁港区香炉礁港区30万吨原油码头万吨原油码头国内规模最大的全自动化装卸国内规模最大的全自动化装卸30万吨矿石码头万吨矿石码头 矿石码头近景矿石码头近景大连新

18、港大连新港（二）航道工程（二）航道工程 1 定义定义: 航道是指沿海、江河、湖泊、水库、航道是指沿海、江河、湖泊、水库、渠道和运河内可供船舶在不同水位期通航的水渠道和运河内可供船舶在不同水位期通航的水域。航道工程指以延长通航里程、提高航道标域。航道工程指以延长通航里程、提高航道标准、改善通航条件和保障航道畅通为目的，而准、改善通航条件和保障航道畅通为目的，而实施的疏浚、整治、清障等工程的总称。实施的疏浚、整治、清障等工程的总称。 2 分类分类: 航道分天然航道和人工航道，按使航道分天然航道和人工航道，按使用条件和其特性的不同又分为沿海航道、内河用条件和其特性的不同又分为沿海航道、内河航道、人工

19、运河等。航道、人工运河等。 本专业重点研究船舶进港航道。本专业重点研究船舶进港航道。 进港航道系指航道从入口开始至港区掉头进港航道系指航道从入口开始至港区掉头区域或停泊水域的航行段。进港航道入口位置区域或停泊水域的航行段。进港航道入口位置应尽量临近港口的外锚地，为保证船舶安全方应尽量临近港口的外锚地，为保证船舶安全方便的进出港口，必须有足够的深度、宽度、适便的进出港口，必须有足够的深度、宽度、适当的方向和和曲率半径，避免强烈的横风横流当的方向和和曲率半径，避免强烈的横风横流和严重淤积。和严重淤积。 当航道为内河航道时还包括建设通航建筑当航道为内河航道时还包括建设通航建筑物等设施，如船闸。物等设

20、施，如船闸。 船闸是指克服河流上建坝（或天然）形成船闸是指克服河流上建坝（或天然）形成的集中水差的一种过船建筑物，它由上下闸首、的集中水差的一种过船建筑物，它由上下闸首、闸门、闸室等组成。闸门、闸室等组成。 三峡船闸简介：三峡船闸简介： 三峡船闸全长三峡船闸全长.公里，可通过万吨级船公里，可通过万吨级船队，设计单向年通过能力万吨，其中，队，设计单向年通过能力万吨，其中，船闸主体段闸首和闸室分南北两线，每线船闸船闸主体段闸首和闸室分南北两线，每线船闸主体段由个闸首和个闸室组成，每个闸室主体段由个闸首和个闸室组成，每个闸室长米、宽米，闸室坎上最小水长米、宽米，闸室坎上最小水深米。深米。 船闸人字门

21、是名副其实的船闸人字门是名副其实的“天下第一天下第一门门”，单扇门宽，单扇门宽.米，高米，高.米，厚米，厚度米，面积有两个篮球场那么大，重达度米，面积有两个篮球场那么大，重达多吨。多吨。 （三）（三） 海岸工程海岸工程 1 定义：定义：海岸工程是自然科学和工程技术海岸工程是自然科学和工程技术在海岸带开发规划、设计与工程建设上的应用，在海岸带开发规划、设计与工程建设上的应用，这些工程目的是减缓或控制海岸地区大气、海这些工程目的是减缓或控制海岸地区大气、海洋与陆地的相互作用，以提高海岸带资源的潜洋与陆地的相互作用，以提高海岸带资源的潜在能力，故海岸工程就是进行海岸防护、海岸在能力，故海岸工程就是进

22、行海岸防护、海岸带资源开发和空间利用所采取的各种工程措施。带资源开发和空间利用所采取的各种工程措施。 2 组成：组成：海岸工程主要包括海岸防护工程、海岸工程主要包括海岸防护工程、河口治理工程、海上疏浚工程、围海工河口治理工程、海上疏浚工程、围海工程、海洋能利用工程、渔业工程、环境工程以程、海洋能利用工程、渔业工程、环境工程以及滩海海上平台和人工岛工程等。与本专业密及滩海海上平台和人工岛工程等。与本专业密切相关的主要有切相关的主要有海岸防护工程海岸防护工程和和海上疏浚工程海上疏浚工程。 （1） 海岸防护工程海岸防护工程 海岸工程用来保护沿海城镇、农田、盐场海岸工程用来保护沿海城镇、农田、盐场和岸

23、滩，防止风暴潮的泛滥淹没，抵御波浪、和岸滩，防止风暴潮的泛滥淹没，抵御波浪、水流的侵袭与淘刷的各种工程设施。海岸防护水流的侵袭与淘刷的各种工程设施。海岸防护的基本设施有的基本设施有丁坝丁坝、离岸堤离岸堤、护岸护岸和和海堤海堤等海等海岸建筑物。岸建筑物。 丁坝：丁坝是一种大致与海岸线相垂直布丁坝：丁坝是一种大致与海岸线相垂直布置的海岸建筑物，对斜向来的波浪和沿岸流起置的海岸建筑物，对斜向来的波浪和沿岸流起着阻碍作用。丁坝一方面减弱了波浪和水流对着阻碍作用。丁坝一方面减弱了波浪和水流对海岸的冲刷，同时又阻碍了泥沙的沿岸运动，海岸的冲刷，同时又阻碍了泥沙的沿岸运动，使泥沙淤积在一侧。使泥沙淤积在一侧

24、。 离岸堤：在海岸线外一定距离的海域中建离岸堤：在海岸线外一定距离的海域中建造大致与岸线平行的防波堤，一般建于离海岸造大致与岸线平行的防波堤，一般建于离海岸线较近的浅水海域。由于离岸堤后波能减弱，线较近的浅水海域。由于离岸堤后波能减弱，因此可有效保护该段海滩免遭海浪的侵蚀。在因此可有效保护该段海滩免遭海浪的侵蚀。在离岸堤与海岸线间的波浪掩护区内，沿岸输沙离岸堤与海岸线间的波浪掩护区内，沿岸输沙能力也将减弱，促使上游侧输入的泥沙沉积下能力也将减弱，促使上游侧输入的泥沙沉积下来。来。 护岸和海堤：护岸和海堤是建造在海滩较护岸和海堤：护岸和海堤是建造在海滩较高部位用来分界海滨陆域与海域的建筑物，它高

25、部位用来分界海滨陆域与海域的建筑物，它的走向一般与海岸线平行。在海岸防护工程中，的走向一般与海岸线平行。在海岸防护工程中，对海堤和护岸并无明确的定义区分。通常对位对海堤和护岸并无明确的定义区分。通常对位于海路边界上以挡土为主的建筑物可称为护岸。于海路边界上以挡土为主的建筑物可称为护岸。护岸的顶高程一般与其后方陆域高程相同或接护岸的顶高程一般与其后方陆域高程相同或接近。对于风暴潮和大浪期间，保护陆域及陆上近。对于风暴潮和大浪期间，保护陆域及陆上建筑物免遭海水浸淹和海浪破坏为主要建筑物免遭海水浸淹和海浪破坏为主要目的的建筑物则可称为海堤，海堤的顶高程常目的的建筑物则可称为海堤，海堤的顶高程常高于其

26、后方陆域的高程。高于其后方陆域的高程。 （2） 海上疏浚工程海上疏浚工程 利用挖泥机具开挖水下土石方，以疏通航利用挖泥机具开挖水下土石方，以疏通航道，浚深港池和锚地水域等，称为疏浚。它是道，浚深港池和锚地水域等，称为疏浚。它是维持航道尺度，改善船舶航行条件所经常采用维持航道尺度，改善船舶航行条件所经常采用的手段。的手段。 疏浚工程按其性质和任务的不同，分为基疏浚工程按其性质和任务的不同，分为基建性疏浚和维修性疏浚两种。开挖新航道、港建性疏浚和维修性疏浚两种。开挖新航道、港池、扩大和加深现有航道、港池等，属基建性池、扩大和加深现有航道、港池等，属基建性疏浚。为维持现有航道和港池于规定尺度而挖疏浚

27、。为维持现有航道和港池于规定尺度而挖除回淤的泥沙，属维修性疏浚。除回淤的泥沙，属维修性疏浚。 主要疏浚机具主要疏浚机具为挖泥船。为挖泥船。（四）（四） 海洋工程海洋工程 1 海洋工程定义：海洋工程定义： 应用海洋基础科学，以开发和利用海洋中应用海洋基础科学，以开发和利用海洋中所包藏的各种资源为目的所建造的一系列工程所包藏的各种资源为目的所建造的一系列工程结构物，以及为完成这一任务所需的技术和仪结构物，以及为完成这一任务所需的技术和仪器设备统称为海洋工程。器设备统称为海洋工程。 2 海洋工程组成：海洋工程组成： （1）：为海洋研究服务的各种工程结构物）：为海洋研究服务的各种工程结构物与装置，包括

28、水文气象观测站、海洋自动观测与装置，包括水文气象观测站、海洋自动观测站、海洋调查船、水下实验室、深潜水装置以站、海洋调查船、水下实验室、深潜水装置以及海洋卫星等结构物。及海洋卫星等结构物。 （2）：为海洋资源开发和利用服务的各种）：为海洋资源开发和利用服务的各种工程结构物。如采油平台、海底管线、海上油工程结构物。如采油平台、海底管线、海上油气储装设施和各种采矿船等。气储装设施和各种采矿船等。 （3）：为保护海洋环境和保障海上安全工）：为保护海洋环境和保障海上安全工作服务的工程设施和设备。如海上油气开采设作服务的工程设施和设备。如海上油气开采设施排出的废气、废液的处理和利用研究；海洋施排出的废气

29、、废液的处理和利用研究；海洋作为废物和废热排放场所的研究；海岸保护、作为废物和废热排放场所的研究；海岸保护、海洋生物资源保护等研究。海洋生物资源保护等研究。 本专业主要研究为海洋资源开发服务的各本专业主要研究为海洋资源开发服务的各种工程结构物（采油平台、海底管线等）。种工程结构物（采油平台、海底管线等）。 海洋平台分类：海洋平台分类：移动式平台移动式平台 固定式平固定式平台台 移动式平台包括坐底式平台、自升式平台、移动式平台包括坐底式平台、自升式平台、钻井船和半潜式平台。钻井船和半潜式平台。 固定式平台包括混凝土重力式平台、钢质固定式平台包括混凝土重力式平台、钢质导管架式平台、张力腿式平台和牵索塔式平台导管架式平台、张力腿式平台和牵索塔式平台坐底式平台坐底式平台自升式平台自升式平台钻井船钻井船半潜式平台半潜式平台混混凝凝土土重重力力式式平平台台钢钢质质导导管管架架式式平平台台张力腿式平台张力腿式平台张张力力腿腿平平台台牵索塔式牵索塔式 下图为大连新船重工有限责任公司开发的下图为大连新船重工有限责任公司开发的国际上最先进的第五代半潜式钻井平台，其工国际上最先进的第