港口水域及外堤布置培训讲义（63页配图丰富）

1、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

2、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

3、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 港口水域布置港内水域5.2 港内水域港池： 长度：与泊位适应 宽度：保证船舶方便地靠离码

4、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 船长第五章 港口水域布置港内水域 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。第五章 港口水域布置港内水域 回旋水域 供船调头的水域，一般为一个圆域。 有掩护时回旋水域直径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

5、头区垂直水流方向的宽度应满足上述要求。洋山港区航道总平面布置一、进出港航道 1. 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： 水深的影响浅水中航行，舵向灵敏底低 岸边的影响沿岸边航行，船有向岸偏向的趋势第五章 港口水域布置航道、锚地5.3 港口航道、锚地第五章 港口水域布置航道、锚地进行航道布置时应遵循以下原则： 避免船体受较大的横风作用 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2、航道宽度 单船航迹带宽度 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

6、形运动”。 A=n (Lsin+ B) n 船舶漂移倍数 风、流压偏角船舶偏航和漂移运动力学分析 船舶在具有风浪流的海域中航行时，将受下列因素的影响： （1）由于船舶加速运动产生的惯性力和惯性矩；（2）船壳外侧水动力压力；（3）舵力；（4）风压力；（5）流压力；（6）波浪压力；（7）航道两侧的岸吸力；（8）错船时的船吸力；（9）航速影响的下座力；（10）螺旋桨产生的纵向水平推进力和横向推进力。 设计低水位各 类 土 质 航 道 边 坡 坡 度船舶与航道底边线间的富余宽度C是指船舶在航道中以蛇形航迹前进时，航迹带外侧与边坡底边线的最小安全距离。C与航道水深、宽度、断面形状；船舶性能、航速；水文气

7、象条件和地质条件等因素都有密切的关系。通常一般规律是，航道越宽或水深越浅C值越大；航道两侧岸滩水深越浅C值越大；航道底质越硬或回淤严重时C越大。不同专业船舶通航的航道C不同，一般LPG、LNG和油轮等危险品船C散货船C杂货船或集装箱船C，其范围为0.5BC1.5B。 船舶与航道底边间的富余宽度C航道宽度W W取值除了A外，两侧还留有富裕C，双向航道两道间留有安全距离b取一倍船宽。 比较标准的航道宽度为：单向W=5BC，双向W=8BC。第五章 港口水域布置航道、锚地 航道转弯 航道转率是不可避免的，设计时注意转向角尽量小，转弯半径R尽量大。 R的取值与，LC，以及风、流等因素有关，一般弯道上控制

8、在7-9节，并不受横风（浪）、横流，这时可参考下列数值，10 30， R=（35）L ；30，R=（510）L。第五章 港口水域布置航道、锚地 凹岸切角法图 梯形连接，凹岸折线切割法 （虚线表示需要加宽时的作法）3、单双向航道的选取依据单双自航道的选择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。 LK0.5t 船在航道内不相会，单向航道。 LK0.5t 船在航道内必相会，双向航道。 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。第五章 港口水域布置航道、锚地第五章 港口水域布置航道、锚地二、锚地 专供船舶停泊及进行水上装卸作业的指定水域按位

9、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：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 锚地面积主要取决于锚泊位数量和系锚方式，单个锚泊位在各种系泊方式下所占面积不同： 单锚系泊为一圆域（海港锚地） 优点：船受力小，可随风、流等转动。 缺点：占水域面积很大，且各锚地之间浪费一定的水域。 如：15m水深，万吨级L=180m左右的船 S = R2 RLC+ 6水深+30m 单点系泊方式常用于外海锚地。第五章 港口水域布置航道、锚地 双锚系泊矩形水域 占水域面

10、积较小，但船舶受力较差第五章 港口水域布置航道、锚地 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第五章 港口水域布置航道、锚地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 双浮筒系泊矩形水域 占水域面积小，但船舶受力较差 长 LC+50m 宽 4BC 1个万吨级泊位占水域25000m2左右第五章 港口水域布置航道、锚地3、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；

11、 风浪小，流缓。第五章 港口水域布置航道、锚地5.4 港内泊稳标准及波况估算一、泊稳标准 码头装卸作业，上下旅客，都要求船舶平衡，颠簸小。 作业泊稳标准限制船体运动量，实际中有困难，因此都以码头前沿允许波高为标准。 波高与船运动量成正比关系。 确定允许波主要考虑：船大小、作业性质和船的受浪条件。 第五章 港口水域布置泊稳标准与波况估算船吨位（万吨）顺浪H4%横浪H4%油散杂油散杂123510151.01.21.21.51.52.01.01.21.21.51.52.01.01.01.0/0.81.01.01.21.21.50.81.01.01.21.21.50.80.8/二、波浪绕射 波浪遇建筑

12、物后一部分反射，一部分绕过建筑物继续向前传播。 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 = Kd Hi第五章 港口水域布置泊稳标准与波况估算 1、单突堤口门的Kd 2、双突堤口门的Kd 3、多口门的Kd ：先求出各口门的Kdi，然后进行矢量迭加。 第五章 港口水域布置泊稳标准与波况估算第五章 港口水域布置防波堤布置5.5 防波堤布置第五章 港口水域布置防波堤布置青岛董家口港区 第五章 港口水域布置防波堤布置一、防波堤布置原则 1、满足港内泊稳条件 2、港内水域足够、防止或减少港内淤积 3、充分利用当地地形，防波堤尽量布置在浅 水区，减少投资 4、留有发展余地，便于港口扩

13、建 5、防止港内波浪反射 6、游艇码头，考虑游艇上人员的舒适性二、防波堤轴线布置 1、尽量布置成扩散或使波浪一进入口门主波即减弱。 2、尽量采用直线，便于施工，必须转弯时转向角尽一小，一般60，在转变处用弧线连接。注意：尽量避免向外转弯，否则产生波能集中。 3、主波向（强波向）与堤轴避免正交，以减少堤受的波压力。 4、注意小范围内地质条件的变化，减少地基处理费用。第五章 港口水域布置防波堤布置二、防波堤口门 1、位置：布置在水深较大处，便于船进出， 减少淤积；第五章 港口水域布置防波堤布置2、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；

14、增强港内水域自净能力； 可减轻港内淤积3、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，但对港内水域平衡有利 =0时，港内水域平衡不利，且船受尾追浪也不安全。第五章 港口水域布置防波堤布置第五章 港口水域布置防波堤布置4、口门宽度 在口门处不允船舶错船或超船，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11.5L。 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。第五章 港口水域布置防波堤布置四、防波堤优化 1、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

15、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。第五章 港口水域布置防波堤布置设 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。设建堤前后港口各泊位增加了工作天数之和为n 则有：L长n增大收入增加，记为P L长投资增大，以D表示建堤年费用。 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值最合理。也就是最优的堤长。第五章 港口水域布置防波堤布置2、n计算 n为建堤前后码头工作天数之差。 设建堤前码头处波高分布为：H3m，10%；1H3m，50%；

16、H1m，40%。 若码头作业允许波高为1m，则： 建堤前：n1 = N40%= 0.4N 又建堤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 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，国家适当拨款建设。 第五章 港口水域布置防波堤布置锦州港件杂货码头青岛20万吨矿石码头镰湾河第五章 港口水域布置港口导航5.6 港口导航一、航标：1、浮标2、导标3、灯塔二、船舶通航服务站 (Vessels Transport Service)三、卫星导航系统第五章 港口水域布置作业作业3 图示海湾建有2个码头泊位，E向为