水运工程规划课件：第4章 码头及码头平面设计

1、第四章 码头及码头平面设计4.1 码头及其分类4.2 码头规模确定4.3 减少船舶在港时间的措施4.4 码头泊位尺度4.5 港口陆域高程4.6 海港码头平面布置4.7 河港码头平面布置1第四章 码头及码头平面设计码头及其分类4.1 码头及其分类 码头供船舶停靠的水工建筑物及装卸作业地带的总和。 泊位船舶停靠所占用的空间，具有三个 要素： 长度：占用的码头岸线长度 宽度：占用的水域宽度 深度：停泊船舶需要的水深234050m2460m7m最大幅度3约20m210.57104524第四章 码头及码头平面设计码头及其分类 按贸易分类 内贸码头：国内货物进出口的换装 外贸码头：外贸货物进出口的换装5第

2、四章 码头及码头平面设计码头及其分类 按用途分类 客运码头：仅供旅客上下船的码头 货运码头：装卸货物的码头 客、货兼用码头：即有旅客上下，也有货物 装卸的码头 工作船码头：供港口工作船舶停靠的码头6第四章 码头及码头平面设计码头及其分类 按货种分类 件杂货码头 集装箱码头 油码头 干散货码头：粮、煤、矿石等 渔码头7第四章 码头及码头平面设计码头及其分类 按平面布置型式分类 突堤式码头：码头岸线与自然岸线成较大角度或垂直 优点：占岸线短，需建防波堤时，堤的长度短，便于管理 缺点：阻碍水流，占水域大 突堤式码头广泛用于海港中8第四章 码头及码头平面设计码头及其分类青岛港9大连港东西港区10第四章

3、 码头及码头平面设计码头及其分类 顺岸式码头：码头岸线与自然岸线基本平行 优缺点与突堤式码头对应，顺岸式码头广泛用于河港中111213上海外高桥港区14第四章 码头及码头平面设计码头及其分类 挖入式码头：码头港池在向岸的陆地一侧开挖而成 以往多用于河港或河口港，60年代以来也见于海港 小河船集疏，但不占深水岸线，海船运输。15第四章 码头及码头平面设计码头及其分类16第四章 码头及码头平面设计码头及其分类汉堡港17第四章 码头及码头平面设计码头及其分类日本鹿岛工业港外 海18第四章 码头及码头平面设计码头及其分类 岛式码头：码头远离岸边，与岸边无陆域连接 一般用于开敞式的油码头，以解决油轮的吃

4、水问题，输油管埋在水底19第四章 码头及码头平面设计码头及其分类栈桥式码头：码头远离岸边，与岸边用栈桥连接 一般用于开敞式的油、矿石码头，以解决吃水问题曹妃甸矿石码头一期工程 20第四章 码头及码头平面设计码头及其分类曹妃甸30万吨原油码头工程 21第四章 码头及码头平面设计码头及其分类大连30万吨级原油码头工程22第四章 码头及码头平面设计码头及其分类 堤内式布置：沿防波堤内侧布置码头 一般可节省投资，尤其是斜坡式防波堤更为明显连云港港23244.2 码头规模确定码头规模决定了港口规模，港口规模一般包括：第四章 码头及码头平面设计码头规模确定码头建筑物长度(各类泊位的数量)；水域面积(调头水

5、域、航道、港池、锚地等)；防波堤长度；仓库、堆场、停车场等面积；办公楼、机修间、机械库等生产辅助建筑物规模；铁路、道路的数量和等级；港区供水、供电、供油等；生活辅助设施规模；.25 码头是港口营运的中心，港口其它设施必须与码头相适应，也就是说，港口规模取决于码头规模即各类泊位数的多少。第四章 码头及码头平面设计码头规模确定26影响泊位数 S 的主要因素港口吞吐量Q （ 旅客、货物）船型及其周转量装卸效率的高低确定港口规模主要解决泊位的大小和多少两方面的问题 泊位的大小来港船型 泊位的多少吞吐量、船舶数量、装卸效率等第四章 码头及码头平面设计码头规模确定27船型预测 来港船舶不可能一样大，以多大

6、的船作为设计依据是一个复杂的问题，它与技术、经济的发展水平和速度、国际贸易、乃至政治形势都有关系。第四章 码头及码头平面设计码头规模确定28第四章 码头及码头平面设计码头规模确定船舶种类参考吨位远洋沿海、近洋普通杂货船1.5万4万吨级5千1万吨级集装箱船500011000TEU15004000TEU原油船25万30万吨级5万、12万15万吨级液体化工、成品油6万8万吨级3千3万吨级矿石船15万30万吨级5万7万吨级粮食船8万12万吨级3万吨级煤船10万20万吨级3万（卸）、10万吨级（装）29港口泊位数估算 现行规范建议粗略地用下式估计港口的泊位数 S ：Q 港口吞吐量P 泊位通过能力第四章

7、码头及码头平面设计码头规模确定30 泊位系数1.21.5； t 船舶平均占泊时间（日/艘）；N 考虑时段的天数； 船舶平均装卸量（吨/艘）。第四章 码头及码头平面设计码头规模确定31泊位数优化 S 太多港口设施经常出现闲置，造成投资浪费 S 太少许多船舶、旅客排长队等待，给船、客带来损失 港口泊位数优化：考虑港、船、客货各方面的因素，使得客货在港口转运的总费用最省。 第四章 码头及码头平面设计码头规模确定32S优应满足的条件(只考虑港、船因素) 以cb表示每泊位每天的营运费用（元/泊日） cs 表示每船在港一天所需费用（元/艘日） 在时段N天内船舶总费用为（港口有S个泊位） 第四章 码头及码头

8、平面设计码头规模确定港口有 S 个泊位时平均在港口的船舶数33泊位数 S 不同就导致 Cs 的变化，泊位数优化就是取 S 值使得 Cs 最小，即将 Cs 的表达式代入整理得 S优应满足的条件为：方法：调整 S 值使上式得到满足试算关键：给定 S 后如何计算平均在港船舶数第四章 码头及码头平面设计码头规模确定34有关泊位参数的概率表达 设：S 港口泊位数 Pn有 n 艘船在港口的概率 FnN 天内有 n 艘船在港的天数，Fn=NPn第四章 码头及码头平面设计码头规模确定35 泊位利用率(D,0)s (D,0)s就是泊位利用的天数与泊位总天数的比值。 设有n艘船在港则： nS 时，泊位利用的天数即

9、为船天数 n Fn,有空泊位,无船待泊 nS 时，泊位全部被占用，泊位利用天数为S Fn，有船待泊第四章 码头及码头平面设计码头规模确定36第四章 码头及码头平面设计码头规模确定37 平均装卸船数 平均等待船数第四章 码头及码头平面设计码头规模确定38 港口吞吐量 Q 设：平均一个泊位的日装卸量为 R(吨/泊日） Q =R s 泊位被利用的天数 不难看出以上各量有如下关系：注意到(D, 0)s1恒成立，得港口最少泊位数为：第四章 码头及码头平面设计码头规模确定39排队理论的应用(先介绍M/M/S/ 排队模型的结果)M/M/S/ 排队条件： 第一，船舶按泊松流到达港口； 第二，船在港装卸占泊时间

10、服从负指数分布； 第三，船一到港，只要有空闲泊位就必须停靠，不得等待特定泊位，并按先到先靠的原则进行排队，不得插队； 第四，当船舶足够多时，不论排队多长，船舶不得中途离港。第四章 码头及码头平面设计码头规模确定40有了Pn,s 就很容易求得 在上述公式的推导过程中利用了级数求和公式因此在计算中必须保证 S a 的条件。第四章 码头及码头平面设计码头规模确定41 船舶的平均等待时间是人们极为关注的港口参数，可根据平均等待的船舶数求得。第四章 码头及码头平面设计码头规模确定42第四章 码头及码头平面设计码头规模确定43第四章 码头及码头平面设计码头规模确定其它排队模型M/E2/S/ 排队模型 船舶

11、到港为泊松分布 占泊时间为二阶爱尔兰分布E2/E2/S/ 排队模型 船舶到港和占泊时间为二阶爱尔兰分布注意：各排队模型的差别很大，选取的模型必须符合港口实际。44第四章 码头及码头平面设计减少船舶在港时间4.3 减少船舶在港时间的措施 泊位组 把可以统一进行装卸的一些泊位组织在一起统一调度管理，称为泊位组。45第四章 码头及码头平面设计减少船舶在港时间例：设某港有相同的两个区，A、B，各有4个泊位，装卸能力为=0.25艘/泊-天（Tb=4天），每区的船舶平均到港率 =0.7艘/日，用M/M/S模型计算时有： 两区独立： =0.7，S=4， Tb =4， (D,0)S = /S=0.7， TW

12、/ Tb =0.357 TW =1.428天两区合并： =1.4，S=8， Tb =4， (D,0)S = /S=0.7， TW / Tb =0.113 TW =0.452天46第四章 码头及码头平面设计减少船舶在港时间 提高装卸效率 增加港口装卸设备，提高泊位装卸效率可有效地减少船舶的在港时间。47 例：设某港口原有泊位S=2， =0.35艘/天， Tb =1/= 4天，根据计算： TW =3.844天，与Tb 接近，这是船方难以接受的，也是不合理的。为改善这种状态，提出以下两方案比选。 增建2个泊位，装卸能力不变（泊位数增加一倍） 改进装卸工艺，装卸能力提高一倍， Tb =2天用M/M/S

13、模型计算： 增建泊位： = 0.35，S = 4， Tb = 4， (D,0)S = /S=0.35， TW =0.092 T在港 =4.092天 提高效率： = 0.35，S= 2， Tb =2， (D,0)S = /S=0.35， TW =0.28 T在港 =2.28天48第四章 码头及码头平面设计减少船舶在港时间 速遣 速遣是将几个泊位的设备集中使用，使某些船只迅速离港的调度方式，例如：港口有两个泊位，刚巧两艘船同时到达船舶1船舶2两艘船同时作业(Tb=4天)船舶1船舶2两艘船分别作业，装卸设备集中使用(Tb=2天)两艘船都在4天后离港有一艘船在2天后离港，并且未增加另一艘船的在港时间4

14、94.4 码头泊位尺度 码头泊位三要素：长、宽、深第四章 码头及码头平面设计码头泊位尺度 泊位长度L L=设计船型长度 Lc+适当的富裕量504.4.1 多用途杂货码头、件杂货码头1特点：即能装卸件杂货，又能装卸集装箱，有时还装卸散货。 是从件杂货码头逐步转化成专业集装箱码头的过渡性码头。51522设计理由 目前的件杂货船一般都能装运集装箱如：1.5万吨级普通杂货船，能装80100TEU 1.5万吨级多用途杂货船，能装200300TEU 5000吨级半集装箱船，能装130TEU 1.5万吨级半集装箱船，能装500TEU 因此在规划设计件杂货码头时，均需考虑接受集装箱的可能性，逐步成为多用途码头

15、，当集装箱运量达3万TEU/年后改为集装箱专用泊位。533平面布置 装卸工艺与平面布置界于杂货码头与集装箱码头之间，需注意的是：纵深大，两种货物的作业避免相互干扰。装卸机械需要考虑其多用途的特点进行设计。 54青岛前湾一期多用途平面布置图55件杂货、散货库场总面积仓库堆场面积 计算方法根据货种、堆高、库场地面强度等确定：式中：A 库场总面积(m2) q 单位有效面积的货物堆存量(t/m2) Kk 库场总面积利用率（堆场7080%，仓库6070%） E 库场所需容量(t)，按下式计算第四章 码头及码头平面设计码头规模确定56第四章 码头及码头平面设计码头规模确定57 其中： Q 年货运量(t)

16、Kr 货物最大入库场百分比(%) Ty k 库场年营运天数(d) td c 货物平均堆存期(d) （ 可取715天，前方库场不宜超过10天） Hmax 月最大货物堆存吨天(td) H 月平均货物堆存吨天(td)第四章 码头及码头平面设计码头规模确定58件杂贷码头机械设备组合表序号项目卸船作业线种类叉车牵引平板车-轮胎吊牵引平板车-叉车汽车-轮胎吊1装卸船机械门机+船吊门机+船吊门机+船吊门机+船吊2操作过程船前方库场船后方库场船后方库场船后方库场3水平运输距离150m150m150m350m4机械配备及台数叉车:2台轮胎吊:1台牵引车:12台平板车:39台叉车:1台牵引车:12台平板车:39台

17、汽车:2辆轮胎吊:1台594.4.2 集装箱码头1设计条件与标准运量：集装箱码头吞吐能力很大，一般可达10万TEU/年。当年运量在3万TEU/年以上时才可考虑建专业泊位。箱数由货运量和平均每箱重量计算。设计时每箱平均装货10t左右为宜，我国上海港统计资料为89t/箱。船型：以第二代为宜，3万吨级，1500TEU，吃水11.5m，兼顾第三代甚至第四代。60空箱运输：规划中必须考虑空箱的运输，它占船空间，占堆场面积等。世界上集装箱运输的平均空箱率10%左右。我国上海港达30%以上。在港拆装箱量：目前多数集装箱码头的集装箱运输即有“门到门”和“港到港”，我国以后者为主，因此在港拆装量很大，其比值问题

18、目前尚有争议，有人认为随着陆上集装箱运输的发展，在港拆装比例会逐渐减少。从目前来看，至少应在3040%以上。61泊位利用率：集装箱码头通过能力大，(D,O)s应适当降低，S =1 0.3为宜，S =2时也不宜超过0.5。62636465营口6667686970712平面布置前方作业区40m (7080m)堆场的最小面积为： S min=n minS72拆装箱库73拆装箱库 仓库面积由拆装箱量确定，一般每个泊位应有500010000m2 仓库形状一般为矩形长条，布置时应注意：门口足够多，进出方便；与后方（腹地）联系方便；避免与其它作业干扰，一般布置在后方角落 另外，仓库内通风条件，照明条件要好。纵深从码头前沿到作业区后方界线在350400m较为理想。744.4.3 油码头 特点：不需要装卸设备，船舶自带货油泵，管道输送；船舶吃水深，常为外海开敞式；安全、环保是重点。平面布置： 船舶的系泊方式：单点系泊