港口水域布置介绍与讲解课件配图丰富

第五章港口水域布置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防沙、导流堤5.7港口导航

港口水域包括：船舶进出港的航道、转头水域、制动水域，过驳水转水作业和停泊的锚地水域以及港池、码头前水域等。各水域应根据具体情况组合设置，必要时可单独设置。

外堤是防波堤、防沙堤、导流堤的总称。

防波堤；防御外海波浪侵袭港池、码头前等水域为主要功能的水工建筑物，其所围成的水域水面平稳、水深足够，使船舶能安全进行装卸作业、停泊和进出港口。有时也兼防泥沙、水流及冰凌等对港口的侵袭。外堤除按功能分类外，也常按其所在位置，特别是按其与岸边的相对位置分为突堤和岛堤。突堤是一端与岸连接，一端伸人海中的外堤。岛堤是两端均不与岸相连接的外堤。第五章港口水域布置——港口水域第五章港口水域布置——港口水深§5.1港口水深港口水深应该既能满足使用要求而又不过大，也就是要确定一个合理的富裕水深。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。其它富裕的意义同前，但注意有的富裕量取值不一样。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。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-航行水深影响富裕水深的构成因素第五章港口水域布置——港口水深乘潮水位是指船舶乘潮进出港口的某一潮位，并以该潮位作为航道和不包括码头前沿水域、锚地的港内水域的设计通航水位。乘潮水位应根据需要乘潮的船舶航行密度，港口所在地区的潮汐特征和疏浚工程量等因素，经技术经济论证确定。乘潮水位应根据每潮次船舶乘潮进出港所需的持续时间，选取每一个潮峰上与此延时相当的水位，按现行行业标准《海港水文规范》的有关规定进行统计，可取乘潮累积频率93%一95%的水位。注:①当潮位受气象影响季节性变化较大时，对所选用的乘潮水位，应核算低水位月份的航道通过能力及其对港口正常营运的影响;②乘潮水位的统计，应有一年以上的实测潮位资料。每潮次船舶乘潮进出港所需的持续时间可按下式确定:式中：tS——每潮次船舶乘潮进出港所需的持续时间(h）;Kt——时间富裕系数，取1.1一1.3；tI——每潮次船舶通过航道的持续时间(h)，其中包括船舶间追踪航行的间隔时间;t2——艘船舶在港内转头的时间(h);t3——艘船舶靠离码头的时间(h）。第五章港口水域布置——港口水深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)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。§5.2港内水域一、港池1、长度：与泊位适应2、宽度B（港池）

B=设计船型宽度Bc+适当的富裕量（=2Bc

）⑴港池宽度应根据船舶安全进出港池、靠离码头作业要求、岸线的合理利用和疏浚土方量等因素综合比较确定。⑵对回淤严重的港口，根据维护挖泥的需要，此宽度可适当增加。⑶顺岸码头前沿港池，当考虑船舶转头要求时，B≥1.5L;对多泊位连续布置的顺岸码头，当水域狭窄或疏浚困难时，经技术经济论证，可在码头两端设置回旋水域，但B≥0.8L

。第五章港口水域布置——港内水域⑷港池两侧均有泊位且沿港池方向布置两个以上泊位时，B≥1.5L;当港池两侧为单个泊位或风向对船舶靠离作业有利时，可适当缩窄港池宽度。对有水上过驳作业的港池，应按过驳作业要求相应加宽。

⑸港池的设计水深宜与航道设计水深一致。

⑹港池和航道间的连接水域，应满足船舶进出港池的操作要求，其尺度可根据港池与航道间的夹角和船舶转弯半径确定。船舶转弯半径，自航为3倍设计船长；拖船协助作业为2倍设计船长。当船舶不能在港池内转头时，连接水域的尺度尚应满足船舶转头的要求，其水深宜与航道设计水深一致。

⑺顺岸码头端部泊位港池底边线与码头前沿线的夹角α，可采用30°～45°。当航道离码头较远，并有拖船配合作业时，α值可适当加大。港池顶端泊位的α可不受上述规定限制。第五章港口水域布置——港内水域二、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≥（3～4）LC，一般为直线，困难时可设在R≥（3～4）LC的曲线上。当进港条件较差时，对50000t以上的重载船舶，其制动距离可适当加大，但不宜超过5倍设计船长。三、回旋水域

船舶回旋水域应设置在进出港口或方便船舶靠离码头的地点。其尺度应考虑当地风、浪、水流等条件和港作拖船配备、定位标志等因素，可按下表确定。回旋水域的设计水深可取航道设计水深。对货物流向单一的专业码头，经论证后，其部分回旋水域可按船舶压载吃水计算。第五章港口水域布置——港内水域船舶自行操作掉头§5.3港口航道、锚地

一、进出港航道

1.航道选线的基本要求

⑴应结合港口总体规划，适当留有发展余地。必须在满足船舶航行安全的前提下，结合当地自然条件、引航距离、航标设置、挖泥数量、施工条件和维护费用等因素综合分析确定。

⑵应全面分析当地自然资料，宜利用天然水深，避免大量开挖岩石、暗礁和底质不稳定的浅滩，并对航道泥沙回淤作出论证。通常情况下应减小强风、强浪和水流主流向与航道轴线的交角。

⑶单向或双向航道的选择，应根据船舶航行密度、进出港船型比例、乘潮条件、航道长度、助航设施和交通管理等因素，经技术经济论证确定。第五章港口水域布置——航道、锚地2.航道轴线布置考虑的因素

⑴风的影响：布置航道轴线时应充分考虑风的影响；

⑵水深的影响：浅水中航行，舵向灵敏底低；

⑶岸边的影响：沿岸边航行，船有向岸偏向的趋势；

3.进行航道布置时应遵循以下原则

⑴避免船体受较大的横风作用；

⑵航道应尽量顺直，避免避免多次转向（“S”形布置）。当受地形、地质条件限制必需多次转向时，宜采取减小转向角、加长两次转向间距、加大回旋半径或适当加宽航道等措施，使其达到设计要求。

⑶在防波堤口门外应设不小于掣动距离的直线段；

⑷充分考虑泥沙运动情况，避免严重的航道淤积；⑸对有冰冻的港口，航道选线应注意排冰条件和冰凌对船舶航行的影响。第五章港口水域布置——航道、锚地4.航道宽度

航道有效宽度由航迹带宽度、船舶间富裕宽度和船舶与航道底边间

的富裕宽度组成。

⑴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“蛇形运动”。船舶为了克服风、流的影响保持航向，常使船舶实际航向与真航向保持一风流压偏角γ。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带宽度。船船航行的S形路线船舶真航向与风流压偏角航道有效宽度第五章港口水域布置——航道、锚地

式中：

n——船舶漂移倍数

γ——风、流压偏角(。)；

⑵航道宽度W

W取值除了A外，两侧还留有实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=5B，

双向W=8B。第五章港口水域布置——航道、锚地⑶航道转弯

航道转弯是不可避免的。船舶在航道弯曲段航行，由于船舶在转向时的漂动和必须以投影宽度通过弯道，要求的宽度比电线段大。需要加宽的数值与转向角φ和转弯半径R有关。

航道转弯半径R和加宽方式应根据转向角φ和设计船长确定。

当10°＜φ≤30°，R=（3～5）L

宜采用切角法加宽；当水域狭窄，切

角困难时，经论证可采用折线切割法

加宽;

当φ＞30°，R=（5～10）L，

可采用折线切割法加宽。

航道转弯段加宽示意（a）切角法;(b)切割法n一航道转弯处采用折线切割法加宽的等分折线段数第五章港口水域布置——航道、锚地5.单双向航道的选取依据

单双自航道的选聚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。

图

LK0.5t——船在航道内不相会，单向航道。

LK≥0.5t——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。

6.航道水深

分通航水深和设计水深，应分别按下列公式计算：第五章港口水域布置——航道、锚地二、锚地

1.锚地规模

锚地的规模可根据排队论的理论和数学模拟的方法推算。对新建港口的锚地，其锚位数可根据港口的重要性，按在港船舶保证率90%——95%相应推算锚位数;对扩建的港口，可近似地将扩建部分视为新建港口推算锚位数。

2.锚地位置

应选在靠近港口、天然水深适宜、海底平坦、锚抓力好、水域开阔、风、浪和水流较小，便于船舶进出航道，并远离礁石、浅滩以及具有良好定位条件的水域。必要时应进行扫海测量及底质取样等工作。锚地位置的选择应符合下列规定。

⑴锚地的边缘距航道边线的安全距离:港外锚地不应小于2--3倍设计船长;港内锚地采用单锚或单浮筒系泊时不应小于1倍设计船长，采用双浮筒系泊时不应小于2倍设计船宽。第五章港口水域布置——航道、锚地⑵港外锚地水深不应小于设计船型满载吃水的1.2倍。当波高(H4%)超过2m时，尚应增加波浪富裕深度。港内锚地水深应与码头前沿设计水深相同。⑶锚地底质以泥质及泥沙质为好，沙泥质次之。应避免在硬粘土、硬砂土、多礁石与抛石地区设置锚地。⑷应避免在横流较大的地区设置双浮筒锚地。

2.锚地面积

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。

⑴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。常用于外海锚地

缺点：占水域面积很大，且各锚地间浪费一定的水域。单锚系泊水域尺度R—单锚水域系泊半径(m);L—设计船长(m);h锚地水深(m）。第五章港口水域布置——航道、锚地式中：R——单浮筒水域系泊半径(m）;r——由潮差引起的浮筒水平偏位(rn)，每米潮差可按lm计算;

l——系缆的水平投影长度(m),DWT≤10000t，取20m,10000t≤DWT≤30000t，取25m，DWT＞30000t可适当增大;

e——船尾与水域边界的富裕距离(m），取0.1L。

⑵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16万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。

该系泊方式常用于港内锚地。第五章港口水域布置——航道、锚地⑶双浮筒系泊——矩形水域

长：s=Lc+2(r+)

宽：a=4B备注：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河港锚地布置图第五章港口水域布置——航道、锚地§5.三4港内三泊稳三标准三及波三况估三算三一、三泊稳三标准码头三装卸三作业三，上三下旅三客，三都要三求船三舶平三衡，三颠簸三小，三作三业泊三稳标三准——限制三船体三运动三量，三实际三中有三困难三，因三此都三以码三头前三沿允三许波三高为三标准三。三波高三与船三运动三量成三正比三关系三。三确定三允许三波主三要考三虑：三船大三小，三作业三性质三和船三的受三浪条三件。二、三波浪三绕射波浪三遇建三筑物三后一三部分三反射三，一三部分三绕过三建筑三物继三续向三前传三播。三绕三射后三的波三高H与口三门处三入射三波高H之比三值叫绕射三系数Kd。H=KH1.单突三堤口三门的Kd2.双突三堤口三门的Kd3.多口三门的Kd：先三求出三各口三门的Kd，然三后进三行矢三量迭三加。第五三章三港三口水三域布三置——泊稳三标准三与波三况估三算船舶三装卸三作业三的允三许波三高和三风力第五三章三港三口水三域布三置——泊稳三标准三与波三况估三算第五三章三港三口水三域布三置——防波三堤布三置§5.三5防波三堤布三置一、三防波三堤布三置原三则1.满足三港内三泊稳三条件2.港内三水域三足够3.防止三或减三少港三内淤三积4.充分三利用三当地三地形三，防三波堤三尽量三布置三在浅三水区三，减三少投三资；5.留有三发展三余地三，便三于港三口扩三建。二、三防波三堤布三置的三基本三要求1.防波三堤的三设置三：应根三据港三口的三使用三要求三、规三模、三船型三和当三地自三然条三件，三经技三术经三济论三证确三定。2.防波三堤的三布置三：应从三港口三总体三布局三出发三，充三分分三析当三地的三风、三浪、三水流三、泥三沙、三地质三、地三形、三冰凌三等自三然资三料，三并应三考虑三建筑三物对三海岸三的影三响和三航行三条件三以及三对环三境的三影响三因素三确定三。防三波堤三的建三设应三根据三港口三近期三建设三规模三和水三、陆三域布三置拟三定分三期建三设程三序。4.防波三堤轴三线的三线形三：宜采三用直三线、三向海三方向三的平顺凸三曲线三或折三线。三当必三须布置成三向海三方向三的凹三曲线三或折线时三，应三作必三要的三论证三，并三宜减三小转三折角三度。5.防波三堤的三轴线三位置：宜三选在三地质三条件三好、三水深三较浅三的地三方，三有条三件时三可利三用礁三石、三浅滩三及岛三屿。三防波三堤的三接岸三点宜三利用三湾口三衅角三或海三岸的三突出三部位三。6.在近三岸带三流速三较强三的地三区布三置防三波堤三时，三其位三置及三线型三宜减三少对三水流三的影三响，三避免三在口三门处三形成三强流三或旋三涡。3.防波三堤的三组成：可三根据三自然三条件三和建三设规三模采三用单堤、双堤或多堤组成三的形三态和三防护三系统三。设三计防三波堤三时，三应对三沿岸三流及三泥沙三运动三的强三度进三行详三细分三析，三避免三堤后三水域三发生三严重三淤积三或冲三刷，三必要三时应三通过三模拟三试验三验证三。防波三堤布三置的三基本三形式第五三章三港三口水三域布三置——防波三堤布三置第五三章三港三口水三域布三置——防波三堤布三置三、三防波三堤口三门1.位置三：布置三在水三深较三大处三，便三于进三出，三减少三淤积三；2.口门三数量三：应根三据船三舶通三航密三度、三自然三条件三和总三体布三置要三求等三因素三确定三。一三般设三两个三口门三，其三有以三下优三点：三⑴三进出三港可三分口三门，三干扰三少；三⑵三不同三风、三浪向三时从三不同三的口三门进三出；三⑶三增强三港内三水域三自净三能力三；三⑷可三减轻三港内三淤积三。3.口门三方向应与三进港三航道三相协三调，三航道三中心三线与三强浪三向之三间的三夹角三宜为30～35；此三外，三应使三强浪三进港三的主三轴线三不直三射码三头的三主要三部位三或反三射性三较强三的直三立式三岸壁三。与强风三、强三浪向三最好三有一三夹角，30～60。=9三0时，三船受三横风三，不三安全三，但三对港三内水三域平三衡有三利；=0时，三港内三水域三平衡三不利三，且三船受三尾追三浪也三不安三全。口门三有效三宽度第五三章三港三口水三域布三置——防波三堤布三置4.口门三平面三布置三的形三式可根三据当三地自三然条三件和三航行三特点三采用三正向三口门三或侧三向口三门。5.口门三宽度在口三门处三不允三船舶三锚船三或超三船，三只能三单船三进、三出。三口门三在垂三直航三道轴三线方三向的三宽度三（有三效宽三度）三一般三为1～1.三5L。三口门三不宜三太宽三，宽三了对三港内三泊稳三不利三，也三不宜三太窄三（任三何时三候不三小于三设计三船长三），三尤其三是不三透水三防波三堤（三或透三水性三差）三，还三要将三涨落三潮流三速控三制在3节之三内。第五三章三港三口水三域布三置——防波三堤布三置各种三结构三型式三的口三门有三效宽三度第五三章三港三口水三域布三置——防波三堤布三置四、三防波三堤轴三线布三置1.尽量三布置三成扩三散或三使波三浪一三进入三口门三立即三减弱三。2.尽量三采用三直线三，便三于施三工，三必须三转弯三时转三向角尽一三小，三一般≤60，在三转变三处用三弧线三连接三。尽量三避免三向外三转弯，否三则产三生波三能集三中。3.主波三向（三强波三向）三与堤三轴避三免正三交，三病尽三量缩三短与三当地三最大三波向三正交三的长三度，三以减三少堤三受的三波压三力，4.避免三港内三波浪三的反三射波三射向三码头5.遵循三防波三堤总三布置三原则三，降三低投三资。第五三章三港三口水三域布三置——防波三堤布三置四、三防波三堤优三化1.优化三概念在海三湾内三建港三总选三择有三一定三自然三掩护三，波三浪较三小的三地点三，但三总是三有发三生概三率不三大的三强浪三侵入三港区三，使三港口三停业三。三建防三波堤三后，三掩护三条件三改善三，增三加了三码头三工作三天，三一般三来说三建堤三越长三其掩三护效三果就三越好三。三设:L三——堤长三；n三——港区三各泊三位工三作天三数之三和。三显三然，nL但n=f(L)不是三一个三简单三的函三数。三记三建堤三前后三港口三各泊三位增三加了三工作三天数三之和三为n则有三：L长—n增大收入三增加三，记三为P三L长—投资三增大三，以D表示三建堤三费用三。三净收三益：=第五三章三港三口水三域布三置——防波三堤布三置2.三Δn计算Δn为建三堤前三后码三头工三作天三数之三差。三设建三堤前三码头三处波三高分三布为三：H≥三3m，10三%；1≤三H<三3m，50三%；H<三1m，40三%。若码三头作三业允三许波三高为1m，则：三建堤三前：n1=三N×三40三%=三0三.4三N又建三堤L米后三码头三处绕三射系三数，Kd=三1/三3，则这三时码三头处三的波三浪分三布为三：Hd≥1三m，10三%；Hd＜1m，90三%。n2=三0.三9NΔn=0三.5三N三=1三82三.5（天/年）3.三ΔP计算ΔP三=Δn三·B三·R三·(三D