港口与港口工程基本概念课件

港口及港口工程概论港口及港口工程概论港口教研室港口教研室 蒋学炼蒋学炼框架框架n水人类港口水人类港口n港口的定义及其理解港口的定义及其理解n组成、分类、特征指标、功能组成、分类、特征指标、功能n港口工程的定义及其理解港口工程的定义及其理解n规划、勘察、设计、施工、管理、科研规划、勘察、设计、施工、管理、科研水人类港口水人类港口水是生命之源水是生命之源n水水为为万万化化之之源源，土土为为万万物物之之母母，饮饮资资于于水水，食食之之于于土土，饮饮食食者者，人人之之命命脉脉也也，而营为赖之（而营为赖之（本草纲目本草纲目）n一首儿歌一首儿歌n小水滴，真美丽，地球生命他养育小水滴，真美丽，地球生命他养育n花儿向他张笑脸，小树向他吐新绿花儿向他张笑脸，小树向他吐新绿n小羊向他咩咩叫，我们和他长身体小羊向他咩咩叫，我们和他长身体生物进化过程到底是谁包围了谁？到底是谁包围了谁？水能水能覆舟覆舟，亦能，亦能载舟载舟n芦芦苇苇（木木头头）独独木木舟舟木木筏筏木木船船帆船帆船蒸汽机船蒸汽机船内燃机船内燃机船？n水陆联运的咽喉水陆联运的咽喉-港口港口8港口航道与海岸工程概述n n一个定义一个定义一个定义一个定义n港口航道与海岸工程n n两种功能两种功能两种功能两种功能n基本功能（运输）和拓展功能（工业、商贸、物流、无水港、自由港）n n三项特征指标三项特征指标三项特征指标三项特征指标n吞吐量、水深、泊位数n n四类水工建筑物四类水工建筑物四类水工建筑物四类水工建筑物n码头、防波堤、航道整治和通航建筑物、修造船建筑物n n五大工程环境特点五大工程环境特点五大工程环境特点五大工程环境特点n强烈的动力因素、复杂的河流海岸演变规律、多变的工程地质条件、困难的水上施工条件、特殊的结构材料防腐耐久要求n n六个门类关联学科六个门类关联学科六个门类关联学科六个门类关联学科n理、工、文、经、管、法（规划、勘察、设计、施工、管理、科研）港口的定义及其理解港口的定义及其理解交通运输系统构成交通运输系统构成n运输工具运输工具n运输线路运输线路n交接枢纽交接枢纽现代交通运输的五种方式现代交通运输的五种方式n铁路铁路-运输能力大，速度较快，成本较低，宜于中长距离客货运输n公路公路-机动灵活，运达速度快，门到门运输，宜于短距离客货运输n n水运水运-运输能力大，成本低，速度慢，宜于大宗散货运输n管道管道-成本低，密闭性好，可连续输送，宜于运输石油等流体货物n航空航空-宜于中长距离客运，邮件、贵重物品、鲜活易腐物品的运输五种交通运输方式的比较五种交通运输方式的比较交通运输量以运量和周转量表示运量是指一定时期内，实际运送的旅客人数或货物吨量周转量是指一定时期内，实际运送的旅客人数或货物吨量与其运输距离的乘积港口港口-交通运输枢纽交通运输枢纽n综合运输是现代交通的发展趋势综合运输是现代交通的发展趋势n港港口口：海海运运终终始始点点、生生产产要要素素集集散散地、国际贸易地、国际贸易连接点连接点n港口服务对象：港口服务对象：车、船、货、客车、船、货、客港口的定义港口的定义n具具备备一一定定设设施施和和条条件件，供供船船舶舶停停泊泊、人人员员上上下下、货货物物装装卸卸与与转转换换运运输输方方式式，并并为为船船舶提供各种服务的舶提供各种服务的交通运输枢纽交通运输枢纽n国际贸易综合物流枢纽国际贸易综合物流枢纽n国际贸易后勤基地国际贸易后勤基地n港口的组成港口的组成港口的组成 水域 陆域港外水域港内水域作业系统服务系统锚地，进港航道，防波堤港内航道，制 动水域，停泊水域，调头水域，港池，码头前水域装卸、存储、集疏运作业系统供电照明，给排水，通讯导航，环保消防，维修，修造船码头岸线港口简图港口简图港口水域构成港口水域构成不同类型的防波堤航标交管塔导导航助航航助航设施设施 一突堤、二突堤突堤码头船坞与船台船坞与船台1 12020万吨深水航道万吨深水航道2 2北大防波堤北大防波堤3 3东突堤北侧集装箱东突堤北侧集装箱4 4南南1111通用散货通用散货5 5南南1212矿石专用矿石专用6,7 6,7 北港池集装箱北港池集装箱1 1、2 2期期8 8集装箱物流中心集装箱物流中心9 9散货物流中心散货物流中心10102525万吨岛式原油码头万吨岛式原油码头131024586,79n船舶自行操作调头，水域比较平稳，风力小于船舶自行操作调头，水域比较平稳，风力小于5级级时回转圆直径一般较表中数值为大，常需时回转圆直径一般较表中数值为大，常需3L。3 3L L123456码头岸线码头岸线陆域口门港口的分类港口的分类n按按用用途途：商商港港、军军港港、渔渔港港、工工业业港港、旅游港等旅游港等 n按所处位置：河口港、按所处位置：河口港、海港海港、河港等、河港等港口生产能力的表征港口生产能力的表征n港口特征指标港口特征指标n吞吐量吞吐量n港口水深港口水深n码头泊位数码头泊位数吞吐量吞吐量n1年间经由水运输出、输入港区并经过装卸作业的货物总量 n集装箱吞吐量计量单位：标准箱（TEU)Twenty-feet Equivalent Units 型号外部尺寸mm（英尺）高 宽 长总重(kg)1AA2591(8.5)2438(8)12192(40)304801CC2591(8.5)2438(8)6058(20)20320概念概念水水转陆，或或陆转水水水水转水水吞吐量吞吐量（t）1年年间经由由水运水运输出、出、输入入港区港区并并经过装卸装卸作作业的的货物物总量。量。1t装卸量装卸量计为1t吞吐量吞吐量1t装卸量装卸量计为2t吞吐量吞吐量自然吨自然吨（t）1t装卸量装卸量计为1个个自然吨自然吨1t装卸量装卸量计为1个个自然吨自然吨通通过能力能力（t）1年年间在既定的在既定的设备条条件下，按合理的操作件下，按合理的操作过程、先程、先进的装卸工的装卸工艺和生和生产组织所允所允许通通过的的货运量。运量。计量量为自然吨自然吨货物吞吐量世界前十港口货物吞吐量世界前十港口200920091 12 23 34 45 56 67 78 89 91010港口港口上海上海宁波宁波-舟山舟山新加坡新加坡鹿特丹鹿特丹天津天津广州广州青岛青岛大连大连秦皇岛秦皇岛香港香港吞吐吞吐量量5.95.95.7585.7584.714.713.8553.8553.8113.8113.6393.6393.1553.1552.722.722.4942.4942.4292.429199519951 12 23 34 45 56 67 78 89 91010港口港口新加坡新加坡鹿特丹鹿特丹南路易南路易斯安娜斯安娜千叶千叶上海上海名古屋名古屋横滨横滨蔚山蔚山(韩韩)香港香港光阳光阳(韩韩)吞吐吞吐量量3.0543.0542.9112.9112.07042.07041.7621.7621.6561.6561.4261.4261.3141.3141.2721.2721.2711.2711.0841.084港口水深港口水深n船舶能够进出港口进行作业的某一保证水深，为船舶在该港所必须通过的诸水域中最浅处的水深船舶吨级(万t)1251015202530满载吃水(m)8.59.010.010.412.613.315.217.718.11919.120.822.4码头泊位数码头泊位数n港口码头可同时靠泊船舶的数量。泊位的基本尺度包括码头岸线长度、码头前水深、码头陆域高程、码头陆域纵深泊位种类停船吨级货物流向年通过能力(万吨)多用途15000t装卸4050集装箱43006000TEU装卸30万(TEU)原油2528万t装卸17002000煤炭5万t装8001000卸300400发展期间60年代以前60年代以后80年代以后主要货物杂货件杂货、干/液散货散货和成组、集装箱货发展形态单一、封闭、保守强调扩张的态势面向商业化a.战略形态面向交通交通面向工业工业物流物流平台b.港口功能多种运输方式换装运输枢纽、工业活动基地国际贸易运输中心、商贸商贸后勤基地业务范围空间活动限码头装卸区临港工业及相关产业商贸、中转及相关产业和货物配送致力于扩大港区范围向陆域发展港内独立活动港口与用户关系密切与贸易、运输一体化组织管理与用户关系松散与用户关系松散港城非正式关系港城非正式关系港城关系密切港城关系密切港内各种活动关系松散港口经营组织扩大生产特点货物移动货物流动货物、信息流动简单的分项服务联合服务综合物流服务低增值提高增值高增值服务方式港到港部分联运点到点多式联运门到门决定因素资本与劳动资本与技术资本、技术、信息港口工程的定义及其理解港口工程的定义及其理解港口工程的定义港口工程的定义n兴建港口所需各项设施的工程技术总和，包括港址选择、工程规划设计及各项设施的修建与维护（如各种水工建筑物、装卸设备、系船浮筒、航标等）天津港港区平面432天津港港务局天津港港务局一航局一公司一航局一公司交通部天津水运工程科学研究院交通部天津水运工程科学研究院东疆港区东疆港区东疆港区东疆港区规划、勘察、设计、施工、管理、科研规划、勘察、设计、施工、管理、科研规划、勘察、设计、施工、管理、科研规划、勘察、设计、施工、管理、科研1中交第一航务工程勘察设计院有限公司中交第一航务工程勘察设计院有限公司天津市区规划规划规划规划-港口布局规划、港口总体规划和港口港区规划港口布局规划、港口总体规划和港口港区规划港口布局规划、港口总体规划和港口港区规划港口布局规划、港口总体规划和港口港区规划37锦州港总体规划图码头码头水域水域岸域岸域勘探勘探勘探勘探-获取工程建设可行性评价与建设所需的基础资料获取工程建设可行性评价与建设所需的基础资料获取工程建设可行性评价与建设所需的基础资料获取工程建设可行性评价与建设所需的基础资料 三三三三大大大大区区区区域域域域-码码码码头头头头作作作作业业业业区区区区、物物物物流流流流加加加加工工工工区区区区、港口综合配套服务区港口综合配套服务区港口综合配套服务区港口综合配套服务区五五五五大大大大功功功功能能能能-集集集集装装装装箱箱箱箱码码码码头头头头装装装装卸卸卸卸、集集集集装装装装箱箱箱箱物物物物流流流流加加加加工工工工、商商商商务务务务贸贸贸贸易易易易、生生生生活活活活居居居居住住住住、休休休休闲旅游闲旅游闲旅游闲旅游设计设计设计设计-确定总体布置、工艺方案和建筑物结构型式确定总体布置、工艺方案和建筑物结构型式确定总体布置、工艺方案和建筑物结构型式确定总体布置、工艺方案和建筑物结构型式施施施施工工工工-建建建建造造造造港港港港口口口口设设设设施施施施沉箱預制沉箱預制沉箱預制沉箱預制與下水與下水與下水與下水杂货杂货干散货干散货集装箱集装箱原油原油管理管理管理管理-生产调度、设施维护生产调度、设施维护生产调度、设施维护生产调度、设施维护科研科研科研科研-利用原型测验、室内模型试验和数值模拟研究工程问题内在规律利用原型测验、室内模型试验和数值模拟研究工程问题内在规律利用原型测验、室内模型试验和数值模拟研究工程问题内在规律利用原型测验、室内模型试验和数值模拟研究工程问题内在规律港口工程的学科定位港口工程的学科定位 土木水土木水利工程分支利工程分支 土木水利工程是建造各类工程设施的科学技术的总称，既包括与人类活动有关的各类工程设施，如建筑工程、公路与城市道路工程、铁路工程、桥梁工程、隧道工程等，也包括在土地上应用各种材料和设备进行的勘测、设计、施工等工程技术活动综合性综合性 社会性社会性实践性实践性技术经济建筑技术经济建筑艺术的统一性艺术的统一性2 2、复杂的河流海岸演变规律、复杂的河流海岸演变规律3、多变的工程地质条件4、困难的水上施工条件5、特殊的结构材料防腐耐久要求6、以车、船、货、人为服务对象港口工程的独有特点1、强烈的动力因素作用强烈的动力因素岩石圈、水圈和大气圈的交界面-丰富的动力系统动力因素风、雨、雾浪流潮冰地壳变动自然生物a.天文潮b.风暴潮人类其他a.近岸波生流b.河流径流c.大洋海流海平面变动海啸风海岸地貌l风生浪流，间接输沙l风吹扬沙，直接输沙小小浪花的威力波浪l波波浪浪力力：3050吨/平米(300500 kpa)l泥泥沙沙输输移移：冲蚀、磨损、搬运20摄氏度时，空气密度=1.205kg/m 海水密度=1025kg/m流a.a.近岸波生流近岸波生流向岸流：波浪非线性引起。向岸输沙；沿岸涌水底流向海(垂向环流)离岸流：裂流，向海输移泥沙沿岸流：波浪斜向入射或沿岸波高分布不均匀引起。沿岸输沙岸线变形b.b.河流径流河流径流：带来泥沙(17000亿吨)拦门沙或三角洲c.c.大大洋洋海海流流：风吹流、密度流、倾斜流、补偿流。沿程受海底摩擦、地形阻碍及波浪和潮汐顶托，近岸强度弱，叠加在潮流上加剧泥沙运动潮a.a.天文潮天文潮b.b.风暴潮风暴潮：台风、气旋等强烈气象潮位异常升降当“风暴增减水与天文大潮高低潮相遇”海啸成因：成因：地壳运动影响：影响：海底到海面整个水体波动，能量惊人海平面变动a.a.成因：成因：大陆冰川变动b.b.影响：影响：海岸后退、洼地淹没、盐水入侵、海洋动力增强马尔代夫的水下会议马尔代夫的水下会议冰的直接作用-冰封的渤海湾复杂而强烈的动力因素The beach is the battleground of the shore(William Beebe)动力因素之生物人类人类The real conflict of the beach is not between sea and shore,for theirs is only lovers quarrel,but between man and nature 56天津天津粉砂淤泥质海岸粉砂淤泥质海岸真空预压加固软土地基打设排水板阴极保护防止钢管桩腐蚀困难的水上施工打桩打桩港口工程水上施工处理港口工程水上施工处理变水上为陆上施工 直接水上施工预制构件水上装配围埝施工,先陆后水，陆上推进，深基施工基床、防波堤施工，地基加固，水下混凝土，疏浚重力式码头重力式码头 方块 沉箱 扶壁 圆筒 格型钢板桩高桩码头高桩码头 桩 梁 板防波堤防波堤 护面块体 方块 沉箱 扶壁 圆筒板桩码头板桩码头 板桩 导梁 帽梁装卸工艺简介n件杂货凡成件运输和保管的货物，不论有无包装，均称为件杂货：港口传统货种，装卸效率低下n干散货包括散装谷物、煤炭、矿石、散装水泥、矿物性建筑材料及化学性质比较稳定的块状或粒状货物：便于连续装卸堆存，设置专用码头n液体货即液体散货，包括石油、石油产品、植物油和液化气等：管道装卸输运，储罐存放n集装箱货将件杂货集中装入标准化的大体积集装箱成组运输：极大降低装卸及运输成本港口货种分类集疏运系统装卸作业系统存储分运作业系统航行作业系统信息与商务系统装卸工艺录像n内容组成 总论 件杂货 集装箱 煤炭 原油n视读要点 作业流程 主要机械 工艺系统 布置要求集装箱码头装卸机械集装箱正面吊运机集装箱正面吊运机集装箱岸边起重机集装箱岸边起重机(装卸桥装卸桥)轮胎式龙门吊轮胎式龙门吊港口实例天津港地理位置港口特征在国民经济中的地位对天津经济发展贡献港口规模港区组成港口发展历程港口设施码头、物流、集疏运超前建设施工写真迈向世界一流港口