海港航道设计相关知识概述

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版样式,单击此处编辑幻灯片母版样式,第二层,第三层,第四层,第五层,*,*,海 港 航 道 设 计,注册土木工程师（港口与航道专业）执业资格考试辅导,海港航道设计考试大纲要求,1.,掌握航道选线的原则及要求，提出并综合分析、比选各选线方案，找出推荐方案；,2.,掌握航道设计中各项尺度的计算和影响因素；,3.,掌握海港航道乘潮水位确定的方法；,4.,熟悉航道泥沙淤积和冲刷的计算方法；,5.,掌握疏浚土分类、开挖尺度、抛泥区的选择和挖方量计算原则。,讲述的主要内容,概述,第一章 航道选线,第二章 航道宽度,第三章 航道水深,第四章 转弯航道设计,第五章 航道边坡设计,第六章 超宽和超深计算,第七章 疏浚土的处理,概述,随着国际贸易货运量增长，为降低货物运输的成本，各种船舶尺度迅速增加。因此，为船舶进出港口提供有效而安全的航行通道，已成为海港建设和疏浚工程的关键问题。尤其是近,40,年来，疏浚技术的进步，港口运量急剧增加，世界范围的原油、煤炭、矿石和集装箱运输的迅速发展，促使一些营运了几十年甚至上百年的老港，为接纳大型或超大型船舶，加大港口的通过能力，不得不重新规划和浚深拓宽航道。我国一些新建海港和河口港，由于地质、潮汐、风浪流和泥沙回淤的影响，其航道设计是港口建设中一项重要的研究课题。,作为一个单独航道项目研究通常有如下几个方面：,（,1,）使用该航道的港口泊位情况：泊位数、泊位吨级、最大泊位吨级、规划建设情况等；,（,2,）调查港口腹地的经济资源及近期、中期、远期发展状况，调查港口货源、货种、流向和不同发展时期的货运量，以此论证船舶运输和合理性和航道建设规模；,（,3,）调查通航船舶的有关资料，包括两年来进港船型统计及增长率；来港船舶不平衡系数；最大船型主尺度；不同专用船、特别是,LPG,，,LNG,及其它危险品船来港情况，经济船型论证及设计船型的发展趋势；,（,4,）分析计算建设该航道所产生的效益。,第一章 航道选线,通常航道的一端是由港口的位置决定的，当进出港口的水域水深满足船舶航行的水深要求时，航道选线将不受疏浚工程费的限制，仅考虑风、流、浪、导助航设施布设等因素，而当进出港水域水深不能满足船舶航行时，还需考虑疏浚工程量、施工、维护等因素。,选择进港航道最佳方位是港口总体规划、可行性研究和总平面布置中的一项重要工作。因此，航道选线要贯彻操船安全、挖方量少、施工期短、疏浚维护方便和投资省等技术经济合理原则。,为了有助于航道设计者掌握选线方法，建议有关选线设计的布置原则和要求如下：,一、充分了解及分析地质地貌及泥沙条件,二、论证航行安全,三、分析研究水文气象条件,四、河口航道选线原则,第二章 航道宽度,一、确定航道宽度的方法,二、单双航道的确定,三、航道宽度计算,一、确定航道宽度的方法,1,、实船观测方法,2,、船舶模拟试验,3,、操船模拟装置试验,4,、数学模拟计算,5,、理论和统计计算法,二、单双航道的确定,由单航道拓宽为双航道建议按以下几种情况确定：,1,、每天进出港船流密度大于航道全天候通航时船舶艘次数的,90%,；,2,、航道较长，船流密度较大，经技术经济论证拓宽航道较为经济；,3,、到港船舶吨位范围较大时，可采用复式航道（即一侧为大船，另一侧为小船航行）或大船为单航道，小船为双航道；,4,、当河口港航道较长，中途有较长的浅滩或多处浅段时，船舶不能调度避让，可建设双向航道。,三、航,道,道宽度,计,计算,航道有,效,效宽度,W,由航迹,带,带宽度,A,、船舶,间,间的富,余,余宽度,B,、船舶,与,与航道,底,底边的,富,富裕宽,度,度,C,组成（,见,见图,1-6,），根,据,据港口,工,工程技,术,术规范,规,规定，,单,单双航,道,道宽度,分,分别按,下,下式计,算,算：,单航道,：,：,W,A+2C,（,2-1,）,双航道,：,：,W,2A+b+2C,航道宽,度,度的计,算,算主要,依,依据以,下,下几方,面,面：,1,、船舶,偏,偏航和,漂,漂移运,动,动力学,分,分析,2,、航迹,带,带宽度,的,的计算,3,、船舶,之,之间富,余,余宽度,b,的确定,4,、船舶,与,与航道,底,底边间,的,的富余,宽,宽度,C,的确定,1,、船舶,偏,偏航和,漂,漂移运,动,动力学,分,分析,船舶在,具,具有风,浪,浪流的,海,海域中,航,航行时,，,，将受,下,下列因,素,素的影,响,响：,（,1,）由于,船,船舶加,速,速运动,产,产生的,惯,惯性力,和,和惯性,矩,矩；,（,2,）船壳,外,外侧水,动,动力压,力,力；,（,3,）舵力,；,；,（,4,）风压,力,力；,（,5,）流压,力,力；,（,6,）波浪,压,压力；,（,7,）航道,两,两侧的,岸,岸吸力,；,；,（,8,）错船,时,时的船,吸,吸力；,（,9,）航速,影,影响的,下,下座力,；,；,（,10,）螺旋,桨,桨产生,的,的纵向,水,水平推,进,进力和,横,横向推,进,进力。,2,、航迹,带,带宽度,的,的计算,经论证,，,，在不,同,同风流,条,条件下,，,，航迹,带,带宽度,A,与船舶,偏,偏航投,影,影宽度,Lsin,+B,有一定,的,的相关,倍,倍数，,称,称为船,舶,舶漂移,倍,倍数,n,（见图,2-2,），根,据,据实测,资,资料进,行,行统计,，,，建立,计,计算公,式,式如下,：,：,A,n,（,Lsin,+B,）,（,（,2-2,）,式中：,A,航迹带,宽,宽度（,m,）；,n,船舶漂,移,移倍数,，,，见表,2-1,；,风流压,偏,偏角（,），见,表,表,2-1,；,B,设计船,宽,宽（,m,）。,满载船,舶,舶漂移,倍,倍数,n,和和流,压,压偏角,g,值,表,2-1,3,、船舶,之,之间富,余,余宽度,b,的确定,船舶之,间,间的富,余,余宽度,b,是指分,道,道通航,的,的双向,航,航道中,，,，船舶,相,相向航,行,行相会,错,错船时,，,，为防,止,止发生,船,船吸现,象,象而保,持,持两航,迹,迹带间,的,的内侧,横,横向净,距,距。两,船,船间的,相,相互作,用,用，主,要,要受船,型,型尺度,、,、两船,间,间距、,航,航速和,操,操船性,能,能等因,素,素的影,响,响。,许多国,家,家诸如,美,美国、,前,前苏联,、,、日本,、,、荷兰,及,及英国,等,等一些,港,港口和,科,科研机,构,构，做,了,了大量,的,的理论,研,研究和,船,船型试,验,验，取,得,得了许,多,多很有,参,参考价,值,值的科,研,研成果,。,。总结,国,国外有,关,关文献,资,资料和,我,我国的,一,一些港,口,口实践,经,经验，,建,建议两,航,航迹带,间,间的内,侧,侧距离,不,不得小,于,于最大,设,设计船,宽,宽。,4,、船舶,与,与航道,底,底边间,的,的富余,宽,宽度,C,的确定,船舶与,航,航道底,边,边线间,的,的富余,宽,宽度,C,是指船,舶,舶在航,道,道中以,蛇,蛇形航,迹,迹前进,时,时，航,迹,迹带外,侧,侧与边,坡,坡底边,线,线的最,小,小安全,距,距离。,C,与航道,水,水深、,宽,宽度、,断,断面形,状,状；船,舶,舶性能,、,、航速,；,；水文,气,气象条,件,件和地,质,质条件,等,等因素,都,都有密,切,切的关,系,系。通,常,常一般,规,规律是,，,，航道,越,越宽或,水,水深越,浅,浅,C,值越大,；,；航道,两,两侧岸,滩,滩水深,越,越浅,C,值越大,；,；航道,底,底质越,硬,硬或回,淤,淤严重,时,时,C,越大。,不,不同专,业,业船舶,通,通航的,航,航道,C,不同，,一,一般,LPG,、,LNG,和油轮,等,等危险,品,品船,C,散货,船,船,C,杂货,船,船或集,装,装箱船,C,，其范,围,围为,0.5BC,1.5B,。规范,要,要求,C,值按表,2-2,选取。,船舶与,航,航道底,边,边间的,富,富余宽,度,度,C,表,2-2,第三章,航,航道,水,水深,航道水,深,深是在,港,港口当,地,地一定,的,的自然,条,条件下,，,，满足,设,设计船,型,型满载,吃,吃水航,行,行所要,求,求的最,小,小安全,深,深度。,通,通常，,确,确定进,港,港航道,水,水深的,影,影响因,素,素有：,（,（,1,）船舶,装,装载条,件,件；（,2,）水位,条,条件；,（,（,3,）船舶,航,航行条,件,件；（,4,）波浪,影,影响条,件,件；（,5,）航道,底,底质条,件,件等。,详,详见图,3-1,所示。,一、航,道,道设计,水,水位的,确,确定,1,、航行,密,密度,2,、通航,持,持续时,间,间,3,、设计,乘,乘潮水,位,位,二、航,道,道水深,设,设计,航道水,深,深通常,有,有两种,尺,尺度，,一,一是通,航,航水深,D,。（又,称,称通告,水,水深）,，,，二是,设,设计水,深,深,D,（又称,航,航道疏,浚,浚水深,）,），分,别,别按图,3-3,及式（,3-4,）和（,3-5,）确定,。,。,图,3-3,航道水,深,深设计,示,示意图,通航水,深,深：,D,0,T+Z,O,+Z,1,+Z,2,+Z,3,(3-4),设计水,深,深：,D,D,0,+Z,4,(3-5),式中：,T,设计船,型,型满载,吃,吃水（,m,）；,Z,O,船舶航,行,行时船,体,体下沉,值,值（,m,）；,Z,1,航行时,龙,龙骨下,最,最小富,余,余深度,（,（,m,）；,Z,2,波浪富,余,余深度,（,（,m,）；,Z,3,船舶装,载,载纵倾,富,富余深,度,度（,m,）；,Z,4,备淤富,余,余深度,（,（,m,）。,式中各,参,参数的,确,确定,：,1,、船舶,航,航行下,沉,沉值,Z,O,2,、龙骨,下,下最小,富,富余深,度,度,Z,1,龙 骨,下,下,最,最 小,富,富,裕,裕 深,度,度,z,1,（,m,）,3,、波浪,影,影响的,富,富裕深,度,度,Z,2,船浪夹,角,角,与,Z,2,/H,4%,的变化,系,系数值,表,3-2,4,、船舶,装,装载纵,倾,倾富裕,深,深度,Z,3,船舶装,载,载纵倾,富,富余深,度,度是根,据,据不同,船,船型特,点,点、装,载,载货物,情,情况和,航,航行要,求,求，在,港,港口装,货,货配载,时,时，由,于,于首尾,纵,纵倾而,增,增加的,吃,吃水超,深,深值。,通,通过对,我,我国各,港,港实船,资,资料统,计,计分析,，,，以及,从,从国内,外,外各种,标,标准船,型,型的规,定,定表明,，,，杂货,船,船、多,用,用途船,和,和集装,箱,箱船虽,尾,尾倾吃,水,水大，,但,但实载,率,率较低,，,，均小,于,于满载,吃,吃水，,所,所以以,这,这些设,计,计船型,为,为准进,行,行航道,水,水深设,计,计时一,般,般不予,考,考虑,z,3,值；对,于,于油船,和,和散货,船,船，多,为,为满载,航,航行，,规,规范规,定,定,Z,3,0.15m,。,5,、备淤,富,富余深,度,度,Z,4,备淤深,度,度与下,列,列因素,有,有关：,（,l,）港口,附,附近海,域,域水文,气,气象和,地,地质地,貌,貌条件,，,，以及,航,航道受,风,风浪流,影,影响的,回,回淤强,度,度；,（,2,）航道,平,平面布,置,置、掩,护,护情况,、,、走向,和,和断面,尺,尺度；,（,3,）维护,挖,挖泥采,用,用的挖,泥,泥船类,型,型和疏,浚,浚工程,施,施工的,频,频繁程,度,度。,一般应,结,结合各,港,港的具,体,体情况,，,，在保,证,证航道,通,通航水,深,深的前,提,提下，,进,进行技,术,术经济,论,论证，,然,然后根,据,据计算,的,的或实,际,际观测,的,的港口,泥,泥沙