《海港总平面设计》PPT课件.ppt

海港总平面设计 中交一航院有限公司 主要内容 第一章港址选择第一节港址选择的基本因素第二节选址与自然条件的关系第二章港口水域第一节港外水域的组成及其功能第二节 港内水域各部分尺度的确定第三节码头总平面设计第四节码头泊稳和作业条件第五节油品及其他危险品码头第六节开敞式码头的布置 第七节防波堤和口门布置第八节导流 防沙堤第九节锚地第十节港作拖船第十一节港池泥沙回淤第十二节港口整体模型试验和数学模型试验的主要要求和内容第十三节船舶主尺度的选取原则 第一章港址选择第一节港址选择的基本因素一 港址与腹地之间的关系港口作为水陆运输枢纽 服务于腹地内经济发展的需要 因此 选址中必须考虑港址与腹地之间的联系 除运输组织便捷顺畅 还应比较不同港址的运输总费率 包括港口费率 疏运费率及船舶费率 1 公用港口是指为地区 或地方 性服务的一般商港 由于其与邻近港口有腹地范围合理划分的问题 港口的地理位置首先要符合港口的总体布局规划 或经有关政府部门批准的港点 选址中要比较不同港址与腹地之间的集疏运方式及总的费率 通常可以采取两种方式进行定量比较 一种是假定吸引范围 计算不同港址对所吸引货源的总集疏运费用差别 以衡量各港址 包括港口本身费用在内 在经营费用上的优劣 并可与邻近港口进行定量比较 第二种方式是采用线性规划法 对各港址和腹地内各货源点按不同运输途径列出多参数矩阵 求解其最经济的运输途径与港址 2 专用港口是指服务于厂 矿企业 为其提供原料或产成品运输的港口 或码头 其特点是属于企业的配套项目 但在管理上有时归属于当地的港航部门 3 临海工业港临海工业港 或工业港区 是二次大战后兴起的一种港口类型 专门为港口工业区服务 港口的功能主要为港区内的几个大型加工企业服务 二 港址与港口功能港口功能对港址条件有特定的要求 如大宗散货 矿石 煤炭及原油等 的专业港区 或码头 由于船舶的大型化 提高了对水域尺度 水深及面积 的要求 国际上对这类港区的选址 除少数港口利用现有深水进港航道在港内另建深水港区外 大多数在港外建深水外港或开敞式散货码头 如我国的日照港煤码头及鲶鱼湾原油码头 大型散货码头的选址 应优先考虑利用天然水域 尤其泊位较少的情况下更应如此 港址应具备的条件 包括 水深及水域面积应尽可能满足要求 有一定的天然掩护条件或大浪天较少 流速较小 有足够的作业天数 码头位置距岸较近 以减少引堤或栈桥的长度 环境容量能适应码头建成后的影响 陆域要有足够的面积 供建设堆场以及管理区的需要 要具备疏运系统引入港区的条件以及满足营运需要的港外附属设施的条件 水域范围内应无大量炸礁工程及碍航障碍物 要有建设工作船码头的场所 对于公用港口及专用港区 也应体现其功能对港址的要求 如公用港区一般与城市之间有较密切的依存关系 港口需要有城市为依托 对减少港口的辅助设施及职工的生活安排都有利 港口的业务活动所必须的金融 商业 涉外部门都离不开城市 相反 港兴城兴 港口可以促进城市的繁荣 城市的工农业产品运输 经济发展都离不开港口提供的便利条件 公用港口要求具有多种的疏运方式 包括铁路 公路 水运等 而且随着地区性经济的发展和港口密度的增加 公路交通对公用港口更重要 对于专用港区 或码头 其功能特点是服务于所归属 工 矿企业 一般应在选址中视作工 矿企业的一部分 综合考虑 但对自然条件的要求 则根据其货种 船型参照专业化码头或公用港区进行考虑 三 港址与城市相互协调港口与城市互相依存 但也存在矛盾 港口需要有城市为依托 城市随港口的建设而发展 但港口又往往给城市带来污染和干扰 特别是进人港口的铁路 公路对城市有污染的货种 如油 煤 危险品等 都远离市区另选港址 要注意到粉尘扩散范围 因此要保证达到环境保护的降尘量标准 要选址在远离市区的下风向 建设必要的防护林带 配备可靠的防尘除尘设施 油码头往往由于操作上的失误 油的跑 冒 滴 漏 天长日久 污染了海域及沿岸沙滩 对城市 旅游和人民生活带来很大影响 大连 秦皇岛及黄岛油港 几乎都发生过这类问题 因此 在今后选址中 更应注意这方面的影响 对海港尽可能选在强流方向的下游侧 对河口港尽可能选在距离远的下游方向 对有污染的专业港区 选址中应注意不在港区附近建设生活区 生活区应置于市区附近 以免增加新的矛盾穿越市区时对城市带来的影响 随着港口的扩大而日益加深 四 妥善处理新港址与老港之间的关系近年来 港口建设速度很快 一些原有港口的预留发展用地已基本利用殆尽 如大连 上海 黄埔 青岛等港 同时随着能源物资及大宗散货运量的增加 相继建设了一些专业码头 或港区 故应该从方便管理 共用基础设施和节约投资等角度考虑统筹安排 但各港区可以共用通讯 导航 航道 港作船舶等设施及管理机构 因此 除特殊原因以外 选址中要注意到新 老港区之间 综合港区与专业码头 或港区 之间的协调关系 新 老港区的功能相同时 应考虑两者之间的互补作用 如在货种 船型吨级方面进行分工 新港亦是老港能力的补充 亦是老港功能的扩展 如新 老港在港口密度较大的地区选新港址 则应统筹考虑各港之间的分工 避免争货源 重复计算腹地范围 条件许可时 争取由国家的行业主管部门和地方政府联合组织地区性的港群规划 明确各港的地位 规模及功能分工 之间的功能不同 则新港址应体现新港功能要求 五 集疏运条件是选址的重要因素港口的疏运条件对港口通过能力有直接影响 各港发生的港口堵塞问题都与疏运有关 选址中要将集疏运条件作为主要的外协条件对待 选址中要优先考虑利用水路转运的条件 对于没有水路疏运的港口 按目前我国国情 铁路运输仍是主要手段 选址中不仅注意到铁路接轨和港区布置铁路的条件 并应调查分析所接铁路支线和干线的疏运能力 随着公路的改善和高速公路的大量建设以及汽车的发展 公路疏运已展现良好的前景 公路疏运的合理运距与道路条件 车辆技术状态 社会的经济水平及货种有关 根据目前实际情况看 由于高等级公路的发展 合理运输距离提高到500km 700km是适宜的 集疏运设施是港口建设中不可缺少的外协条件 如涉及新建或改建 扩建时 其所需的资金及工期将是很大的 因此在港址比选中这是不可忽视的因素 六 节约海岸及土地资源海岸与土地是不可再生的资源 选址工作既要着眼于目前的工程项目 更应关心长远发展 国家对征地 拆迁有政策性的规定 各级政府批准的征地 拆迁数量有一定的范围 选址中应考虑到这一点 七 正确处理选址与其他部门的关系选址中往往要涉及与水利 城市 水产 军事 国土开发 旅游以及水产养殖等部门之间的关系和协调问题 包括上述部门在选址范围内现已占有的岸线及土地 须作调查核实 八 选址中应考虑的外围条件现代化港口需要的外围条件具有广泛的含义 包括城市设施 供电通讯 供水排水 疏运条件 征地拆迁 环保要求社会状况以及港址所在地与各有关部门之间的协调问题 除已作专项论述外 本节着重分析以下方面 1 供电通讯用电负荷 变配电站 城市供电系统通讯系统2 供水排水用水量 供水调节站 城市供水系统3 城市及环保部门对不同新选港址在环境治理上的具体规定和要求 第二节选址与自然条件的关系根据港口功能选择适当的自然条件 节省工程造价 并使港工建筑物对环境的反作用减至最小是选址中的一项重要目标 对不同的地貌特征 港口建设的模式大体可以分为三类 即 利用天然地形 大规模的疏浚与填筑 挖入式 在工程实践中 三者之间往往也没有明显的界限 一 利用天然地形建港利用天然地形建港 是指以利用天然地形条件为主 拟定适宜的工程方案 不大量改变原来的地貌形态 各种地貌形态的建港模式如图1 1 1所示 地貌是地质 自然应力和沉积物供应等长期作用下在形态上的反应 因此 根据地貌形态可以追朔历史上的演变过程和预测未来的发展 对工程决策具有引导作用 1 天然海湾建港利用天然海湾建港是常见的一种形式 由于海湾形态的不同 建港方式有以下类型 1 钩形海湾是自然界常见的海湾 如我国的秦皇岛 石臼所以及山东的三山岛 其特点是海岸动力以某一方向为主 冲积海岸上有岩石呷角存在 由于呷角对波浪的绕射作用 而形成不对称的钩形海湾 如图1 1 2 钩形海湾无强盛的沿岸泥沙流 岬角处无沙嘴出现 是优良的港址 建港可以在呷角处起步 然后往湾内扩展 可以建中小港或大型港口 2 大型海湾大多属于溺谷海湾 湾澳多 多岩岸 是优良的港址 有的由于长期受细颗粒物质的冲填作用 有较厚的沉积层 如湾口外无大河入海 沿岸无强盛的泥沙流 湾口处一般无沙嘴出现 如大连湾 胶州湾 大鹏湾等 港址可选在湾岸的一侧 必要时在靠近码头的水域建防波堤 专业港区可选在湾内的其他岸段 湛江港是利用溺谷海湾建港的另一种形式 该海湾为狭长形 纵深大 纳潮量大 潮流对航道有较大的冲刷能力 从泊稳条件考虑 港址设在离出海口较远的霞山及赤坎 3 中小型海湾面积不大的中小型海湾 可利用其地形条件将整个海湾发展为港口 在湾口修建防护建筑物 或利用天然屏障 4 连岛沙坝形成的海湾此种海湾有其特殊的形成过程 它反映了历史上曾有过较强的纵向泥砂流 在岛后波影区淤成连岛坝及其一侧的海湾 如纵向泥沙流已中断 未绕过岛前进入可利用的海湾 则可以认为是良好的港址 烟台港即属于此类型 但规模很小的连岛坝海湾 泥沙有可能绕过岛前向下游扩散时 则不宜选为港址 5 冲积海岸上的海湾此类海湾受两侧海岸泥砂扩散的影响 通常湾内水深较浅 如上游侧有较强的纵向泥沙运动 则湾口有沙嘴出现 如将海湾选为港址 应注意港口水域及进港航道的淤积问题 2 弧形海岸建港弧形海岸的纵向泥沙运动较弱 建港后对沿岸泥沙运动的影响较小 因而对港口淤积及上 下游两侧海岸的变形不会出现很大的问题 从防淤角度来说 是较好的港址 但海岸较开敞 港口布置中应按其功能要求采取必要的防护措施 当主浪向偏于一侧时 可以采用单堤方案 但水域应处于有一定深度的天然水深处 以减少海岸泥沙进入水域 秦皇岛港东港区是属于弧形海岸建港的类型 3 平直冲积海岸建港平直冲积海岸属于自然条件较差的港址 当选址不能避开时 应对所在港址的波浪 泥沙及沿岸流进行详细的调查与分析 并根据拟建港口的功能及自然条件 拟定相应的工程方案 平直沙质海岸 在波浪及沿岸流的作用下 将会产生强盛的纵向及横向泥沙运动 港口建筑物将对沿岸纵向输沙产生阻碍作用 使在港口的上游侧淤积 下游海岸因缺少泥沙补给而冲刷 港口工程必须考虑到上游侧的备淤年限和下游侧的海岸保护措施 增加了港口工程的投资 4 河口建港河口段一般有良好的水深条件 并且有河流构成与腹地间的水运联系 是良好的港址 经整治后的河口段 可以为建港提供较多的岸线资源 如上海的黄埔江 经整治后可用岸线达数十公里 为上海港的繁荣创造了条件 河口港也是国内外建港的主要模式 港址宜选择在过水断面较窄的顺直河段或稳定的弯曲河段的凹岸 不宜在拦门沙附近的地段选址 在分汊河道上建港 必须了解各汊河的稳定情况 一般应选在处于长期稳定或发展阶段的汊河河段内 并采取必要的整治措施 以固定流量分配及稳定河床 浅滩呈周期性强烈移动的河段不宜选址 河口港随着船型的发展而使拦门沙浅滩的通航难度日益上升 上海港的发展已受到长江铜沙浅滩水深的制约 解决河口入海段浅滩的水深 在技术上和经济上需要有大量的投入 选址中应予考虑 5 泻湖建港泻湖以其纳潮量维持潮汐通道的水深 因而为建港提供了条件 秦皇岛渔港 海南岛洋浦港和广东的水东港等 都是利用泻湖建港的实例 泻湖口建港的关键是航道入海处的稳定问题 对此 国内外有过长期的研究 因入海口受波浪及海岸纵向输沙的作用 条件较复杂 研究的结果是建立了通道稳定断面与纳潮量及沿岸输纱量之间的半经验关系 选址中应进行必要的验算 如达不到保证通航水深要求时 尚须采取措施 如设置挡沙导流提或设置吸沙站 以减少沿岸输沙进入通道入海段的数量 保持通道断面的稳定 我国南方一些泻湖港 如水东 及溺谷大型海湾港口 如湛江 防城 在利用大纳潮量维护人工浚挖的入海航道方面取得了成功 可以作为新选港址的借鉴 二 大规模疏浚填筑式建港对于在大面积底坡平缓的浅海区建港 为减少防护建筑物及航道的长度 经过比较 往往将港址向外海推移 因而建港中须采取大规模疏浚造陆的方式 建港模式按其与陆地连接方式 形成半岛式和岛式两种 我国的天津港是典型的半岛式 由陆地大范围向海伸出 规划中的美国长滩港 系在浅水区大挖大填形成与陆地相连的港口 我国锦州港亦是采取由岸向浅海填出3km建港的方式 均属于这一类建港模式 岛式港亦是大量疏浚填筑方式建港的模式 其与半岛式的差别在于后者与陆地的连接仅通过狭长的引堤或栈桥 日本神户港岛是这种模式的典型 介于填筑式岛式和外海式码头之间另一种建港方式是采用由结构物组成的外海有掩护的岛式港 其特点是有一定数量的泊位而无库场设施 疏运也只能通过栈桥 因此其功能较适应于散货或液态产品的运输 三 挖入式建港在海岸以内有大面积洼地可以利用的情况下 采取挖港池填高陆域 进港航道不建防波堤而建导流堤 码头结构甚至可以陆地施工 港口规模的扩大可以采取向内陆增挖港池 工程较易实现 这些是挖入式建港的优点 同时由于陆域形成面积大 有利于发展工业港 日本苫小牧港和我国的唐山港属于这一类型 挖入式建港按其位置的不同 有海岸型和河口型两种 上述的苫小牧港属于海岸挖入式 须单独建入海航道及导流堤 河口型则利用现有河口的入海航道 不须重建航道 工程较节省 但原有航道的尺度及能力 应能满足新选港址的要求 荷兰鹿特丹港的欧罗巴港池是属于河口型的 该港原有深水航道可以利用 大吨位 250000DWT 船舶可以进入新港区 第二章港口水域第一节港外水域的组成及其功能港口水域广义来讲是指在港界范围内所包含的全部水域面积 在此范围内所有船舶的航行 系泊和作业都要遵守港口和监督部门的管理并接受其指挥 港口水域是经中央和地方主管部门划定的法定区域 它既要保证船舶航行作业的需要又要保障港口合理的发展 因此在规划 设计一个港口时 应结合该港的布局考虑今后的发展 根据当地自然条件的特点来确定港口水域 一 港外水域的组成及其功能由于海岸形态和自然条件的差异 港口的布局也是千变万化的 一般说来港外水域是指港界范围内至港口口门以外的区域 但往往也包括港界外的引航和检疫锚地 如大连港 对于有天然掩护的港口可以港池喇叭口为界划分港内 外水域 如防城港 对于河口港可以河口为界来划分水域范围 如上海港 港外水域通常包括进出港航道和港外锚地两个重要组成部分 但往往还布设一些专用码头和水深较大的泊位 1 进出港航道由于港外水域多处在比较开敞的海区或水流 泥砂运动比较复杂的河口段 因此对该区域的自然条件必须作深入的调查研究 对航道的选线除应注意船舶的航行和航道维护条件外 还应重视导助航设施的设置条件和处理好航道与锚地的相互关系 避免出现视觉导标视线被阻和航道切割锚地的情况发生 另外锚地应尽可能设在进出港航道的一侧 不宜分东 西两区设置 以避免进出港船舶与进出锚地的船舶发生干扰 在港外水域选择航道方位时还应考虑今后到港的发展船型由于其尺度的增大对航道的要求 即对航道拓宽 加深和延伸的可能性要予以重视 2 港外锚地锚地是在水域中的指定区域专供船舶停泊或进行水上装卸作业 避风防台的作业场所 港外水域的锚地一般应具备以下功能 1 引航锚地 到港船舶在此停泊 等候引航员在此登船执行引航任务的锚地 2 检疫锚地 供外轮抵港后进行卫生检疫的锚地 海关签证也多在此进行 3 停泊锚地 到港船舶在此候潮或等待进港 4 避风锚地 风浪天船舶不能在码头前停靠而出港系泊避风的场所 同时也为过往船舶到此躲避风浪使用 5 其他专用锚地 有些港口根据作业需要结合当地的水域条件还设有油船 危险品和熏蒸锚地等 第二节 港内水域各部分尺度的确定港内水域各部分的尺度 往往是以设计船型尺度为基准 通过港口使用经验的总结 驾驶人员经验的归纳或通过实船观测和近代船舶操纵模型实验等手段 经科学分析后确定的 合理的港内水域尺度应该是船舶操纵技术与港口工程规模相协调的统一体 也是在保证船舶作业安全前提下的必要水域尺度 随着船舶现代化 大型化的发展 船舶的操纵性能也在不断改善 港口现代化促进了先进导助航和监管设施在港口的使用 性能良好 大功率的港作拖船使得船舶在港内作业更加方便 因此港内水域的布置形式也在不断发展 其尺度的选择也更加灵活 巨型油船和散货船 在条件允许时要求有较大的制动和回转水域 以利船舶安全操作 港内水域的布置和尺度有一定的灵活性 设计时应按当地的具体条件和港口设施配备的情况因地制宜的和船舶驾驶人员共同来确定港内水域的布置形式和尺度 港内水域尺度的灵活性是建立在普通性基础上的 海港总体规范中规定的水域尺度 是设计中通常遵循的标准 它反映了一般情况下的适用性与合理性 港口总平面布置由于水深 陆域条件和规模的不同 港内水域布置形式也是多种多样的 海港港内水域按其功能可划分为船舶制动水域 船舶回转水域 泊位前停泊和码头前船舶靠离的操作水域 港池与航道的连接水域以及港内装卸锚地等 一 船舶主尺度选取原则设计船型是确定港口锚地 航道 回转水域 装卸船设备选型以及码头有关设计尺度的基本数据 为设计使用方便 在 海港总平面设计规范 JTJ211 99中对港口设计常用的几种主要船舶提供了设计船型尺度及典型船型尺度 二 船舶制动水域船舶进港时为克服风 流的影响 必须保持一定的航速以维持舵效 船体承受横向风 流合力为P 按船舶静力学原理 作用在船舶重心处可简化成横向力P及回转力矩MP 为保持船舶航向就必须保持一定的船速 以相对水流速度V来表示 以维持一定的舵效 船舶以航速V进港后 为停靠泊位或转向必须减低船速乃至静止 这个过程是船舶的制动过程 这段水域称作制动水域 港内最小的制动水域是指船舶进港后采用全速倒车克服船舶前进惯性时所需的水域长度 其宽度要满足船舶制动过程中随舵效减弱横向风影响加大和螺旋桨侧压力所引起船舶横向漂移的距离 三 船舶回转水域是指船舶转头出港或回旋转向所需的水域 其尺度与船舶回转性能有关 船舶回转可分为三个阶段 1 转舵阶段 从开始转舵1至规定的舵角2 由于船体惯性很大 转舵时间很短 船体尚未及产生侧向速度和回转角速度 因此船舶基本仍沿原航向运动 2 过渡阶段 是船舶结束转舵进人定常回转运动的过程 此阶段由于舵力的影响 在船体重心处侧向速度和回转角速度发生作用 开始克服船舶沿原航向运动的惯性力 此时船舶出现向转舵相反方向运动的趋势 其反横距为L3 当船舶转向至90 后为定常运动 其正横距为L2 3 定常回转阶段 此时作用在船体上的力和力矩达到新的平衡 船舶以一定的侧向速度和回转角速度 绕固定点作圆周运动 其定常回转直径为DC 与原航向距离为回转直径Dr 四 码头前停泊和船舶靠离岸的操作水域一般人工开挖的港口 为减少疏浚量多按使用功能将泊位前水域分为船舶停泊和操作两部分 1 船舶靠离岸的操作水域 1 船舶停靠码头所占用的水域A 顺岸靠泊 在风 流较顺畅的条件下船舶多采用此种靠泊方式 即船舶以25 30 角减速驶向泊位 一般当船舶距码头约50m 相当于两节锚链 处投下外侧船锚 借拖船帮助或车 舵的综合效应使船舶停泊码头 B 调头靠泊 当顺流或横向风作用时船舶往往采用调头靠泊的方式操作 船舶自航道以30 35 角微速驶向泊位 船舶距码头前约70m处投下内侧首锚以固定船首 使船徐徐前进 利用拖船和车 舵的综合作用使船体回转调头靠岸 码头前水域采用1 5L的宽度可满足船舶调头靠泊的需要 2 船舶驶离码头调头所占用的水域在顺岸码头前船舶离港调头所占的水域尺度 一般情况下用一艘拖船协助作业 但当船舶吨位较大或风 流较强时多用两艘甚至多达四艘拖船作业 船舶离港时先将后缆解去 拖缆系在船尾 拖船将其拖出 当尾部离开相邻船位与码头岸线呈30 40 交角时松去前缆 拖船将大船拖离码头约60m 80m时即开始作180 回转 使船艏朝向出港方向 其调头所占的水域宽度应不小于1 5L 对采用连续顺岸多泊位布置的港口 在挖泥困难条件下 如操作允许也可在顺岸码头前不设转头地 而在港池的一端设专用转头地 泊位前船舶靠离岸操作水域 其深度应保证在乘潮水位时船舶能安全靠离岸作业 并备有各项富裕水深 其宽度按港作拖船配备的情况和不同操作方式来确定 如当地横向风较强时为保证船舶靠离岸作业的安全 应尽量考虑船舶可调头靠离岸作业 其宽度B不宜小于1 5倍的设计船长 2 码头前沿停泊水域其深度应保证在设计低水位船舶满载时能安全停靠 并备有各项富余水深 其宽度一般选用2倍设计船宽 但对回淤强度较大的泊位 尤其对淤泥海岸有浮泥运动的港口 泊位前的停泊水域宽度要适当加大以利维护挖泥 最近几年 由于船舶大型化的影响 许多港口对老码头采用不同方式进行加深改造 此时应注意确保码头前沿2倍设计船宽的停泊水域 五 港池布置港池是码头前泊位的共用水域 其设计水深宜与航道设计水深一致 港池的朝向及布置应根据当地的自然条件 船舶安全进出 铁路进线方便 码头岸线的有效利用和连接水域挖泥数量等因素综合分析比较 掩护条件差的港口应避免与强浪向一致 1 顺岸码头港池布置当港池顺岸部分设置泊位时 其港池宽度视需否考虑船舶调头而异 当考虑船舶调头时 其宽度不应小于1 5倍设计船长 当风向和水流条件比较恶劣时 该宽度还应进一步加大 对于多泊位连续布置的顺岸码头 如水域狭窄或疏浚困难时 经论证可在码头的两端设置回旋水域 但根据统计资料 码头前沿港池宽度不应小于0 8倍的设计船长 2 突堤码头港池布置突堤码头港池布置的重点除注意避开强风 强浪等不良自然条件的影响外 还应注意与连接水域的衔接和过渡 另外突堤和顺岸码头间的夹角 应根据自然条件 船舶安全进出 码头岸线利用和连接水域挖泥量以及铁路进线的方便等条件进行比较后确定 3 挖入式码头港池布置挖入式港池的建设 改变了海岸或河口的天然平衡状态 港池的角度要使其突堤适应当地水流的主要动力方向 避免形成丁坝 使悬移质泥砂在港池口门处大量沉降 同时港池的方向也应避免和强浪方向一致 以免波浪传入后 波能难以扩散产生反射而影响泊稳 因此 在条件比较复杂的地区应通过数学模型计算或物理模型试验 综合考虑各方因素后来确定港池的布置形式和角度 港池的宽度除了满足船舶安全进出的要求以外 还应比较疏浚工程量的大小 在土地昂贵的地区要作挖入式港池时 宁可配置性能良好 马力强大的拖轮协助来缩窄港池宽度也是值得考虑的 4 港池与航道的连接水域布置系指顺岸码头和突堤码头港池与航道连接段的水域 其功能是保证船舶安全的进出港池 一般情况下考虑船舶自航转向进出港池 在困难情况下也可按用拖船协助转向进出港地考虑 对突堤码头前港池的连接水域多兼顾出港船舶在此转头的需要 顺岸泊位码头前港池与航道的连接水域一般情况下为方便船舶进出港池 靠 离岸作业 规范建议港池与航道用35 45 来连接 但对于在浅水区建深水码头 港池挖泥量大的泊位 连接水域的形式就值得研究比较 在备有良好港作拖船的港口 当连接水域挖泥量较多时建议也可考虑采用折线连接水域的布置方式 当流速较大 涨落潮流向不同时 为保证船舶逆流靠离 连接水域应适当加大 突堤码头港池前连接水域的尺度应满足船舶进出港池或船舶在此转头的要求 指窄港池 因此很难规定一个统一的尺度 对船舶进出港池的要求 随航道与港池夹角不同而异 船舶要求双向进出时连接水域的尺度和船舶只要求单向进出时的连接水域尺度二者相差甚大 因此 建议按船舶转向半径的要求来确定其尺度 通过对船舶回旋试验 实船测定等资料分析 船舶在港内自行转向半径R可选用3 0L 用拖船帮助转向可按R 2 0L考虑 如船舶需在连接水域转头 其内接图直径D不应小于2 0L 第三节码头总平面设计一 码头前沿高程设计码头前沿高程应根据泊位性质 设计船型 装卸工艺 船舶系缆 水文和气象条件 当地的防汛要求和掩护条件等因素综合考虑 既要防止当地大潮时对码头面的侵没 又要便于船舶装卸作业和码头前后方的高程衔接 1 有掩护码头前沿高程设计有掩护码头前沿高程为计算水位和一适当的超高值之和 规范规定其基本标准为设计高水位 高潮累计频率10 的潮位 加上1 0m 1 5m的超高值 复核标准为极端高水位 重现期为50年的年极值高水位 加上0 0 5m的超高值 高程的最终确定还要综合各方面的因素 比如 码头前方和后方的高程协调 能否满足铁路 公路在高程上的衔接过渡 能否满足后方陆域排水的要求 是否需要较大的预留沉降量 以备陆沉之需 在南方海区风暴增水较大的港口 还应根据风暴潮过境的频度 用一年一遇或一年多遇的风增水进行校核 2 开敞式码头前沿高程设计开敞式码头由于缺少掩护 暴露程度高 波浪直接作用在码头结构 因此其高程应满足码头面不被波浪淹没的要求 通常不考虑码头及连接桥上部结构直接承受波浪力的作用 按规范第4 3 4条计算 E HWL h 式中E 码头面高程 m HWL 设计高水位 m 设计高水位时的重现期为50年的H 波列累计频率为1 的波高 静水面以上的波峰面高度 m h 码头上部结构的高度 m 波峰面以上至上部结构底面的富裕高度 m 可取0 1 0m 开敞式码头面高程相对有掩护码头 其前沿高程的确定更复杂一些 除按规范第4 3 4条计算外 还应综合考虑下列因素 1 如果经计算码头高程过高而造成使用不便时 应从结构受力条件采取措施 通常允许梁的部分高度承受波浪力 此时可不必叠加 值 2 按计算的码头面高程 如系缆柱设在码头面上过高时 可根据船舶吨位大小 干高度 在满足工艺的条件下 将系缆墩降低到合适的高度上 将系缆墩 装卸平台作成台阶式 以满足系缆和装卸作业的要求 3 开敞式码头的顶面标高 应做到工艺 水文和结构的统一 对群墩的开敞式码头 则必须进行模型试验 取得码头各点的波峰面的增高值 若允许码头部分梁高承受波浪力时 不应使码头面承受波浪力作用 此种情况下 在确定码头面高程时 对梁板计算高度 h 可作适当折减 而不计富裕值 二 码头前沿设计水深1 掩护码头设计水深设计水深是以设计低水位为基准 由设计船型的满载吃水并综合考虑各种富裕水深叠加而成 其深度可按下式确定 D T Z1 Z2 Z3 Z4Z2 KH4 Z1式中D为码头前沿设计水深 m T为设计船型满载吃水 m Z1为龙骨下最小富裕深度 m 以防止船舶触底 兼有防止底质玷污船舶海底门或防止从吸入口吸入泥沙致使船舶冷凝器发生故障的需要 Z2为波浪的富裕深度 m 是因波浪作用导致船舶下沉量的富裕深度 由于系泊状态下的船舶运动十分复杂 难以准确计算 但实践和经验表明 在有掩护的港池内 其计算值一般为负值 可不予计算 但当港内出现长周期波时 船舶运动量显著增加 必要时应进行模型试验以判明船舶自摇周期和波周期之间的谐振问题以及可能出现的船舶运动量 进而确定波浪富裕深度 Z3为船舶配载需要增加的艉倾值 m 杂货船由于船舶实载率的关系 一般不予计算 Z4为考虑挖泥间隔期的备淤深度 m 虽然其不列入到公布的水深之内 但它与码头结构强度和稳定计算有关 其取值应根据港口的泥沙淤积强度确定 对于回淤严重的港口 应适当多留备淤深度 2 开敞式码头设计水深开敞式码头设计水深的计算基本与有掩护的码头计算相同 但由于自身的开敞式特点 应十分重视下列问题 1 开敞式码头通常是接纳大型船舶的泊位 它较有掩护的码头泊位水深要深 富裕深度要大 其中波浪富裕深度是不可忽视的因素 一些文献介绍 由于船舶的运动引起的升沉量可达波高的一半 甚至最大下沉量为波高的2 3 可见船舶在波浪作用下的运动复杂 剧烈 因此必须根据具体泊稳标准的波浪要素以及船舶特性 通过模型试验确定船舶运动量 并以此确定波浪作用下的富裕深度 2 设计使用中 系数K一般应视泊位附近的自然条件 波浪 底质因素予以选取 如底质软 自然环境良好 K取小值 底质硬 自然环境差 K取大值 3 由于开敞式码头泊稳条件差 船舶靠离和装卸作业的允许波高常被限制在某一范围内 这一允许波高通常也是确定设计水深的重要参数 故超过允许波高时 应要求船舶离开码头 三 码头泊位长度设计泊位长度一般是由设计船长L和两端船位富裕长度d所构成 其长度应满足船舶靠离作业和系缆布置要求 如有相邻泊位时 还应考虑相邻泊位间的船舶安全间距 个别情况下还要考虑岸上装卸机械的安全间距或者铁路曲线段的过渡 船位富裕长度d主要是从靠泊系缆角 和系泊力理论计算的结果 也包括了多年来设计和使用经验的总结 规范中规定了不同岸线布置时 泊位长度的计算方法 1 单个泊位岸线长度单个泊位岸线长度按下式计算 Lb L 2d式中Lb 码头泊位长度 m L 设计船长 m D 富裕长度 m 采用下表数值富裕长度d 图 单个泊位长度 2 连续布置泊位岸线长度当在同一码头线上连续布置泊位时 码头的总长度宜根据到港船舶尺度的概率分布模拟确定 规范中规定也可以按下式确定 端部泊位L L 1 5d中间泊位L L d 1 中间泊位是指相邻两侧设有泊位的情况 因允许相邻泊位交叉带缆 也允许出现互相压缆现象 但必须保证相邻泊位的艏 艉缆不出现兜缆 2 由于石油和其他危险品码头的货种单一 装卸设备较简单 装卸平台较船长短 为降低工程造价 通常将装卸平台和靠船墩 系缆墩分离设计 所以泊位长度较连续布置的普通泊位要长 因此不能按上式计算确定 图 连续布置多泊位长度 3 折线布置泊位岸线长度当码头布置成折线时 转折处的泊位长度计算应该首先考虑满足船舶靠离作业的安全 保证船舶靠离时与相邻泊位船舶间的安全间距 因此 泊位的长度与码头岸壁所成夹角的大小 陆域和水域条件 码头上的铁路进线方式 船舶靠离泊作业方式以及码头有效长度的利用有着密切的关系 实践表明 岸线折角小 岸线长度损失大 岸线折角大则岸线损失小 直立式岸壁折角处的泊位长度应按下式计算 L L d 2式中 船长系数采用下表数值 船长系数 注 对1000t吨级以下船舶 折角处的富裕长度可适当减小 DWT系指船舶载重吨 t 当直立式码头与斜坡式护岸或水下挖泥边坡边线的夹角 90 时 靠近护岸处的泊位长度可按连续式布置中的端部泊位长度公式计算 图 直立式岸壁折角处的泊位长度 图 直立式码头与斜坡护岸处的泊位长度 4 开敞式码头泊位长度开敞式码头由于缺少掩护 布置比较复杂 应根据当地水深 潮汐 地质 泥沙 风 浪和水流等自然条件综合分析确定 码头轴线的确定尤为重要 应满足港口营运和船舶靠离 系泊和装卸作业的要求 并宜与风 浪 水流的主导方向一致 当无法同时满足时 应服从其主要影响因素 开敞式泊位的长度计算一般估算为设计船长的1 4 1 5倍 实际设计中往往需要作大量的研究和模型试验 通常是通过模型试验获得合理布置要求和泊位长度 泊位长度的控制条件主要是系泊船舶的带缆角度和系缆长度 研究表明 适当的带缆角度 艏艉缆的水平系缆角 宜为35 40 和足够长的缆绳可以起到有效控制船舶运动和受力缓冲的作用 由于布置方式不同 带缆角度和缆绳长度都有一个允许的变化范围 目前一些大型的石化企业也都有自己的企业内部标准 不再赘述 图 开敞式码头的泊位长度 第四节码头泊稳和作业条件一 影响码头泊位和作业条件的主要因素 1 港口的自然条件 风 浪 流及其主要特征 2 码头的水域布置型式 开敞式或掩护式 码头轴线与风 浪 流方向的相对关系 码头结构型式 相邻泊位有无船舶系泊 防冲设施以及系缆设施 3 防波堤的位置及结构型式与口门布置型式 4 码头装卸工艺 货种和船舶安全作业的要求等 二 码头前允许波高和允许风力1 关于校验港内水域平稳波高的累积频率为了直接从我国沿海各波浪观测站的实测资料中用波浪绕射 折射等方法推求港内波浪要素 进而确定码头前波高 使用国家海洋局1979年颁发的 海滨观测规范 规定方法测得的波高累积频率约相当于4 根据波浪绕射 折射计算得出码头前波高的累积频率与港前波高的累积频率相同的原理 将码头前允许波高的累积频率拟定为4 2 横浪与顺浪的划分根据有些模型试验结果和资料介绍 斜浪与顺浪的撞击能量以及船舶运动参数差别较小 所以将码头前允许波高拟划分为横浪 船 浪夹角 45 与顺浪 45 两种情况 3 船舶装卸作业的允许波高和风力规范JTJ211 99在第4 3 12条对不同载重吨 不同货种的码头在船舶装卸作业时的允许波高和允许风力提出了具体的推荐意见 并在开敞式码头规范第表3 5 7中特别规定了开敞式码头的作业允许波高和风力 关于集装箱码头的泊稳和操作条件 集装箱船系泊于码头后 在波浪 风 水流作用下 将产生纵移 横移 纵摇 横摇 升沉与水平旋转等6种形式的运动 船舶运动量超过一定限度 将影响装卸作业的效率和危及船舶的安全 对集装箱船舶尤为突出 在进行集装箱装卸作业过程中 船舶运动的限度和码头可能进行装卸作业的允许波高 是海港总体设计中尚待研究解决的重要课题 三 码头前允许的水流条件码头前允许的水流条件指不同吨级的船舶 在有掩护或无掩护的海港码头中 进行靠泊 系泊时 对应某一流向的允许流速值 经过港口的实际调查和水流对船舶作用力的计算分析 说明起控制作用的是船舶在拖船协助下进行靠泊时的允许流速值 因为同一流向 同一吨级的船舶对近岸式或离岸式码头靠泊允许的流速值低于对应情况下系泊允许的流速值 1 船舶靠泊作业时允许的水流速度不同吨级的船舶在拖船协助下 对离岸式或近岸式码头进行靠泊作业 对应于流向与码头轴线成某一夹角 1时允许的水流速度建议不超过表2 2 5 21中的数值 2 船舶系泊于近岸式码头时允许的水流速度对于近岸式码头 其轴线与最大流速的流向之间的夹角 2 一般不宜大于10 以便保证船舶靠泊作业和系泊的安全 不同吨级的船舶系泊于近岸式码头 允许的水流速度建议不超过表2 2 5 22中的数值 3 船舶系泊于离岸式码头时允许的水流速度不同吨级的船舶系泊于离岸式码头时 允许的水流速度建议不超过表2 2 5 23中的数值 第五节油品及其他危险品码头一 危险品码头的一般要求1 油品火灾危险性分类根据油品被引燃 爆炸的难易程度 按现行标准 装卸油品码头防火设计规范 JTJ237 99规定 将油品的火灾危险性分为甲 乙 丙三类 甲类 A 15 时的蒸汽压力 0 1MP 常见品种有液化石油气B闪点 28 甲A类除外 常见有原油 汽油 石脑油乙类 28 闪点 60 常见有煤油 35号轻柴油 喷气燃料丙类 闪点 60 常见有柴油 重油 沥青 润滑油 渣油 2 码头防火设计分级装卸油品码头防火设计 应贯彻 预防为主 防消结合 的方针 做到保障安全 使用方便 技术先进 经济合理 装卸油品码头按设计船型载重吨位的大小划分为三级 一级海港船舶吨级 DWT 20000河港船舶吨级 DWT 5000二级海港船舶吨级 DWT 5000 20000河港船舶吨级 DWT 1000 5000三级海港船舶吨级 DWT 5000河港船舶吨级 DWT 1000装卸常温压力式液化石油气 LPG 运输船应按一级码头设计 二 布置油品及其他危险品码头时应遵守的规定1 危险品码头的一般要求 1 当危险品数量较少时 其装卸作业可与港区其他码头泊位混合使用 但应采取必要的安全措施 并应尽量利用端部泊位 堆放危险品的库场应单独设于港区安全地带 2 当危险品数量较大但货源稳定时 可设置专用危险品码头 其布置可根据危险品性质参照石油码头或其他有关规定确定 3 装卸石油及其他危险品的码头 应按国家有关规定配置相应的消防和安全设施 4 根据国外有关文献和资料介绍 在一般情况下 适用于油码头的一些安全措施 无法消除因LNG泄漏产生可燃气体云对码头的危害 在实践中采取措施通过减少LNG的泄漏量以降低火灾的风险 但是 从维护商业信誉的角度出发 即使这种风险很小 它的存在同样是对安全的严重威协 因此 进一步的措施是在码头及其周围严格禁止火种的存在 通过分析在不同自然条件下 泄漏的LNG形成可燃气体云的组成和扩散特性 可以确定需要采取防范措施的区域 可燃气体云的形成 取决于泄漏的速度和历时 气象条件如风速 风向 以及其他一些物理因素如港区周围的高墙和停靠的船舶等 因此 禁止火种的最小区域的划分 随着各个港口情况的不同而不同 为安全起见 以装船口为中心400m范围内为禁止火种区 2 有关规定 1 油品及其他危险品码头的设计 除应执行 装卸油品码头防火设计规范 外 还应符合其他国家现行有关标准 规范和规定的要求 2 装卸油品码头应根据码头等级和火灾危险性 结合具体条件 以保证安全 有利于防火 灭火为原则合理布置 应尽量位于非油类码头常风向或强流向的下侧 尽量将油品码头布置在港口的边缘地区 如果缺少条件 也应尽量集中布置 自成小区 一旦出现火灾险情 可以方便的敷设围油缆加以隔离 使其控制在最小的范围内 利于扑救 3 油品泊位与其他泊位的船舶间距以及油品码头相邻泊位的船舶间距应按照规范第4 2 1和第4 2 2条确定 4 海港和河港中位于锚地上游的装卸甲 乙类油品泊位与锚地的距离不应小于1000m 装卸丙类油品泊位与锚地的距离不应小于150m 河港中位于锚地下游的油品泊位与锚地的间距不应小于150m 海港甲 乙类油品泊位的船舶与航道边线的间距不宜小于100m 河口港及河港可根据实际情况适当缩小 但不宜小于50m 装卸甲 乙类油品的泊位与明火或散发火化场所的防火间距不应小于40m 其码头前沿线与陆上储油罐的防火间距不应小于50m 其他陆上与装卸作业无关的设施与油品码头的间距不应小于40m 由于油品及其他危险品码头的危险性 设计中应该尽量采取较先进的仪器和设备 如安装水下流速仪 靠岸测速仪和快速脱缆钩等 目前在一些大型油品码头设计中 已开始使用船舶靠离智能控制系统 第六节开敞式码头的布置一 开敞式码头平面布置的主要型式在已建的近岸无防波堤掩护的泊位 由于较大的波浪作用 船舶系泊后发生断缆 撞坏船舶和码头的事故 合理的布缆型式和采用吸收能量强 反力低的护舷是提高船舶对自然条件适应性的关键之一 根据码头 船舶对自然条件的不同适应性 开敞式码头的平面布置可分为以下5种主要型式 1 改进的常规开敞式泊位 2 蝶 形开敞式泊位3 兼有浮筒系泊的开敞式泊位4 多方位的开敞式泊位5 缩短式 蝶 形开敞式泊位一般情况下 系泊型式中均需布置首缆和尾缆 这些缆绳的方向在船体纵向与横向之间 这样一根缆绳的纵向分力发挥的作用如同一根倒缆 而其横向分力恰似一根横缆 在张紧状态下 首尾缆的纵向分力相反而且趋于相互抵消 因而船舶纵向约束是低效的 首尾缆作用仅在提供横向约束方面有一些效能 在将其与横缆组合使用时 由于弹性效应 它们的有效性将进一步降低 综上所述 设计者可以将首尾缆系缆墩之间的距离缩短一些 充分利用横缆及倒缆来分担部分首尾缆的纵向力 这样能够有效地减少码头长度 通过模型试验证明是可行的 此种布置方式在国外已广泛采用 二 开敞式码头的主要特点1 开敞式码头面高程要比有掩护码头高 这是因为影响开敞式码头面设计高程的主要因素是设计高水位以上的波峰面高度 c 2 开敞式码头设计水深要比有掩护码头深 3 开敞式码头的护铉及系缆设施要优于有掩护码头 4 开敞式码头系泊的缆绳要比有掩护码头长 且要求弹性更好 5 为减小波浪的反射 开敞式码头多为透空墩柱结构 三 开敞式码头轴线方位的选择通过对一些模型试验资料的综合分析 对开敞式码头轴线方位的选择 建议考虑以下各点 1 船舶系泊于开敞式码头时的横风 横流和横浪对船舶的作用力 是顺风 顺流 顺浪时的几倍或十几倍 2 风对空载船舶和水流对满载船舶影响较大 其影响主要表现在船舶靠离码头作业过程中 而波浪对船舶的影响 则表现在整个停靠过程中 3 在确定码头轴线时 并要同时考虑与航道 港池 栈桥等港口总体布置相协调 以期作到布置合理 使用方便 造价经济的要求 四 靠船墩与系缆墩的布置船舶是通过首 尾 倒 横四组缆绳系靠在码头上的 由于各地自然条件和船型不同 所以系 靠船墩的布置型式也不尽一致 但总的要求是使船舶停靠稳定 缆绳布设合理 长度适当 墩子数量最少 1 靠船墩靠船墩的数量和间距主要取决于码头结构型式 设计船型和需要适应的船型范围以及当地波浪的特点 2 系缆墩为了承受船舶所受的纵 横向外力和约束其运动 开敞式码头通常以泊位中心为准 在前后对称设置首 尾 横缆等4 6座系缆墩 10万吨级以下的泊位多采用4座系缆墩 系缆墩的布置型式和距离 主要根据当地的水流 波浪条件和船舶尺度来决定 第七节防波堤和口门布置一 基本要求防波堤的布置必须在满足港口水域尺度要求的前提下 为港口提供对波浪 泥砂 水流及冰的防护条件 从工程本身考虑 应力求缩短防波堤的总长度 减少投资 口门是船舶的出人口 必须方便船只航行 并尽量减少进港的波能及泥沙 同时充分注意口门处的流速 防波堤及口门的布置应考虑下列因素 1 根据港口发展规模及远 近期总体布局 结合地形 地质条件 做好防波堤及口门的布局及其分阶段实施步骤 2 防波堤所环抱的面积 应能满足船舶操纵所需的各部分水域以及为建设港区而填海造陆所需的面积 并应注意留有适当的发展余地 3 防波堤的布置应充分分析当地的风 浪 流 泥沙 地质 地形 冰凌等自然资料 认真考虑建筑物对海岸的影响和航行条件以及对环境的影响因素 4 口门位置尽可能选择在天然水深较大处 并与航道的进港方向相协调 航道进入口门的方向与强浪向的夹角不宜过大 口门的方向 位置及口门附近外堤的布置 除有利于航行外 尚须结合港口的防浪 防沙以及改善口门附近的水流条件 进行综合考虑 二 防波堤布置防波堤的功能通常以防浪掩护为主 除岩石海岸外 防波堤兼有防沙的作用 口门位置应尽量临近深水并与进港航道相协调 外堤轴线应尽可能取直线 不宜过多地采用折线 避免港外侧堤轴线形成凹角段 堤前凹角部分的波高分布不仅是入射波与反射波的叠加 而且还有来自另一堤面的反射波 因此设计中当不可避免地采用凹角时 用曲线连接将有明显的改善 规范规定两堤轴线的凹角不宜小于150 防波堤轴线与强波向尽可能避免正交 原因是入射波的运动量与cos2 是波向与堤轴线垂线的夹角 成比例 建议深水堤段的垂线与入射波夹角不宜小于20 并以60 80 较为理想 口门处的外堤 在强浪一侧应适当处延 以构成对进港船舶在强浪侧增加掩护条件 堤轴线的布置应注意到避免在港内侧对入射波的反射 要有利于进入港内水域波能的消散 必要时可通过模型试验改善港内的边界条件 当外堤所围的港内水域较大时 要注意到口门处形成过大的流速可能影响船舶航行 根据海岸的特点 可分为岩石 沙质 粉细沙质及淤泥质等类型 外堤布置有所差别 1 天然海湾2 平直或缓弧形沙质海岸3 泥质海岸4 粉 细沙质海岸 1 天然海湾 1 一般以岩石呷角为特征的天然海岸 具有优越的建港条件 可以利用湾口呷角为堤根 以海湾为港口水域 规模较小的港口 可在湾的一侧建单突堤 当为不对称的钩形海湾时 应优先利用海湾曲率半径小的一侧 通常该处沿岸输沙量小 距深水区近 堤长较短 如早期的我国秦皇岛港大 小码头的布置 属于这一类型 2 当天然海湾面积大 而不可能一次性全部开发为一个港区时 为减少湾内小风区波浪对港口水域泊稳的影响 可采取在海湾一侧的海岸建港 防波堤布置采取围绕港区水域自成体系 形成岛式防波堤与突堤相结合或由双突堤形成环抱型式 3 对于被泥沙夷平的海湾或海湾凹入海岸甚小时 基本上属于海岸建港的类型 港口水域主要依靠防波堤围成 其布置方式一般可采用双突堤环抱式或岛式防波堤与突堤组合式 2 平直或缓弧形沙质海岸在平直或弧形沙质海岸修建防波堤时 一般防波堤兼有拦沙和防沙的作用 由于防波堤的建设改变了原有海岸的平衡 其影响对海岸的动态演变是不容忽视的 1 当沿岸的流速较小 波向主要集中于港址的一侧时 可采用单突堤布置方式 堤后掩护区的范围应能满足港内水域布置的需要 2 当两侧海岸均有较强的沿岸输沙时 海岸建港以采用双突堤环抱或岛式堤与突堤组合布置为多 3 泥沙淤积与外堤长度的关系 沙质平直海岸 波浪及沿岸流的作用为松散海滩物质提供了较大的输送能量 有可能形成较强的纵向或横向泥沙运动 这对于确定防波堤的布置及堤端水深是至关重要的 沙质海岸的纵向泥沙运动主要集中于破波带 破波带也是波浪作用下横向运动强盛的区域 堤端应越过破波区 使航道或口门附近避免骤淤的影响 从海岸的动态演变考虑 海岸上的人工建筑物拦截了沿岸的纵向泥沙运动 即使是沿岸总输沙量 指沿岸两个方向年输沙量的总和 甚小的平衡海岸 堤身两侧亦将产生堆积 离堤稍远处海岸产生冲刷 当沿岸纵向输沙一个方向远大于另一个方向时 一侧的海岸线迅速淤积前移而另一侧则冲刷后退 随着淤积一侧海岸线的推进 越堤泥沙量迅速增加 最后导致港口的严重淤积 沙质海岸的防波堤布置 必须充分注意到沿岸纵向输沙强度 并估算上游侧岸线在预计的年代里可能前移的位置和下游侧岸线的冲刷后退情况 对沿岸纵向输沙强度大的新选港址尤应重视 在已知年输沙量的情况下 防波堤应有足够的长度 在其上游侧形成相当容量的备淤 库容 当海岸泥沙有较细的颗粒 并有强流作用时 一部分泥沙将随着沿岸流绕过堤头而沉积于堤的下游侧时 将有可能形成浅滩 在设计中应注意调整堤的布置及轴线型式 使泥沙沉积远离口门 以免碍航 3 淤泥质海岸淤泥质海岸具有底坡平缓 一般1 1000 1 2000 泥沙细 d50 0 005mm 泥沙移动方式以悬移质为主 浑水分布范围广等特点 港内淤积量与水域面积 深水区面积和纳潮的含沙量直接相关 建于淤泥质海岸港口的防波堤布置 首先要注意到有利于减少回淤 主要采取的措施应是缩小港内无用水域 降低纳潮量 尽可能缩小浅滩面积 再就是降低纳潮水体的含沙量 淤泥质海岸的外堤布置主要有以下特点 1 堤端水深尽量越过常见浪的破波区 但从经济考虑 并不要求一次延伸至过深的深水处 以节省造价 2 尽量缩小港内水域 以减少纳潮量和进沙量 3 缩小不必要的浅滩水域面积 4 正确利用浅水区深航道边坡对波浪的折射规律 调正港内主要建筑物的布置 使之处于比波高较小的区域 口门可采取正向布置 有利于航行及将来外堤的延伸 4 粉沙质海岸粉沙海岸对海岸泥沙运动来说规范尚无明确的粒级范围 一般系指海底底质分选良好 起动流速低 中值粒径大部分在0 03mm 0 12mm范围内 是介于淤泥与中 粗砂之间的物质 这一粒级的泥沙 其起动流速远低于颗粒较粗的砂砾和固结后的泥质颗粒 具有启动快 沉降快 固结快的特点 自然界的粉砂底质广泛存在于故河口三角洲经冲刷后退的海域 如苏北的故黄河口 河北的故滦河口 河北黄骅一带 对于这类底质的港址 防波 沙 堤的布置 要持谨慎态度 堤头位置尽量延伸至破波带以外 同时要注意沿堤流的形态及其流速 以及越过堤头穿越航道横流的流态 必要时应进行数模计算或物模试验 以确定提的平面布置形式及堤头的水深 两侧纵向输沙强度有显著差别的港口 对波浪及来沙量较小的一侧 其堤长可以适当减短 采取不对称式的布置形式 三 口门布置及尺度1 口门布置口门的位置应尽可能选择在天然水深较深 并与进港航道协调 进人口门的航向与强浪向的夹角不宜过大 以不超过30 35 为宜 口门段的流速也要充分注意 一般宜控制在2 5kn以下 以利进港船舶的操作 在条件困难时 口门布置应专门考虑 一般采取将口门外航道上风侧的防波堤延长 以掩护即将进人口门的船舶免受横浪作用 口门的朝向应注意避免强浪对港口水域主要部位的直射 对泊稳要求高的泊位 尽量不布置在面向口门外主浪向的位置 必要时 将迎浪面的岸线用作辅助岸线 并采取消浪措施 为改善口门布置及验证港内的泊稳条件 一般宜进行防浪掩护物模型试验 口门布置型式 可为正向式或侧向式 型式的选择应根据港址所在地的地形 水文 泥沙等因素以及航道的方位而定 条件许可时 尽量采用侧向口门 有利于改善水域的泊稳条件 在某些情况下 也不能避开正向口门布置的方式 由于正向口门的掩护条件相对较差 口门的朝向尽可能避开强浪向 港内岸壁布置避免形成反射面或造成多次反射 宜通过模型试验进行调整 当口门外天然水深较浅 进港航道的开挖相对较深时 航道边坡对入射波的折射作用将是明显的 模型试验及实践证明 折射作用改变了波浪在口门附近的能量分布 一般是能量向口门两侧扩散 而进入口门的波能相对减少 有利于改善港内的泊稳状况 对底质为粉细沙的海域 口门的位置应设在强浪破碎区以外 对底质为泥的海域 口门的位置宜设在高浓度含沙区