关于港口水域航道合理规划设计探究

关于港口水域航道合理规划设计探究

发表时间：2018-04-02T11:57:21.723Z 来源：《红地产》2017年7月作者：郑斌[导读] 随着经济贸易的快速发展，我国航运事业持续繁荣，航运能力也显著提升。

1 港口水域航道合理规划设计基本原则

港口水域航道规划、设计需要遵循如下基本原则：一是船舶通行安全原则。安全性是港口水域航道规划、设计需要遵循的首要原则，只有确保规划、设计的海域港口当最大船舶通过时不搁浅、不碰壁，才能保证船舶通行安全，适应未来港口建设、发展要求；二是要对港口水域航道进行网络化设置。在航道布置时，尽可能采用直接进港的直线布置方式，充分结合不同航道船舶的通行运输需求及港口建设、规划需求，对航道进行适当调整；三是为了充分满足水域航道港口吞吐要求，要结合航道实际运输情况，在必要航道规划指标中适当加以拓宽，从而增大水域航道的交通量和提高港口的吞吐量；四是在对港口水域航道进行总体规划、设计时，应该充分考虑航道港口附近的生态环境，保证航道与周边自然和社会环境相协调；五是在满足安全性与高效性和环保性要求前提下，要尽可能通过可行性分析，减少设计施工费用。

2 港口通行路线的布局设计

因航道数量多，其自然环境各不相同，不同航道的作用由其地理位置、运行路线上资源和发展程度、经济发展状况和运输网发展状况决定。把航道分为三个标准，高规格的、区域的以及其他航道。安全和经济是选择航线的两个首要条件，还要照顾工程量和动工时长对海上运输造成的其他影响。必须遵守下列要求：1）对航线设计时必须依照其地质情况。重要的两点是水纹和地质，还需综合地考察和了解该航线范围的水深、水文气象并对其进行分析，也要依照港口总的设计、地形条件，最大可能选取可以利用自然水流的区域规划航道。2）设计运行路线轴线的重点。为确保船只可以安全出入，并且确保为船只创造充裕的工作条件，规划航道轴线时，必须满足到以下要求：航道轴线的设计时要当最大可能的确保平滑，尽量减少 S 形路线；若航道不得不改变方向，就必须掌控转向角度，通常必须保证转向角度≤ 30°。若由于客观情况不能确保转向角度≤ 30°，就必须合理地扩大转向半径，以便降低应力作用；航道规划中必须尽可能降低转向概率，若不得不多次进行改变方向时，就要依照船只的体积、船只的性能和运行路线的宽窄等要素，尽可能减少改变方向的角度，还要确保达到船只改变方向后变动船体方向对航道的宽度的要求；在规划门口线路时，必须防止波及堤坝，应该确保直线型的布局方法，若受客观条件限制不得不改变方向，就必须确保路线直线的长度可以达到两次改变方向要求的直线距离；为了减少如果航道轴线和桥梁，灯塔和观测地点等不动设施距离很近，在风的速度和水流的速度影响之下，会不同程度地影响其他建筑周遭的流场，同时也有损航道上原有的风速和水速，会造成路过的船只偏离航道等状况发生，必须要把控航道边缘与不动建筑设施之间的直线长度，一般航道边缘与不动建筑设施之间的距离必须﹥ 3.5 倍不动设施的宽度。3）更多地考虑客观自然条件对航线的作用。要依照当地的客观的水文和地质情况合理的选取航道的线路布局地点，还要照顾到客观的自然情况对船只运输造成的作用，全面考虑各种因素。还必须考虑下列情况：所选择的航道轴线必须可以确保绕过大风的影响，避开与太急的水流出现相互冲撞的情况；体型庞大的船只在惯性的作用下产生的位置偏移也很大，因此航线的选取还必须减少和水流速度≥ 1km 的河道出现相互交叉的情况；必须更全面的照顾到该地点的客观现实条件去设计防波堤口的角度，一般和航线的交角度数≤ 30°是最合适的。4）河流本身对航线也会产生作用。必须依照所在地点的客观自然情况对河流出口处的航道完成选取，在可以保证航道水深的前提下确保船只可以方便进行转向、通行等工作。在河流入口的上游地点进行选取时，必须确保在无损河流原有力度、水速的情况下，顺着河流主要流向沿河完成航线布局，确保航道的方向和原本的河流方向在一条线上，可以避开河流对船只本体产生的冲击作用。在这基础上最大限度地确保航道上没有过多的设备，最大可能地简化设施架构，同时对不同的设施安装导航设备并表明其所起的作用，最大可能地为船只出入创造便利。

3 航道宽度

航道的宽度指的是设计低水位或乘潮水位时航槽断面设计水深处两底边线之间的宽度。在进行航道宽度的设计与规划时，需要考虑以下几个问题：1）航迹带宽度。当船舶在水面上航行时，水面的风速、水流的速度都会对航行产生一定的影响，而且其很难与航道保持平行。即使是在不受到风速和水流因素的影响下，螺旋桨自身也会产生一定的致偏作用，导致船舶会产生向左或者向右的偏转。因此在船舶的运行过程中，我们需要通过不停的操纵船舵来维持航向的平衡，所以当船舶航行的线路体现在导航仪器上时，出现的是蛇形的路线。基于此，在进行航迹带宽度的设计时，一般应当确保其处在 2.0B~4.5B 的范围内。2）船舶之间的富裕宽度。在船舶行驶的过程中，遇到对面的船舶需要进行错船，为了避免船舶之间发生船吸现象，要充分考虑船舶之间的富裕距离。通常，船舶之间的作用力主要由船舶的横向作用力和回转力矩。横向作用力会随着船舶体积的大小、位置的不同和水面作用力的方向而产生变化，当两个船舶之间发生吸引力作用时，船舶在横向移动方面的抵抗力较大，如果两个船舶的航向一致、速度均衡的情况下，其产生的移动力作用很小，回转力矩也较小。当两个船舶的内侧回转力矩形成一定的比例，将会在回转力矩的作用下吸引两个船体互相靠近。3）船舶与航道底边的间距。在进行航道的开挖过程中，航槽内部和外部的水深会形成一定的压力对于航槽壁产生一定的影响，如果船舶在这种压力条件下航行，很容易因为航道岸边的吸收作用而对船舶产生影响，造成船舶的搁浅，所以必须要确保船舶与航道底边的槽壁之间保留一定的距离。岸吸作用的特点主要体现在：①越靠近航道底边的槽壁边缘的作用力越大，越难掌握船舶的航向；②水道宽度越窄的航道，岸吸的作用越强烈；③船舶的航行速度越高，岸吸作用越明显；④航道的水深越深，岸吸作用越明显；⑤船舶的体积越大，其形成的岸吸作用越强烈。一般的单项航道宽度应当不小于 5 倍的船舶宽度，双向航道宽度应当满足不小于 8 倍船舶宽度的条件。该地段的船舶在弯曲地段进行航行时，船舶会产生一定的转向移动作用力，而且需要以较快的速度通过弯道，所以该航道规划对于航道宽度的要求更高。需要根据船体的宽度与航道进行加宽。

总结：港口水域航道设计要遵循安全性、经济性与合理性原则进行总体规划、设计，重点通过航道选线、确定航道宽度及水深等，才能制定完善的规划设计方案。这样才可以，缓解港口水域航道交通压力，使船舶和港口规模日益扩大，不断满足未来港口航道建设和发展需求。

参考文献：

[1] 罗红苗 . 港口水域航道合理规划设计研究 [J]. 珠江水运 ,2014(12).

[2] 孙腾达 , 杨萌 , 雄振南 . 利用环境压力模型确定航道的宽度 [J]. 集美大学学报 ( 自然科学版 ),2003(2).

[3] 秦峰 . 港口的水域航道规划设计与安全评价研究 [J]. 科技创新导报 ,2015(7).