港航专业 专题报告 港口总平面布置
2013年山东实习专题报告
——港口总平面布置
引言：这次实习我们主要参观了日照港石臼港区和岚山港区，青岛港董家口港区、前湾港区和后海基地等。日照港湾阔水深、不冻不淤，陆域平坦开阔，自然条件得天独厚，地理区位独特优越，新亚欧大陆桥、在建山西中南部铁路通道两条铁路大动脉和日兰、沈海两条高速公路直入港区，连通港口与我国东中西部铁路、公路网，集疏运体系方便快捷，经济腹地辽阔富饶，特别适合建设20-30万吨级的大型深水泊位和大进大出的临港产业布局，是我国难得的天然深水良港。青岛港港内水域宽深，四季通航，港湾口小腹大。因其合理布局老港区、黄岛油港区、前湾新港区三大港区；科学规划从事集装箱、原油、铁矿石、煤炭、粮食等各类进出口货物的装卸、储存、中转、分拨等物流和国际国内客运的服务项目；设计成具有较高等级航道和大型深水泊位的港口，使得青岛港成为“世界有多大的船舶，青岛港就有多大的码头”。于是，我们总结：无论是跻身于中国服务业企业500强的日照港，还是作为中国第二个外贸亿吨吞吐大港的青岛港，其发展速度之快、取得成就之高，与这些港口选址的合理性和规划布置的科学性是休戚相关的。
摘要：港口总平面布置的合理与否将直接影响着该港的经济发展空间，乃至兴衰成败，因此，总平面布置是建设港口的一项至关重要环节。港口水域布置、港口防波堤及口门布置、港口水深及码头前沿高程的确定、码头岸线布置、港区陆域布置及作业区的划分和布置等组成了港口总平面布置的主要工作，港口总平面规划布置直接影响着港口建成之后的运营和未来的发展。
港口总平面布置应遵循以下原则：
总平面布置应符合我国的有关法规和政策。
码头总平面布置应考虑该水域的风、浪、流、地质等自然条
件的综合影响，满足船舶靠泊、离岸的作业要求。
按照深水深用的原则，合理利用海岸资源，并充分考虑近期
和远期建设统筹考虑，留有发展余地。
总体布置应注意与港区规划协调。在布置港区时，应考虑风
向及水流流向的影响。对大气环境污染较大的港区宜布置在
港口全年常风向的下风侧；对水环境污染较大的港区或危险
品港区宜布置在港口的下游，并与其它港区或码头保持一定
的安全距离。
总体布置应采用较先进装卸工艺、装卸机械的通用性，采用
效率高的机械，尽量减少船舶滞港时间，提高码头利用率。
作业区内部，应根据装卸工艺流程和所需的码头、库场、铁
路、道路及其他建、构筑物的数量与布置上的要求，按照以
近期为主、并考虑到发展的可能性合理布置。
港区陆域平面布置和竖向设计，应根据装卸工艺，港区自然
条件、安全、卫生、环保、防洪、拆迁、土石方工程量和合
理利用土地等因素合理确定，并应与城市规划和建港的外部
条件相协调。要节约用地，少拆迁。陆域前方应布置生产性
建、构筑物及必要的生产辅助建筑物。其后布置生产辅助建
筑物。生活区的布置应符合城镇规划的要求并宜接近作业
区。
港口总平面布置一般包括下列各项工作：港口水域布置，港口防波堤及口门布置，港口水深及码头前沿高程的确定，码头岸线布置，港区陆域布置及作业区的划分和布置等。
1、港口水域布置
1、港池
1）港池的形式有：
（1）顺岸式港池：顺岸码头前供船舶靠、离作业的水域。码头前沿港池宽度不应小于0.8倍设计船长，港池有效宽度不应
小于1.5倍设计船长。港池端部边线与码头线可布置30o～
50o的夹角。优点:是船舶靠离岸比较方便，港区后方易获
得所需的陆域面积，便于布置库场、铁路、道路及有关建
筑，装卸作业方便，与后方联系配合密切。缺点:是占用较
长的自然岸线，作业区分散，港口高度管理不便。在海港
若条件许可也可采用顺岸式，但岸线较顺直时，必须修筑
较长的防波堤。
（2）突堤式港池：突堤码头自岸边伸入水域中，突堤式码头之间的水域称为港池。优点:是占用自然岸线较短，布置紧
凑，作业区集中，便于管理. 缺点：是码头后方的陆域窄
狭，疏运系统布置不便，用防波堤作掩护的海港多用突堤
式布置。
（3）挖入式港池：是在沿岸陆域内开挖与河道（或海湖）相通的人工水域。优点：这种型式港区集中，管理调度方便，
还可获得一定的陆域面积，水域掩护条件好，自然岸线得
到充分利用。缺点：开挖土方工程量大。
2）港池的尺度
日照港采用的是突堤式港池设计方案，港池的长度应根据船位数及使用要求决定。港池长度一般不超过500~700米；港池的宽度与装卸方法、船舶出入港池及靠离码头的方法有关，一般要求不小于1.5倍设计船长。
2、港内制动水域、回旋水域及锚地
1）船舶制动水域
在口门内布置3~5倍设计船长的制动距离，制动段一般应布置在口门轴线的直线段上，对于直线段布置有困难的地方，布置在半径不小于3~4倍设计船长的曲线上。
2）船舶回旋水域
船舶回转水域设置在方便船舶靠离码头或进出港的地点。其水域可以和航行水域共用。回旋水域的尺度应考虑当地的风、浪、流等条件和港作拖船配备、定位标志等因素，按下表中建议的数值确定。
表一回旋水圆直径取值（L为设计船长）
适用范围回旋圆直径允许借码头或转头墩协助转头的水域 1.5L
有掩护水域，港作拖船条件较好，可借岸标定
位
2.0L
无掩护的开敞水域，或港作拖船条件差 2.5L
受水流影响较大的河口港：
回旋椭圆水域宽度（垂直水流方向）回旋椭圆水域长度（沿水流方向）1.5L~2.0L
2.5L~
3.0L
说明：船舶自行操作掉头，水域比较平稳、风力小于5级时，回旋圆直径一般较表中数值为大，常需3L，设置集装箱泊位时，对于未设首推进器的集装箱船其回旋直径可达6L。
3）锚地
在港外设置供船舶候潮、待泊、联检及避风使用的港外锚地；在港池内设置供船舶待泊或水上装卸作业使用的港内锚地。船舶在锚地的锚泊方式及其概略面积如下图：
图一锚泊方式及所需概略面积
选择锚地位置时：
（1）港外锚地边缘距航道边线不小于2~3倍船长；单锚或单浮筒系泊的港内锚地距航道边缘不应小于1倍船长，而双浮
筒系泊时不应小于2倍船宽；
（2）港外锚地水深不应小于船舶满载吃水的1.2倍，当波高超过2m时，尚应增加波浪富裕深度。港内锚地水深一般可
与码头前沿水深一样；
（3）锚地底质以软硬适度的亚沙土和亚粘土较好，其次是淤泥质沙土；
（4）应尽量避免在横流较大地区设置双浮筒锚地。
3、进港航道
1）航道轴线
航道轴线以提高船舶进出港口的安全性和方便程度为原则，满足良好的操船作业条件，航道选线时应注意以下几点：
（1）尽量选择直线，避免“S”形转向；当必须转弯时，转向角
控制在30度以内，转弯半径为（3~5）L，另外还应满足
转弯前调整船位的直线段为（2~4）L。若航道转弯超过
30度时，可加大转弯半径或减小航速或拖轮助航。
（2）为了防止船舶进入防波堤口门前发生事故，防波堤口门外的航道应在航道中心线的延长线上至少有4L的直线段
长度。
2）航道宽度
由航迹带宽度A、船舶间错船富裕间距b和克服岸吸作用的船舶与航道侧壁间富裕间距C确定航道宽度W，如下图：
图二航道有效宽度
4、港口水深
1）码头前沿水深
D=T+Z1+Z2+Z3+Z4
式中：D—— 码头前沿设计水深（m）；
T——设计船型满载吃水（m）；
Z1——龙骨下最小富裕深度（m）；
Z2——波浪富裕深度（m）；
Z3——船舶因配载不均匀而增加的尾吃水（m）；
Z4——备淤深度（m）。
2）航道设计水深
D=T+Z0+Z1+Z2+Z3+Z4
式中：D—— 航道设计水深（m）；
Z0—— 船舶航行时船体下沉增加的富裕深度（m）；
其余符号意义与确定码头前沿水深的式一致，但取值稍有不同。
2、防波堤及口门布置
1、防波堤布置的基本形式
由于日照港采用的是突堤式码头岸线布置的设计形式，故采用单突堤或双突堤的平面布置形式，施工简易而又满足港池内的泊稳条件。
2、防波堤及口门布置时满足下列要求：
1）防波堤轴线和口门布置必须满足船舶出入港口方便且安全。
2）布置防波堤应尽量防止或减少港口淤积及海岸冲刷，防止流冰堵塞港口。
3）防波堤所掩护的水域应有足够和适当的面积。
4）防波堤的布置要因地制宜，避免在水深过大的位置布设。
5）防波堤的布置形式因海岸天然形势而异。
6）口门方向应与进港航道相协调，航道中心线与强浪方向之间的夹角宜为30~60度。
7）口门应尽可能放在天然水深能满足进港船舶吃水要求的地方。泥沙运动激烈的地区，口门应放在常见大浪破碎带意外，以减少港口淤积。口门一般位于防波堤突出海中最远、水深最大的地方。8）口门应有足够宽度，以保证船舶安全进出港口，但也不能过大。
一般要求口门宽度为1.0~1.5倍船长。
9）口门数目多少与航行密度、港口性质等因素有关，一般设一个，有条件时设两个或两个以上。
10）布置堤头及堤轴线时，应注意波浪受防波堤反射的情况，既
要防止反射波进入港内，也要防止反射波与原始波在口门外相交。
11）防波堤轴线尽可能取直线，向海方向的平顺凸曲线，不宜过多采用折线。
3、码头岸线布置及主要尺寸的确定
1、码头岸线布置形式
1）顺岸码头岸线布置：这是一种最简单的布置形式，由于码头前沿线一般沿水流方向及地形等高线布置，对水流及泥砂冲
淤变化影响小，同时码头前沿线应不超出河流的治导线，以
免影响航道整治和改变航道内的水深。
2）突堤码头岸线布置：码头岸线垂直或与自然岸线成较大的角度（在45o～135o之间）的布置，码头岸线布置时还应注意尽
量减少或减弱港池内的环流，以减轻港池的淤积。因码头自
岸边伸入水中，码头之间的水面就成为港池。
3）挖入式港池码头岸线布置：这种形式目前国内外采用很广，它的优点是可以在较短的岸线范围内获得所需要的码头线长
度，有利于港口的布局、机械的合理使用、船舶装卸作业、
港口生产的指挥与管理等。
4）开敞式码头岸线布置等，码头布置在离岸较远的深水处，一般不设防波堤，所以又叫离岸式码头。
2、码头主要尺度的确定
1）码头泊位尺度
（1）码头泊位数的确定：泊位数目应根据年吞吐量、泊位货种和船型等因素确定。
（2）泊位尺度的确定
（a）单个泊位所占码头线长度L b：
L b=L+2d
式中：L——设计船长（m）；
d——富裕长度（m）按下表选取：
表二富裕宽度d的选取
L（m）＜
4041~8586~150151~200201~230＞
230
d（m）58~1012~1518~2022~2530
泊位宽度，即保持码头前水深不变的宽度，确定次宽度要考虑船舶系泊时可能产生的漂移量。吹开风，加之尼龙缆的变形以及
潮位变化均是导致船舶漂移的原因，一般泊位宽度取2倍船
宽。
（b）连续设置多泊位的端部泊位，其一侧相当于单个泊位。
由于相邻泊位允许交叉带缆和出现压缩现象，泊位长度
L b：
端部泊位 L b=L+1.5d
中间泊位 L b
=L+d
图三连续布置多泊位长度
（c）折角布置的泊位：突堤与顺岸相接的两个泊位成折角布置如下图。我国现有码头岸线折角θ有45°、70°和90°，
从使用上看以大于70°为好。直立式码头折角处的泊位长
度Lb：
Lb=ξL+0.5d
式中：ξ——船长系数
图四折角布置的泊位长度
3、码头前方作业地带宽度
码头前方作业地带的宽度主要受码头形式、装卸工艺、铁路、道路宽度、有无临时堆放货物要求等方面的影响，就前方设置门座起重机的码头而言，其前方作业地带宽度要求较高，一般为40~50米。
前方作业地带的横向坡度一般为0.5％~1.0％。前方仓库的后方有装卸站台而需要加大坡度时，其最大坡度不大于1.5％。
4、码头前沿高程
港口码头前沿高程与港口营运要求、当地水文和地形等因素有关。营运要求在大潮时不被淹没，便于作业、码头前后方高程衔接方便。码头使用过程中沉降较大时，应适当预留沉降量。
4、港区陆域布置和港口作业区的划分
1、港区陆域布置
1）港区陆域的布置
港区陆域包括生产区（装卸作业地带）、辅助区和生活区三部分。其中，装卸作业地带包括装卸运输机械及码头前沿作业地带，堆场及仓库。另外，合理布设港口铁路，道路，给、排水系统，港口供电及通讯系统，保证港区正常有序的运营。
库（场）主要尺度的确定：
（1）库（场）容量的确定
为确定库（场）所需的总面积，首先应计算港口所需的库场容量E，库场容量E按下式计算：
E=Q b K BK K r/T yK×t dc
式中：E——仓库（堆场）所需容量（t）；
Q b——年货运量（t或TEU）；
K BK ——仓库（堆场）不平衡系数；
K BK ——仓库（堆场）不平衡系数；；
K BK=H max/H
H max——月最大货物堆存天（t·d）；
H——月平均货物堆存吨·天（t·d）；
K r——货物最大入库（场）百分比；
T yK——库（场）年营运天（d），一般取350d ～360d；
t dc——货物（或集装箱）在库（场）的平均堆存期（d）。
注：对集装箱泊位还应计算拆装箱库容量，计
算方法同上，在计算时，货物的最大入库百分
比按拆装箱百分比计算。
（2）港口库场总面积A按下式确定：
A=E/ qK k （㎡）
式中：q——单位有效面积上存量（t/ ㎡）；
K k ——库（场）总面积利用率，为有效面积与总面积之比。
（3）集装箱堆场总面积A按下式确定：
A= E× Ag（㎡）
式中：E——集装箱堆场所需容量（TEU数量）；
Ag——每一换算箱占地面积（㎡ /TEU）。
注：该值取决于堆场工艺面平布置，所选用的搬
运、堆垛机械类型，进出道路的要求和最大堆放层
数。
煤炭矿石及其他大宗散货库（场）面积应根据年吞吐量，
货物特性，机械类型和工艺布置等因素计算确定。
（4）库（场）布置及长、宽、高的确定：
在计算库（场）总面积A后，即可根据具体情况在平面图上进行布置，确定其长度和宽度，通常前方仓库的布置按一个仓库（货场）正对着一个船位考虑，这样，一个库（场）的长度应为：
ｌ=（Ｌm+d）＋a
式中：Ｌ——设计标准船型长（m）；
d——船位间距（m）；
a——库（场）间距（m）；
仓库的宽度：一般根据存放货物吨位所占取得面积可取：12ｍ；
15ｍ；18ｍ；24ｍ；30ｍ；36ｍ等。
仓库的高度：一般6ｍ为好。
库（场）间距a应根据流动机械通行条件和防火要求安全距离等确定，一般取15m～30m。
2）港区陆域布置的主要任务
合理确定各部分建筑物设施的平面尺度和相互位置，以满足日益增长的装卸运输任务。
图五装卸作业地带
2、港口作业区的划分和布置
影响作业区的因素有：货种、吞吐量、货物流向、装卸特点、地质、地形等自然因素，但一般可按下列要求进行作业区划分和布置：
1）应考虑风向及水流流向。
2）作业区内部应根据装卸工艺流程和库场、道路等其他构筑物的数量和要求，并适当考虑发展的可能性进布置。
3）作业区中的建筑物、构筑物的布置力求紧凑，但应符合规范要求。
4）散货作业区（如煤、矿等）应设在离城市较远处，当地常风向的下风向位置。
5）件杂货作业区设在城市沿岸，中转货物作业区设在离城市较远的岸线上。
6）石油作业区应布置在其他作业区的最下游，下风向位置。
结语：港口总平面布置是一项较为复杂的综合性工作，是港口设计规划的一项重要内容。正式因为日照港石臼、岚山港区，青岛港董家口港区、前湾港区和后海基地等布置得合理和科学，促进了港口的基本建设，保证港口建成之后顺利的运营、快速的发展，给予了广阔的发展空间，才成就了跻身于中国服务业企业500强的日照港和实现了号称中国第二个外贸亿吨吞吐大港的青岛港！