港口规划与布置5 水域布置

四、海港航道水深
D=设计船型吃水 T + 适当的富裕量（ΔZ）
1.海港码头
D T Z0 Z1 Z2 Z3 Z4
Z0——船舶航行时船体下沉增加的富裕水深
Z1——龙骨富裕，与水底土质有关，淤泥0.2m，松砂0.3m，
夹砂块状土和密砂0.4m，岩石0.6m
Z2——波浪富裕， Z2=KH4%-Z1，K是系数，顺浪0.3，横浪0.5； H4%为码头前允许停泊的波高，波列累积频率为4%的的波高， 当Z20时，取Z2=0；
注:①当潮位受气象影响季节性变化较大时，对所选用的乘潮水位，应核算 低水位月份的航道通过能力及其对港口正常营运的影响; ②乘潮水位的统计，应有一年以上的实测潮位资料。 每潮次船舶乘潮进出港所需的持续时间可按下式确定:
式中：tS——每潮次船舶乘潮进出港所需的持续时间(h）; Kt——时间富裕系数，取1.1一1.3； tI——每潮次船舶通过航道的持续时间(h)，其中包括船舶间追踪航行的间隔时间; t2——艘船舶在港内转头的时间(h); t3——艘船舶靠离码头的时间(h）。
2、减少船舶操纵困难所要求的富裕水深
• 一、船舶航行或停泊不致触底所需的富裕水深：水深误差和因船 舶运动吃水增加。
• 1、水深误差及水中障碍： • 1）水位变化：实际水位与测量水位间有差异，可能来自潮高测
验或预报误差 • 2）海图、水深图测量误差：浅海测探仪精度一般为：±（0.05＋
水深／250） • 3）船舶抛锚引起的富裕量：船舶在航行中遇到紧急停船，在倒
单向W=5B， 双向W=8B。
船舶与航道底边的富裕间距C按表中规定取值
第五章 港口水域布置——航道、锚地
⑶航道转弯 航道转弯是不可避免的。船舶在航道弯曲段航行，由于船舶在转向 时的漂动和必须以投影宽度通过弯道，要求的宽度比电线段大。需要加
宽的数值与转向角φ和转弯半径R 有关。 航道转弯半径R 和加宽方式应根据转向角φ和设计船长确定。 当10°＜φ≤30 °，R=（3～5）L
• 导流堤：以束水导流、维持航道和口门水深为主要功能 的水工建筑物。
• 外堤除按功能分类外，也常按其所在位置，特别 是按其与岸边的相对位置分为突堤和岛堤。
• 突堤是一端与岸连接，一端伸人海 • 中的外堤。 • 岛堤是两端均不与 • 岸相连接的外堤。
第五章 港口水域布置——港口水深
§5.1 港口水深
车的同时抛左右锚使船急速停止，这时锚相当于航道上的障碍物， 因此必须有不让锚破坏自己船底的富裕水深
第五章 港口水域布置——港口水域
• 2、船舶运动时吃水增加： • 1）航行时船体下沉：船舶在浅水中航行时发生船体下沉
和纵倾变化 • 2)船舶在波浪中航行时的下沉：船舶在波浪中航行时，随
波高、波周期、波向、船舶吨级和水深不同将产生不同程 度的纵倾、横摇、和升沉三种垂直运动
⑶单向或双向航道的选择，应根据船舶航行密度、进出港船型比例 、乘潮条件、航道长度、助航设施和交通管理等因素，经技术经济论证 确定。
第五章 港口水域布置——航道、锚地
2.航道轴线布置考虑的因素 ⑴风的影响：布置航道轴线时应充分考虑风的影响； ⑵水深的影响：浅水中航行，舵向灵敏底低； ⑶岸边的影响：沿岸边航行，船有向岸偏向的趋势； 3.进行航道布置时应遵循以下原则 ⑴避免船体受较大的横风作用； ⑵航道应尽量顺直，避免避免多次转向（“S”形布置）。当受地形、 地质条件限制必需多次转向时，宜采取减小转向角、加长两次转向间距、加 大回旋半径或适当加宽航道等措施，使其达到设计要求。 ⑶在防波堤口门外应设不小于掣动距离的直线段； ⑷充分考虑泥沙运动情况，避免严重的航道淤积； ⑸对有冰冻的港口，航道选线应注意排冰条件和冰凌对船舶航行的影响。 （6）航道轴线宜尽量避免与大于1kn横流正交； （1kn＝1.852km/h=0.514m/s）
3）富裕深度的确定 ⑴龙骨下最小富裕深度
⑵其他富裕深度，应考虑下列因素取值: ①波浪富裕深度，是因波浪作用导致船舶下沉量的富裕深度。对波浪较大的 河口、库区、胡区和水域开阔的港口的波浪推算，按现行行业标准《内河航道与 港口水文规范》（TJ214)执行； ②散货船和油轮码头，因船舶配载不均应增加尾吃水，其值取0.10～0.15m； ③码头前沿可能发生回淤时增加备淤的富裕水深。备淤富裕深度根据回淤强 度、维护挖泥间隔期及挖泥设备性能确定，其值不小于0.2m。 ④潮汐影响明显的感潮河段，码头前沿设计水深的确定应符合现行行业标准 《海港总平而设计规范》(JTJ 211)的有关规定。
• 港外锚地：供船舶候潮、待泊、联检及避
风使用；
• 港内锚地：供待泊或水上装卸作业使用。
第三节锚地与回旋水域
第五章 港口水域布置——航道、锚地
1.锚地规模 锚地的规模可根据排队论的理论和数学模拟的方法推算。对新建 港口的锚地，其锚位数可根据港口的重要性，按在港船舶保证率90%— —95%相应推算锚位数;对扩建的港口，可近似地将扩建部分视为新建 港口推算锚位数。 2.锚地位置 应选在靠近港口、天然水深适宜、海底平坦、锚抓力好、水域开 阔、风、浪和水流较小，便于船舶进出航道，并远离礁石、浅滩以及 具有良好定位条件的水域。必要时应进行扫海测量及底质取样等工作。 锚地位置的选择应符合下列规定。 ⑴锚地的边缘距航道边线的安全距离:港外锚地不应小于2--3倍设 计船长;港内锚地采用单锚或单浮筒系泊时不应小于1 倍设计船长，采 用双浮筒系泊时不应小于2倍设计船宽。
第五章 港口水域布置——航道、锚地
4.航道宽度 航道有效宽度由航迹带宽度、船舶间富裕宽度和船舶与航道底边间 的富裕宽度组成。 ⑴单船航迹带宽度 船在水中航行受到各种因素的影响，不可能直线运行，总有一些偏 向，称为“蛇形运动”。船舶为了克服风、流的影响保持航向，常使船
舶实际航向与真航向保持一风流压偏角γ。船舶以风、流压偏角在导航
航行水位的确定是港口工程界极为关注的问题，通常可根据港口的船 流密度确定每天需要的航行时间，再从潮位历时曲线上确定航行水位—— 乘潮水位。
第五章 港口水域布置——港口水深
影响富裕水深的构成因素
第五章 港口水域布置——港口水域
确定富裕水深大小所考虑的条件可区分为两类： 1、船舶航行或停泊不致触底所需的富裕水深
第五章 港口水域布置——港口水深
乘潮水位是指船舶乘潮进出港口的某一潮位，并以该潮位作为航道和不包 括码头前沿水域、锚地的港内水域的设计通航水位。乘潮水位应根据需要乘潮 的船舶航行密度，港口所在地区的潮汐特征和疏浚工程量等因素，经技术经济 论证确定。
乘潮水位应根据每潮次船舶乘潮进出港所需的持续时间，选取每一个潮峰 上与此延时相当的水位，按现行行业标准《海港水文规范》的有关规定进行统 计，可取乘潮累积频率93%一95%的水位。
宜采用切角法加宽；当水域狭窄，切 角困难时，经论证可采用折线切割法 加宽;
当φ＞30 °，R=（5～10）L，
可采用折线切割法加宽。
航道转弯段加宽示意 （a）切角法;(b)切割法 n一航道转弯处采用折线切割法 加宽的等分折线段数
第五章 港口水域布置——航道、锚地
5.单双向航道的选取依据 单双自航道的选聚根据港口营运的繁忙程度和航道长度LK而定。 此外还与航速有关。 图 LK0.5t ——船在航道内不相会，单向航道。 LK≥0.5t ——船在航道内必相会，双向航道。 t ——最忙时一个方向航行船舶的时间间隔。 由于t的随机性，单向航道常出现船等道的现象。 6.航道水深 分通航水深和设计水深，应分别按下列公式计算：
中线左右摆动前进所占用的水域宽度称为航迹带宽度。
航道有效宽度
船船航行的S形路线
船舶真航向与 风流压偏角
第五章 港口水域布置——航道、锚地
式中： n——船舶漂移倍数
γ——风、流压偏角(。)；
⑵航道宽度W W 取值除了A外，两侧还留有实C，双向航道两道间留有安全距离 b取一倍船宽。
比较标准的航道宽度为：
港口水深应该既能满足使用要求而又不过大，也就是要确定一个合理 的富裕水深。 这里只介绍航行水深 h
h kT Z0 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5
停泊水域水底高程=设计低水位-泊位水深 航行水域水底高程=航行水位-航行水深
其中Z0是船舶航行时船体下沉增加的富裕水深， 与船舶的大小和航行速度有关。其它富裕的意义同 前，但注意有的富裕量取值不一样。
第五章 港口水域布置——港口水深
确定乘潮水位——保证船舶安全进出港口；尽量减少投资。
例：我国北方某港口，航道长3.5km，每天平均有一艘船进港，设计 中航行水位取用4小时的潮位3.09m。
实际上，设船舶航速4节，在航道内的航行时间为
T=3.5/1.852/4=0.47(h)
平均每天只有一出一进，间隔0.5h，则每天总的航行时间为
第五章 港口水域布置
5.1 港口水深 5.2 港内水域 5.3 港口航道、锚地 5.4 港内泊稳标准及波况估算 5.5 防波堤布置 5.6防沙、导流堤 5.7港口导航
港口水域是指在港界范围所包含的全部水域面第积五。章 港口水域布置——港口水域
港口水域包括：船舶进出港的航道、转头水域、制动水域，过驳水转水 作业和停泊的锚地水域以及港池、码头前水域等。各水域应根据具体情 况组合设置，必要时可单独设置。
港外水域
港内水域
• 外堤是防波堤、防沙堤、导流堤的总称。
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防波堤；防御外海波浪侵袭港池、码头前等水域为
主要功能的水工建筑物，其所围成的水域水面平稳、水
深足够，使船舶能安全进行装卸作业、停泊和进出港口。
有时也兼防泥沙、水流及冰凌等对港口的侵袭。
• 防沙堤：以防止或减少泥沙侵入港口或航道为主要功能 的水工建筑物；
备的性能确定，不小于0.4m
第四章 码头及码头平面设计——码头泊位尺度
龙骨下最小富裕深度Z1
在可行性研究或方案阶段，当自然资料不足时，码头前沿设计水深 可按下式估算: