盐城港滨海港区30万吨级航道方案研究

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参考文献 [1] 王广德,田双珠,王笑难等.码头检测、评估的现状与发
展[J].水道港口,2002,(04). [2] 曹建明,崔步红,王笑难等.高桩码头检测评估内容的探
讨[J].水道港口,2002,(02).
(上接第 165 页) (1)方案一内航段较短,受横流影响的时间较短(约
0.5h)。方案二、三内航段较长,受横流影响的时间也较长 (约 1.5h)。一般来说,受横流影响的航道越长,航行时间 越长,船舶偏出航道的概率越大。
第5期
陈国玉等:青岛某重力式码头的变形检测与安全评估
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3.码头结构安全性及使用性评估结果
(1)评估结果 综合码头结构各项复核验算结果和安全性评估分级标 准,码头结构的安全性评估等级及处理建议见表 7。
表 7 码头结构安全性等级和处理要求
验算项目
评估部位
安全性等级
处理建议
胸墙底
A
抗倾稳定性
盖板底
滨海港海域无外来泥沙,水体泥沙主要源自浅水区岸滩 冲刷。水体含沙量呈近岸较高,向深水区明显降低的分布特 征。其中-10m 以浅的近岸区含沙量可达 1.0kg/m3 以上, -15m 海域的含沙量减至 0.5kg/m3,-20m 以深海域的含沙 量则不足 0.1kg/m3。30 万吨级航道区域的水体含沙量显著 小于近岸浅水区,大风浪作用期间含沙量场分布的上述特征 更为明显。
(2)分析船舶抵达转向点时机 方案一:船舶抵达转向点(A2 点)的时机应在高潮后 1h 至高潮后 3.5h(总时长约 2.5h)。 方案二、方案三:船舶到达转向点的时机为高潮后 2h 至高潮后 2.5h(总时长约 0.5h)。 船舶进出港,一般情况下,可以较为准确地把握到达转 向点的时机。若遇特殊情况,船舶无法准确的把握到达转向 点的时机,方案一时机较长,转向后进入横流影响较大的内 航段,仍可控制在横流小于 1.5 节的时段通航。而方案二、 三时机较短,则可能错过最有利的横流小于 1.5 节的时段, 而造成船舶偏出航道。 (3)由于横流影响较大的内航段通航时机的长短不同, 时机较长的方案一,可以选择横流最缓的时机通航。而方案 二、三则选择余地较小,整个内航段,将会遭遇横流接近 1.5 节的状况。操纵难度比方案一相对较大。 (4)方案二、方案三总体来看相差不大。内航段与涨、 落流的夹角方案二略大于方案三,方案三横流的影响略小于 方案二,操纵上没有明显的差异。 4.比选结论 综合经济技术指标及船舶操纵,方案一优于方案二、三。
( 2 ) 方 案 一 A1-A2 段 航 道 沿 程 的 最 大 横 流 为 1.1~1.3m/s,A2-A3 最大横流为 0.9~1.2m/s,方案二 B1-B3 段航道沿程的最大横流为 1.1~1.5m/s,B3-B4 最 大横流为 0.6~0.8m/s,方案三 C1-C2 段航道沿程的最大横 流为 1.1~1.5m/s,C2-C2 最大横流为 0.9~1.0m/s,C3-C4 最大横流为 0.6~0.8m/s,各方案横流大于 1.0m/s 持续时 间为 3~4h,主要出现在高潮位期间。
一、建设自然条件分析[1] 1.风况 根据六合庄海洋站 2000~2006 年共七年每日 24 次风 速、风向实测资料统计:该区常风为 SE 向,次常风为 N 向, 出现频率分别为 8.97%,8.30%,强风向为 NE 向,该向≥ 7 级风出现频率为 0.27%。2005~2009 年间,对滨海产生 直接影响的台风共 7 个。据 1951~2009 年资料统计,共出 现区域性寒潮 248 次,年平均 4.2 次。 2.波浪 该区常浪向为 ENE 向,次常浪向为 NE 向,出现频率分 别为 12.85%,11.17%,强浪向为 NE 向,该向 H4%≥1.3m 的波高出现频率为 0.95%,H4%≥1.6m 的波高出现频率为 0.25%。 3.海流 滨海港海域潮流受南黄海北部旋转潮波控制,由于距无 潮点较近,近岸与深水区的潮流运动明显不同。-15m 以浅 海域往复流特征明显,流向受岸线地形影响显著,且流速较 大;-15~-20m 海域为往复流向旋转流过渡区域,-20m 以 深则以旋转流为主。拟建 30 万吨航道海域的潮流动力弱于 近岸,且越向深水区潮流流速越小。 4.泥沙
(1)工程区海域潮流流向与各方案航道轴线普遍存在一 定夹角。从各方案对比来看:由口门向外 6km 区段方案一、 二 航 道 与 主 流 向 夹 角 均 较 大 , 为 80~85 ° , 方 案 三 为 70~75°;口门向外 6km 至 13km 区段流速较大,方案一、 二、三与主流向的夹角分别,45°、85°和 55°;13km 以外三方案航道与主流向的夹角分别为 45°、30°和 30°。
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本航道方案自远景预留发展区港池起,从航道起点沿方 位角为 247~67°前行 20km 后,航道轴线向北偏转 54°, 航道轴线方位角调整为 194~14°,再前行 7.8km 后,航道 轴线向北偏转 11°,航道轴线方位角调整为 357~177°, 延至水深-24.0m 处,航道全长 60.7km。
标等对工程航道方案进行研究比选并给出推荐方案。
关键词:航道选线;30ຫໍສະໝຸດ 万吨级;船舶操纵模拟;横流中图分类号:U644.4
文献标识码:A
文章编号:1006-7973(2017)05-0164-03
江苏滨海港位于苏北废黄河三角洲海岸,拟建港区岸线 向海凸出,是江苏沿海深水区距岸最近的地段;并且-15m 以深水域海床稳定,没有浅滩阻隔,深水直通外海,具有开 发深水港的良好前景。滨海港区水深条件好,岸线资源充裕, 海床平稳,陆域开阔,土地广袤,内河与公路运输便捷,是 江苏省内不可多得的适宜建设大型综合性港口以及电厂、煤 化工、石油化工等临港产业的理想之选。建设 30 万吨级航 道是港口基础设施的重要组成部分,是港区可以接卸 30 万 吨级大型船舶的先决条件,是港区实现港口功能最大化的重 要保障。
第 17 卷 第 5 期 2017 年 5 月
中国水运 China Water Transport
Vol.17 May
No.5 2017
盐城港滨海港区 30 万吨级航道方案研究
陈玺文,刘玉倩
(中交第一航务工程勘察设计院有限公司,天津 300200)
摘 要:通过工程区域的建设自然条件分析、潮流及泥沙回淤数学模型试验、船舶操纵模拟试验、主要经济技术指
A3 B3 C4
方方方
方方方 方方方
C3 B3
N
C2 A2
B2
A1
滨滨滨
0
10km
20km
图 1 总平面布置方案图 三、潮流及泥沙回淤数学模型试验
为深入认识拟建 30 万吨级航道海域动力泥沙环境和航 道开挖后的泥沙淤积问题,科学合理选择航道建设方案,进 行了相关潮流及泥沙回淤数学模型试验[2]。实验结论如下:
(3)30 万吨级航道开挖后的泥沙淤积以悬沙落淤为主, 各方案淤积强度相对较大的主要在-15~17m 区段,年平均淤 积强度 1.2~1.5m/a,-20m 以深区段的年平均淤积强度小 于 0.3m/a,航道沿程年淤积量约为总开挖量的 10%左右。 以航道底宽 385m、底标高-24m 计算,正常天气条件下各 方案航道年淤积量约 1,400 万 m3。
本着符合盐城港滨海港区总体规划、保障航行安全、满 足使用要求、与港区长远规划及拟建项目相协调的原则进行 设计,本文提出了三个总平面布置方案。
1.总平面布置方案一 本航道方案自远景预留发展区港池起,从航道起点沿方 位角为 229~49°前行 4.8km 后,航道轴线向北偏转 35°, 航道轴线方位角调整为 194~14°,延至水深-24.0m 处, 航道全长 50.0km。 2.总平面布置方案二 本航道方案自远景预留发展区港池起,从航道起点沿方位 角为 229~49°前行 21.3km 后,航道轴线向北偏转 52°, 航道轴线方位角调整为 357~177°,延至水深-24.0m 处, 航道全长 54.5km。 3.总平面布置方案三
5.航道稳定性 滨海港海域废黄河三角洲沉积的底界和海床侵蚀下限均 在-15m 左右。经一个多世纪的侵蚀,该海域完整的水下三 角洲已不复存在,海岸动态仅为-15m 以浅水下岸坡的侵蚀 内移,-15m 以深的海床平缓稳定。在既有滨海港 10 万吨级 港域基础上实施 30 万吨级航道开发的工程区域主要是在 -15m 以深海域,海床物质为黄河入海以前的海相沉积,开 挖土层为海相沉积的淤泥和淤泥质粘土。滨海港 30 万吨级 航道的海床稳定,航道可挖性良好。 二、总平面布置
A
主体结构底
A
不必采取措施 不必采取措施 不必采取措施
胸墙底
A
不必采取措施
盖板底
A
抗滑稳定性
主体结构底
A
不必采取措施 不必采取措施
基床底
A
不必采取措施
基床及地基承载力
基床 地基
A
不必采取措施
A
不必采取措施
前墙
A
不必采取措施
沉箱构件承载力
前舱底板
A
不必采取措施
四、结论
根据目前码头荷载及工作使用状况,经现场检测及复核 计算,结论如下:
港池口门
高潮后 1.5~4h
五、方案比选
高潮后 3.5~4h
高潮后 3.5~4h
船舶操纵模拟试验结果表明,三个方案,30 万吨级原油 船均能在限制条件下安全进出。
1.外航段 方案二、方案三航道轴线方向与涨、落流夹角比方案一 夹角相对较小,横流相对较小。但外航段船舶航速相对较高, 横流的影响也相对较小,优势不明显。 2.外航段与内航段转向角度 方案一 35°,方案二 52°,方案三 53°。方案一转向 角度较小,操纵相对容易。但各方案转弯半径均较大,转向 处切角较大,船舶转向均能安全完成。 3.内航段 内航段为控制横流的关键航段。 各方案受横流影响较大的内航段长度:方案一,2.6 海里; 方案二,11.5 海里;方案三,10.9 海里。(下转第 185 页)
(1)码头结构整体变形与变位:
a.码头前沿均向海测发生位移,位移量在 4.1~45.3mm 之间;
b.码头主体结构沉降量在 8.6~18.6mm 之间,由于 393#~394#系缆墩之间沉箱不均匀沉降,导致上部胸墙结间 互相错位、开裂;面层沉降量在 1.1~61.7mm 之间,不均 匀沉降量大,导致面层开裂;
方案三 高潮前 0.5~1h 高潮后 2~2.5h 高潮后 3.5~4h
表 2 各航道方案进港时间表(航速 10 节)
位置
方案一
对应时刻 方案二
方案三
航道起点
高潮前 1.5h~高潮后 1h 高潮时~高潮后 0.5h 高潮时~高潮后 0.5h
内、外航段转向点
高潮后 1h~3.5h
高潮后 2~2.5h
高潮后 2~2.5h
试验采用计算机仿真手段模拟港口的风、浪、流等自然 条件,以及船舶、航道、导助航设施、规划码头和陆域背景 等实物,考虑了主要风流组合对航道船舶操纵的影响,采用 了接近于极限值的风流条件。经过模拟操纵试验,得出以下 主要结论:
(1)本工程各方案,外航段轴线与涨、落潮主流向的夹 角较小,内航段夹角较大(接近垂直),潮流控制的关键段即 为转向点及转向点后的内航段。由于航道较长,为控制缓流 时段通过内航段,外航段急流时段通航将不可避免。
(2)各方案外航段轴线与涨、落潮主流向的夹角较小, 航速 8~10 节,急流时段,风流压差均小于 14°,385m 的 航道宽度,30 万吨级原油船满载进港,航道航行能够安全完 成。
(3)各方案内航段轴线与涨、落潮主流向的夹角较大(接 近垂直),按确定的进港时机通过,横流一般不超过 1.5 节, 30 万吨级原油船满载进港,能够安全通航,并实施逐步降速。
收稿日期:2017-03-20 作者简介:陈玺文(1985-),男,中交第一航务工程勘察设计院有限公司工程师,主要从事港口与航道工程总平面设计
工作。 刘玉倩(1984-),女,河北衡水人,硕士,中交第一航务工程勘察设计院有限公司工程师,主要从事港口及 航道总体设计工作。
第5期
陈玺文等:盐城港滨海港区 30 万吨级航道方案研究
c.码头垂直度较好,满足要求。 (2)75#泊位安全性评估综合评定为 A 级,水工建筑物 整体完好,发生一定量的沉降及位移,但变形和变位在允许 范围内,使用性评估等级为 B 级。 (3)建议建立码头的变形控制网,定期进行垂直位移和 水平位移观测,动态掌握码头结构的安全; (4)根据码头运行状态、工程现状,结合运行需要,定 期进行检测与评估。
四、船舶操纵模拟试验
根据潮流及泥沙回淤数学模型试验结论可知,本工程外 段航道与潮流夹角相对较小,且外段航道船舶航速较高,总 体的风流压差偏小,即使是急流时段横流一般均较小。而内 段航道,流向与航道接近垂直,横流影响较大。当横流超过
0.75m/s 时,对船舶操纵将产生不利影响。因此本工程提出 限制横流条件 0.75m/s,并进行了船舶模拟操纵试验[3]。
(4)进港时机 各航道方案总体横流限制条件为 1.5 节及以下。
表 1 各航道方案进港时间表(航速 8 节)
位置
航道起点 内、外航段转向点
港池口门
方案一 高潮前 2h~高潮后 0.5h
高潮后 1h~3.5h 高潮后 1.5~4h
对应时刻 方案二
高潮前 0.5~1h 高潮后 2~2.5h 高潮后 3.5~4h
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