港口规划与布置课程设计(海港)

一、设计基本资料
（一）、水文资料:
设计高水位：+5.86m
设计低水位+2.62m
极端高水位+6.04m
极端低水位－0.08m
本港潮型属不规则半日潮型。

一天出现两次高潮和两次低潮，有日不等现象。

湛江港是华南沿海海潮差较大的港口，受地形的影响，潮差自湾外向湾内增大。

平均高潮位3.20m，低潮位1.33m；历史最高水位7.09m，最低水平-0.27m，平均海面2.2m。

最大潮差5.13m，平均潮差2.41m。

经水文学计算，该工程水域处设计高水位为+5.86m，设计低水位+2.62m;极端高水位+6.04m，极端低水位－0.08m。

潮流：基本依水道方向流动，为往复流。

落潮流速大于涨潮流速。

湾口附近流速最强，涨潮流速为3节，落潮流速为3.8节。

波浪：掩护良好，故风浪不大。

湾外则为开敞海区，受波浪影响较大，全年以风浪为主，年风浪频率达90%，涌浪为23%。

港内一般波高0.3m，最高0.8m，台风时浪高一般不超过1m。

外海岛口外航道附近海面涌浪很大，逢6级东或东北强风时，浪高约3～4m。

有时可达5～6m。

7级风以上轮船出入有困难。

台风侵袭时，港口外岛沙滩可翻起巨浪，浪高可达6米左右。

（二）、气象、地质条件：
温度：湛江港地处北回归线以南，属亚热带气候，受海洋气候调节，冬无严寒，夏无酷暑，暑季长，寒季短，温差不大。

气温年平均23.2℃，7月最高，月平均为28.9℃，最高曾达38.1℃；1月最低，月平均为15.5℃，最低曾达2.8℃。

气温宜人，草木常青，终年无霜雪，四季通航。

风况：4～9月多东及东南风。

10月～次年3月盛行北及东北风，一般3～4级，最大达6～7级。

热带风暴一般发生于5～11月，以7～9月居多，平均每年5～6次波及本港，风力大于8级以上的出现天数平均每年7天。

设计风速18m/s
降水：年平均降水量1 567.3mm，多集中在5～9月，约占全年56%。

平均年雨天数126天。

年最大降水量2 411.3mm，最小降水量743.6mm。

有雨季、旱季之分。

每年4～9月为雨季，占年降水量的80%左右。

雾况：雾日多集中于1～4月，约占全年雾日的83%，多于午夜形成，次日10时后渐散，多为平流雾。

多年平均雾日25.9天，年最多雾日为52天，年最少雾日11天。

雷暴：年平均雷暴日100天，主要发生在3～11月。

（三）、工程地质：砂石
（四）、运输货种：杂货。

其一期建设工程拟建2个2万吨级的散货码头，预测年通过能力为300万吨。

（五）、船型尺度：根据当地的具体情况，设计代表船型为2万吨级散货船，
船型尺度为：船长×船宽×型深×满载吃水 = 164m ×25.0m ×13.4m ×9.8m 。

二、码头及码头平面设计
（一）、码头形式的选择：
由于本地区气象地质条件较好，是天然良港，能为船舶运转提供良好而又长期稳定的水域条件，由于突堤式过多的伸向外海，破坏了原有的水流形态，易于引起冲淤，并过多的占用河道宽度，影响通航，所以宜采取码头前沿线大体上与自然岸线平行的布置方式，即顺岸式布置,而且此种布置对水流及泥沙冲淤变化影响甚小，船舶靠离码头也较方便，港区后方也较易获得所需的陆域面积。

顺岸式码头线几乎是天然海港中比较合理的布置。

因此，本设计采用顺岸式布置。

（二）、码头规模的确定；
一个港口可同时停靠码头进行装卸作业的船舶数量。

即泊位数。

是港口的主要规模之
一。

码头规模包含泊位停船吨位和泊位数量两个指标。

停船吨位主要取决于货种、航线运距和吞吐量。

一般情况，运距越长，船舶吨位越大，单吨运输成本越低。

泊位数量还取决于码头装卸效率和船舶周转量。

在本设计算例中，散货码头的年通过能力p 40~50/t =万万泊位，则码头所需的泊位数可按以下公式计算 t
=Q S P =码头年作业量一个泊位年通过能力 430015010t /2
Q ==⨯年；p 40~50/t =万万泊位 则4
4t 15010===35010
Q S P ⨯⨯（个） 所以本港区码头采用3泊位设计
（三）最优泊位数的确定
码头的泊位数必须保证有充足的通过能力。

高效率的完成相应的吞吐量。

由于港口生产的随机性，在港船数与泊位数正好相等的概率是很低的。

所以从宏观的控制的角度，使完成港口总吞吐任务的全过程，发生在港和船方的总费用为最小，此时港口规模是最佳的，相应的泊位数常称为最优泊位数。

为了计算的方便，把一些要用到的符号及其代表意义列出:
S ——码头泊位数；
N ——港口营运期，通常N=365天；
Q ——N 期间港口的吞吐量（t ）；
R ——一个泊位的日平均装卸效率（t/日），即船天量；
n b s ⋅——泊位数为S 时。

N 期间内在泊位装卸的平均船数（膄/日）；
w s n ⋅——泊位数为S 时，N 期间内等待泊位的平均船数（膄/日）；
s ρ——泊位数为S 时的泊位利用率；
λ——平均到船率（膄/日），即一天内平均到船数； μ——平均装卸效率（膄/日）
，即一天内装卸到船数；、 G ——船舶在本港的平均装卸量（t/膄）；
w T ——船舶平均待泊时间（日）；
b T ——船舶平均靠泊时间（日）；
参照书本《港口规划与布置》的表4-2中1.5万吨级多用途的泊位通过能力50万~60万t/泊位，现有3个泊位在能力上可以完成吞吐量任务，但规划上从营运竞争力考虑，期望2012年的泊位数，即有利于吸引船公司来港，又使本港有合理的投资效益。

估算最优泊位数：
1500000365===0.82 /5000Q N G
λ膄日
b 1= 1.5G T R
μ==日/膄 0.82 1.5 1.2λαμ
=
=⨯= 假定S=3: 1.20.43s S αρ=
==,由表4-5得； w 0.078b
T T =，0.078 1.50.117w T =⨯=日 3n 0.0170.820.10w w T λ⋅==⨯=
330.10 1.2 1.3w n n α⋅=+=+=
假定S=4:
1.20.34s S αρ=
==,由表4-5得； w 0.013b
T T =，0.013 1.50.020w T =⨯=日 4n 0.0200.820.02w w T λ⋅==⨯=
440.02 1.2 1.22w n n α⋅=+=+=
假定S=5:
1.20.245s S αρ=
==,由表4-5得； w 0.0026b
T T =，0.0026 1.50.004w T =⨯=日 5n 0.0040.820.003w w T λ⋅==⨯=
550.003 1.2 1.203w n n α⋅=+=+= 不等式3445n n n n b s
c c ->>-；由此可知最优泊位数S=4； （四）、泊位组
由于港口生产的随机性，集中管理，统一调度，在一定程度上可以提高服务水平，增加经济效益，这是因为集中管理使得在分散经营时。

泊位出现的闲置时间被充分利用起来。

通过本算例，可以来说明这一点。

本港口有两个2个2万吨级别的散货码头，各有多用途泊位2个，分别完成年吞吐量50万吨，平均单船装卸量G=5000t/膄，装卸为
1 1.5μ=日/膄，应用M/M/S 模型研究。

1、 单独管理、调度 1500000365===0.8
2 /5000Q N G
λ膄日 0.82 1.5 1.2λαμ
==⨯= 1.20.43
s S α
ρ=== 由表4-5得：
w 0.078b T T =，0.078 1.50.117w T =⨯=日 2、单独管理、调度 3000000365===1.64 /5000Q N G
λ膄日 1.64 1.5 2.46λαμ
==⨯= 2.460.416
s S α
ρ===
由表4-5得： w 0.011b
T T =，0.011 1.50.017w T =⨯=日 生产设备条件没有任何变化，完成生产任务没有变。

由于管理科学化，使船舶平均待泊时间减少：0.117-0.017=0.100天，一年可减少船舶待泊时间：
w 3636560.410.10059.861 1.5
w NS ρμ
⋅⋅⨯⨯⨯=（T -T ）=天 （五）泊位长度及岸线长度的确定：
泊位就是一艘设计船型停靠码头时所占用的空间，即所占用的码头岸线
长度，码头前沿水域宽度和相应的水深。

码头泊位长度应满足船舶安全靠离、系缆和装卸作业的要求。

它一般由船长L 和船与船之间的必要间隔所构成。

确定间隔要考虑系缆要求，船舶靠离安全、方便。

泊位宽度，既保持码头前水深不变的宽度，确定此宽度要考虑到船舶系泊时可能产生的漂移量。

此设计中码头宽度等于14m 。

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缆现象。

泊位长度L b ：
端部泊位L b =L+1.5d
中间泊位L b
=L+d
式中：L ——船舶长度（m ）；
d ——间隔（m ）
船长164m 根据规范，d 可以取20m 。

故泊位长度L b 为572m 。

加上护岸的距离，岸线长度为617m 。

三、水域及外堤布置
(一)、港口水深
1、码头前沿高程的计算
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，码头前后高程衔接方便。

布置港口陆域时，需首先确定有关设计高程值。

河港中有关的陆域设计高程值有设计高水位、码头前沿设计高程、港口陆域设计高程。

设计高程值的确定与港口所处河段水位特性、河岸地形及河岸高程有极大关系。

一般情况下，合理的设计高程应使港区所受的淹没损失尽可能减少，船舶装卸作业方便，同时又不致因高程过高或过低而导致土石方工程量太大。

码头前沿高程 ： 0E H W L
h η=+++ 式中: HWL ——设计高水位（m ）;
0η——设计高水位时的50年一遇波列1%H 波锋面高度（m ）;
h ——码头上部结构高度（m ）;
——波峰面以上至上部结构底面以上至上部结构底面的富裕高度（m ）,一般取
0.0~1.0m 。

码头前沿高程等于设计高水位加上1.0~1..5m 的超高值，一般在风浪较大河段取较大值。

本设计中，码头前沿高程取值为7.36m 。

2、码头前沿设计水深：
港口水深是港口主要技术特征之一，它应保证船舶安全航行和停泊。

一般说来，港口具有较进港船舶吃水大得多的水深，也就是船底和水域之间保存有较厚的水层，将给船舶带来安全方便的航行条件。

但不适当的增加港口水深，往往会增加港口水工建筑物的造价和挖泥费用。

所以水深应该既能满足使用要求而又不过大，也就是确定一个合理的富余水深。

确定富裕水深大小所考虑的条件可以区分为俩类：
①船舶航行或停泊下不致楚地所需的富裕水深。

②减少船舶操作困难所要求的富裕水深。

码头前沿水深，即泊位水深，通常是指在设计低水位以下的深度。

由停靠本泊位的设计船型满载吃水和必要的富裕水深构成。

船舶在码头前航速很小，一般不超过0.2m/s ，几乎不存在因船舶航行增加船舶吃水的现象。

因此，富裕水深主要考虑水深误差，波浪引起的船舶垂直升降，配载增加的吃水等因素。

码头前沿水深可用下式计算：
1234D T Z Z Z Z =++++
式中：D —码头前沿设计水深（m ）；
T —设计船型满载吃水（m ）数值为9.8m ；
Z 1—龙骨下最小富裕深度（m ）数值为0.6m ；
Z 2—波浪富裕水深（m ）数值为0m ；
Z 3—船舶因满载不均匀而增加的尾吃水（m ）数值为0.15m ；
Z 4—备淤深度（m ）数值为0.5m 。

由以上数据确定码头前沿设计水深D 为10.95m 。

3、航道水深的确定
港口水域的合理布置，应是各水域组成部分的水深、面积足够，位置恰当，流态良好，以利船舶在港内锚泊、调度、靠离码头及进出港口方便。

与确定码头水深相比，航道水深需要考虑船舶航行时船体下沉增加的富裕水深，即：
01234D T Z Z Z Z Z =+++++
式中：D —航道设计水深（m ）；
Z 0—船舶航行时船体下沉增加的富裕水深（m ）数值为0.10。

由以上数据确定D 为11.05m 。

（二）、航道宽度的确定
根据《JTJ211-99海港总平面设计规范》有：
4.8.7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。

单、双航道宽度可分别按式（4.8.7-1）和式（4.8.7-2）确定。

当航道较长，自然条件较差和船舶定位困难时，可适当加宽；在自然条件有利的地点，经论证可适当缩窄。

··
本港设计为单向航道，则：
A n(Lsin B)1.69(1640.12225)76.06m W A 2c 76.0620.7522109.06m
γ=+=⨯⨯+==+=+⨯⨯=； （三）、锚地、回旋水域的布置
（1）锚地规模和数量
根据《JTJ211-99海港总平面设计规范》有：
4.7.2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。

本设计中规划设计一个锚地，供多用途散货码头使用。

（2）锚地位置
根据《JTJ211-99海港总平面设计规范》有：
4.7.3.1锚地的边缘距航道边缘边线的安全距离：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时不应小于1倍设计船长，采用双浮筒时不应小于2倍设计船宽。

4.7.3.2港外锚地水深不应小于设计船型满载吃水的1.2倍。

当波高超过2m 时，尚应增加波浪富裕深度。

港内锚地水深应与码头前沿设计水深相同。

4.7.3.3锚地底质以泥质及泥沙质次之。

应避免在硬粘土、硬砂土、多礁石地区设置锚地。

4.7.3.4应避免在横流较大的地区设置双浮筒锚地。

具体布置见设计图
（3）锚泊方式及面积
本规划锚地采用单浮筒系泊，则根据《JTJ211-99海港总平面设计规范》4.7.5.1有： 系泊半径 e l r L R +++=，
式中：R ——单浮筒水域系泊半径（m ）；
L ——设计船长（m ）；
l ——系缆的水平投影（m ），DWT ≤10000t 时，取20m ，10000t<DWT ≤30000t ，取25m ，DWT>30000t 可适当增大；
e ——船尾与水域边界的富裕距离，一般取0.1L ；
r ——潮差引起的浮筒水平偏位，每米潮差可按1m 计算。

对于2.0万吨级散货船：
164 2.412516.4207.81m R L r l e =+++=+++=
本设计中不考虑港外锚地
(4)\回旋水域
=2.0=2.0164=328m R L ⨯
(四)、防波堤的布置
湛江港属于天然海港。

四周被岛屿包围，港内具有较好的稳定性，故可布置防波堤。

四、港口陆域设施
（一）、库场面积
由于车船俩者容量相差很大，必须在船岸之间的快速货流和码头腹地间缓慢，零散地集疏运间设置缓冲存储区，以加速车船周转。

此外，进出口货种繁多，到发地各异，在库场内还需分类，核查，履行必要的验关和发货手续。

码头上库场对加速车船周转，提高港口通货能力是十分重要的。

件杂货，散货库（场）总面积通常按下式估计：
k
E A qK = 式中：A —库（场）总面积（㎡），
q —单位有效的货物堆存量(t/m 2)，可参考表一取值为0.7；
K k —库（场）总面积利用率，为有效面积占总面积的百分比（%），
E —库场所需容量（t ）。

库场所需容量按下式估算：
BK b r dc
yk Q K K t E T ⋅⋅⋅=
式中：Q b —年货运量（t ）取值为50万；
K BK —库场不平衡系数，取值为1.7；
K r —货物最大入库场百分比（%），取值为0.6；
t dc —货物平均堆放天数（天），取值为7-15天,码头前方库场不宜超过10天；
T yk —库场年营运天（天），取值为330-350。

库场所需容量为E=12000t 。

设计的码头中取t dc=8天，T yk=340天。

算仓库面积时q按杂货取0.8，
最后仓库面积为25000m2。

算堆场面积时，q按杂货取为1,K k取80%（堆场）。

最后堆场面积为15000m2。

（二）、港区道路宽度：
港口铁路，道路应根据运量，流向，货种，运输组织，地形，进线等条件进行设计，并应满足港口平面布置及装卸工艺要求。

港口道路包括港外道路及港内道路两部分。

港外道路按港口公路货运量大小分为两类：Ⅰ类：公路年货运量（双向）等于或大于2.0万t的道路；
Ⅱ类：公路年货运量（双向）2.0万t以下的道路。

港内道路按其重要性分为以下三种：
主干道（路面宽度9.0~15.0m）：全港（或港区）的主要道路，一般为链接港区主要出入口的道路；
次干道（路面宽度7.0~9.0m）：港内码头、库场、生产辅助设施之间交通运输较繁忙的道路；
辅助道路（路面宽度自定义）：库场引道、消防道路以及车辆和行人均较少的道路
港口平面规划与布置课程设计
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由以上可知，本设计中主干道取15.0m ，次干道取9.0m 。

（三）、港区地面排水坡度：
雨水设计流量的确定为符合现行国家标准《室外排水设计规范》(GB50014)的有关规定，确定排水坡度为5‰。