海港航道设计

（10）螺旋桨产生的纵向水平推进力和横向推进力。
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2、航迹带宽度的计算
经论证，在不同风流条件下，航迹带宽度A与船舶偏航 投 影 宽 度 Lsin+B 有 一 定 的 相 关 倍 数 ， 称 为 船 舶 漂 移 倍 数 n （见图2-2），根据实测资料进行统计，建立计算公式如下：
单向航道转弯段：W=A+2C+e
(4-1)
双向航道转弯段： W=2A+b+2C+2e
(4-2)
式中：A、b．C取值与直航道相同。
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三、航道转向拓宽方式 航道转向拓宽应根据转向角、转弯半径和设计船长确定，为 疏浚施工方便，其通常采用的加宽方式如下： 1、φ≤10°，航道内外边线相交，不必加宽； 2、10°<φ≤10°R=3L～5L，采用凹岸切角加宽法（见图41）； 3、φ>30°,R＝5L～10L，采用折线切割加宽法 4、对于特殊情况下R＞10L时，航道转弯段可不予加宽； 5、航道加宽的起始点应布置在距曲线和直线相接点一个计 算船长的位置上。
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7、航速设计航速越快，转弯半径要求越大；
8、港外无掩护航道的转弯半径应大于港内有掩护航道的转 弯半径。外海航道应大于港外航道的转弯半径；
9、当水域狭窄，地形条件复杂，选线困难而必须采用“S” 弯转向时，应适当加大转弯半径；
10、有拖船助航时，可适当减小转弯半径；
11、航道转弯半径还与转弯段增加的富裕宽度有关，增加 的富裕宽度越大，转弯半径应越小；
。C与航道水深、宽度、断面形状；船舶性能、航速；水文气 象条件和地质条件等因素都有密切的关系。通常一般规律是
，航道越宽或水深越浅C值越大；航道两侧岸滩水深越浅C值 越大；航道底质越硬或回淤严重时C越大。不同专业船舶通航 的航道C不同，一般LPG、LNG和油轮等危险品船C＞散货船 C＞杂货船或集装箱船C，其范围为0.5B≤C≤1.5B。规范要求C 值按表2-2选取。
•船舶与航道底边间的富余宽度 C
•表2-2
第三章 航道水深
航道水深是在港口当地一定的自然条件下，满足设计船型 满载吃水航行所要求的最小安全深度。通常，确定进港航道 水深的影响因素有：（1）船舶装载条件；（2）水位条件； （3）船舶航行条件；（4）波浪影响条件；（5）航道底质条 件等。详见图3-1所示。
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第四章 转弯航道设计
一、航道转弯半径的确定 二、航道转弯段增加的富裕宽度 三、航道转向拓宽方式
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一、航道转弯半径的确定： 确定转弯半径一般应遵循的原则如下： 1、航道转弯半径与设计船长有关，船舶尺度越大，所要求 的转弯半径越大； 2、不同专业船舶转弯半径不同，行驶油船和危险品船舶的 航道转弯半径应大于其它专业船舶使用的航道； 3、转弯半径随水文地质条件变化，风浪流大的水域应增大R 值；对于回淤严重、岸坡不稳定或土质较坚硬的航道，也应适 当增加转弯半径； 4、转弯半径随航道水深／满载吃水的加大而减小； 5、航道宽度越窄或边坡越陡，应适当加大转弯半径； 6、航道转向角越大转弯半径应按规定增加；
二、单双航道的确定
• 由单航道拓宽为双航道．建议按以下几种情况确定： • 1、每天进出港船流密度大于航道全天候通航时船舶艘 次数的90%； • 2、航道较长，船流密度较大，经技术经济论证拓宽航 道较为经济； • 3、到港船舶吨位范围较大时，可采用复式航道（即一 侧为大船，另一侧为小船航行）或大船为单航道，小船为 双航道； • 4、当河口港航道较长，中途有较长的浅滩或多处浅段 时，船舶不能调度避让，可建设双向航道。
（1）φ≤10°不考虑转弯段圆滑过渡，航道内外边线可直 接相交；
（2）10°＜φ≤30°，R＝3L～5L； （3）φ＞30°，R＝5L～10L； （4）转向角小时R采用小值，转向角大时R采用大值。
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二、航道转弯段增加的富裕宽度 航道转弯有效宽度W应由四部分组成，即航迹带宽度A；船舶 间富裕宽度b；船舶与航道底边线间的富余宽度C；航道转弯段 增加的富余宽度e。
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第二章 航道宽度
一、确定航道宽度的方法 二、单双航道的确定 三、航道宽度计算
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一、确定航道宽度的方法
• 1、实船观测方法 • 2、船舶模拟试验 • 3、操船模拟装置试验 • 4、数学模拟计算 • 5、理论和统计计算法
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（3）调查通航船舶的有关资料，包括两年来进港船型统 计及增长率；来港船舶不平衡系数；最大船型主尺度；不同 专用船、特别是LPG，LNG及其它危险品船来港情况，经济 船型论证及设计船型的发展趋势；
（4）分析计算建设该航道所产生的效益。
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第一章 航道选线
通常航道的一端是由港口的位置决定的，当进出港口的 水域水深满足船舶航行的水深要求时，航道选线将不受疏浚 工程费的限制，仅考虑风、流、浪、导助航设施布设等因素， 而当进出港水域水深不能满足船舶航行时，还需考虑疏浚工 程量、施工、维护等因素。
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1、船舶偏Βιβλιοθήκη Baidu和漂移运动力学分析
船舶在具有风浪流的海域中航行时，将受下列因素的影 响：
（1）由于船舶加速运动产生的惯性力和惯性矩；
（2）船壳外侧水动力压力；
（3）舵力；
（4）风压力；
（5）流压力；
（6）波浪压力；
（7）航道两侧的岸吸力；
（8）错船时的船吸力；
（9）航速影响的下座力；
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图4-1 凹岸切角法图
4-2 梯形连接，凹岸折线切割法 （虚线表示需要加宽时的作法）
第五章 航道边坡设计
航道边坡主要取决于航槽断面土质种类、物理力学特性； 该海域波浪水流以及泥沙沉积对边坡的影响；航道被掩护的 程度；疏浚设备类型和施工方法；船舶航行时对边坡的影响； 边坡形成的时间等等。航道边坡分为设计边坡和稳定边坡， 设计边坡是根据开挖航槽的土质特性而确定的边坡；稳定边 坡是在两次维护期之间，定期维护疏浚开始前，由于各种外 部影响因素作用下，形成相对平衡和比较稳定的边坡称为稳 定边坡。
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式中各参数的确定： 1、船舶航行下沉值ZO
2、龙骨下最小富余深度Z1
•龙 骨 下 最 小 富 裕 深 度z1（m）
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3、波浪影响的富裕深度Z2
•船浪夹角ψ与Z2/H4%的变化系数值 表3-2
4、船舶装载纵倾富裕深度Z3 船舶装载纵倾富余深度是根据不同船型特点、装载货物 情况和航行要求，在港口装货配载时，由于首尾纵倾而增加 的吃水超深值。通过对我国各港实船资料统计分析，以及从 国内外各种标准船型的规定表明，杂货船、多用途船和集装 箱船虽尾倾吃水大，但实载率较低，均小于满载吃水，所以 以这些设计船型为准进行航道水深设计时一般不予考虑z3值； 对于油船和散货船，多为满载航行，规范规定Z3＝0.15m。
A＝n（Lsin+B）
（2-2）
式中：A——航迹带宽度（m）；
n——船舶漂移倍数，见表2-1；
——风流压偏角（°），见表2-1；
B——设计船宽（m）。
•满载船舶漂移倍数n和和流压偏角• 值 •表2-
1
•
3、船舶之间富余宽度b的确定 船舶之间的富余宽度b是指分道通航的双向航道中，船
舶相向航行相会错船时，为防止发生船吸现象而保持两航迹 带间的内侧横向净距。两船间的相互作用，主要受船型尺度、 两船间距、航速和操船性能等因素的影响。
许多国家诸如美国、前苏联、日本、荷兰及英国等一 些港口和科研机构，做了大量的理论研究和船型试验，取得 了许多很有参考价值的科研成果。总结国外有关文献资料和 我国的一些港口实践经验，建议两航迹带间的内侧距离不得 小于最大设计船宽。
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4、船舶与航道底边间的富余宽度C的确定 船舶与航道底边线间的富余宽度C是指船舶在航道中以 蛇形航迹前进时，航迹带外侧与边坡底边线的最小安全距离
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讲述的主要内容
概述 第一章 航道选线 第二章 航道宽度 第三章 航道水深 第四章 转弯航道设计 第五章 航道边坡设计 第六章 超宽和超深计算 第七章 疏浚土的处理
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概述
随着国际贸易货运量增长，为降低货物运输的成本，各 种船舶尺度迅速增加。因此，为船舶进出港口提供有效而安 全的航行通道，已成为海港建设和疏浚工程的关键问题。尤 其是近40年来，疏浚技术的进步，港口运量急剧增加，世界 范围的原油、煤炭、矿石和集装箱运输的迅速发展，促使一 些营运了几十年甚至上百年的老港，为接纳大型或超大型船 舶，加大港口的通过能力，不得不重新规划和浚深拓宽航道。 我国一些新建海港和河口港，由于地质、潮汐、风浪流和泥 沙回淤的影响，其航道设计是港口建设中一项重要的研究课 题。
一、航道设计水位的确定 1、航行密度 2、通航持续时间 3、设计乘潮水位
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二、航道水深设计 航道水深通常有两种尺度，一是通航水深D。（又称通 告水深），二是设计水深D（又称航道疏浚水深），分别按图 3-3及式（3-4）和（3-5）确定。
图3-3 航道水深设计示意图
通航水深：
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三、航道宽度计算
• 航道有效宽度W由航迹带宽度A、船舶间的富余宽度B 、船舶与航道底边的富裕宽度C组成（见图1-6），根据港 口工程技术规范规定，单双航道宽度分别按下式计算： •单航道：W＝A+2C （2-1） • 双航道：W＝2A+b+2C
航道宽度的计算主要依据以下几方面： 1、船舶偏航和漂移运动力学分析 2、航迹带宽度的计算 3、船舶之间富余宽度b的确定 4、船舶与航道底边间的富余宽度C的确定
选择进港航道最佳方位是港口总体规划、可行性研究和 总平面布置中的一项重要工作。因此，航道选线要贯彻操船 安全、挖方量少、施工期短、疏浚维护方便和投资省等技术 经济合理原则。
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为了有助于航道设计者掌握选线方法，建议有关 选线设计的布置原则和要求如下：
一、充分了解及分析地质地貌及泥沙条件 二、论证航行安全 三、分析研究水文气象条件 四、河口航道选线原则
D0＝T+ZO+Z1+Z2+Z3 设计水深：
(3-4)
D＝D0+Z4
(3-5)
式中：T——设计船型满载吃水（m）；
ZO——船舶航行时船体下沉值（m）； Z1——航行时龙骨下最小富余深度（m）； Z2——波浪富余深度（m）； Z3——船舶装载纵倾富余深度（m）； Z4——备淤富余深度（m）。
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2020/11/25
海港航道设计
海港航道设计考试大纲要求
1.掌握航道选线的原则及要求，提出并综合分析、比选 各选线方案，找出推荐方案； 2.掌握航道设计中各项尺度的计算和影响因素； 3.掌握海港航道乘潮水位确定的方法； 4.熟悉航道泥沙淤积和冲刷的计算方法； 5.掌握疏浚土分类、开挖尺度、抛泥区的选择和挖方量 计算原则。
12、当船舶转向时，采用不同的平衡舵角转弯半径不同， 平衡舵角小转弯半径大，平衡舵角大转弯半径小；
13、转弯半径与船舶操纵性能、特点、装载情况、驾驶技 术和其它人为因素有关。
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关于按航道转向角的大小及船舶长度为依据，参照上述有 关因素决定转弯半径，各国均有明确的规定和要求。根据我国 各港的具体条件和经验，经技术经济论证和分析，转弯半径范 围为R＝3L～10L，因此规范规定R值为：
作为一个单独航道项目研究通常有如下几个方面：
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（1）使用该航道的港口泊位情况：泊位数、泊位吨级、 最大泊位吨级、规划建设情况等；
（2）调查港口腹地的经济资源及近期、中期、远期发展 状况，调查港口货源、货种、流向和不同发展时期的货运量， 以此论证船舶运输和合理性和航道建设规模；
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5、备淤富余深度Z4 备淤深度与下列因素有关：
（l）港口附近海域水文气象和地质地貌条件，以及航道受 风浪流影响的回淤强度；
（2）航道平面布置、掩护情况、走向和断面尺度；
（3）维护挖泥采用的挖泥船类型和疏浚工程施工的频繁 程度。
一般应结合各港的具体情况，在保证航道通航水深的前提 下，进行技术经济论证，然后根据计算的或实际观测的港口泥 沙回淤强度，按合理的挖泥间隔期内产生的淤积量确定，通常 不小于0.4m。对于不淤港口不计Z4值；对于淤积严重的港口， 可适当增加备淤深度，但最好不大于1.0m。