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海港总平面演示文稿11、根据港口发展规模及远、近期总体布局,结合地形,地质条件,做好防波堤及口门的布局及其分阶段实施步骤。2、防波堤所环抱的面积,应能满足船舶操纵所需的各部分水域以及为建设港区而填海造陆所需的面积,并应注意留有适当的发展余地。3、防波堤的布置应充分分析当地的风、浪、流、泥沙、地质、地形、冰凌等自然资料,认真考虑建筑物对海岸的影响和航行条件以及对环境的影响因素。4、口门位置尽可能选择在天然水深较大处,并与航道的进港方向相协调,航道进入口门的方向与强浪向的夹角不宜过大,口门的方向、位置及口门附近外堤的布置,除有利于航行外,尚须结合港口的防浪、防沙以及改善口门附近的水流条件,进行综合考虑。
二、防波堤布置防波堤的功能通常以防浪掩护为主,除岩石海岸外,防波堤兼有防沙的作用,口门位置应尽量临近深水并与进港航道相协调。外堤轴线应尽可能取直线,不宜过多地采用折线,避免港外侧堤轴线形成凹角段,堤前凹角部分的波高分布不仅是入射波与反射波的叠加,而且还有来自另一堤面的反射波。因此设计中当不可避免地采用凹角时,用曲线连接将有明显的改善,规范规定两堤轴线的凹角不宜小于150°。防波堤轴线与强波向尽可能避免正交,原因是入射波的运动量与cos2β(β是波向与堤轴线垂线的夹角)成比例,建议深水堤段的垂线与入射波夹角不宜小于20°,并以60°-80°较为理想。
口门处的外堤,在强浪一侧应适当处延,以构成对进港船舶在强浪侧增加掩护条件。堤轴线的布置应注意到避免在港内侧对入射波的反射,要有利于进入港内水域波能的消散。必要时可通过模型试验改善港内的边界条件。当外堤所围的港内水域较大时,要注意到口门处形成过大的流速可能影响船舶航行。根据海岸的特点,可分为岩石、沙质、粉细沙质及淤泥质等类型,外堤布置有所差别。1、天然海湾2、平直或缓弧形沙质海岸3、泥质海岸4、粉、细沙质海岸
三、口门布置及尺度1、口门布置口门的位置应尽可能选择在天然水深较深、并与进港航道协调,进人口门的航向与强浪向的夹角不宜过大,以不超过30°-35°为宜,口门段的流速也要充分注意,一般宜控制在2.5kn以下,以利进港船舶的操作,在条件困难时,口门布置应专门考虑,一般采取将口门外航道上风侧的防波堤延长,以掩护即将进人口门的船舶免受横浪作用。口门的朝向应注意避免强浪对港口水域主要部位的直射,对泊稳要求高的泊位,尽量不布置在面向口门外主浪向的位置。必要时,将迎浪面的岸线用作辅助岸线,并采取消浪措施。为改善口门布置及验证港内的泊稳条件,一般宜进行防浪掩护物模型试验。
口门布置型式,可为正向式或侧向式。型式的选择应根据港址所在地的地形、水文、泥沙等因素以及航道的方位而定,条件许可时,尽量采用侧向口门,有利于改善水域的泊稳条件。在某些情况下,也不能避开正向口门布置的方式,由于正向口门的掩护条件相对较差,口门的朝向尽可能避开强浪向,港内岸壁布置避免形成反射面或造成多次反射,宜通过模型试验进行调整。当口门外天然水深较浅,进港航道的开挖相对较深时,航道边坡对入射波的折射作用将是明显的,模型试验及实践证明,折射作用改变了波浪在口门附近的能量分布,一般是能量向口门两侧扩散,而进入口门的波能相对减少,有利于改善港内的泊稳状况。对底质为粉细沙的海域,口门的位置应设在强浪破碎区以外,对底质为泥的海域,口门的位置宜设在高浓度含沙区以外。
图4.5.14口门的平面形式(a)正向口门;(b)侧向口门
2、口门的数量与尺度(1)口门数量口门数量与港口性质及航行要求有关,一般为l-2个,对于大、小船混用的综合性港口,为保证航行安全采用大、小船分流,设置2个或2个以上的口门将是有利的。另外,南方港池内水体交换、防止水质恶化,北方地区浮冰排出,防止港池冻结等都是需要考虑的。(2)口门宽度口门宽度的定义,按交通部《海港总平面设计规范》的规定,其有效宽度应是垂直于航行轴线的投影宽度。口门的有效宽度B0应为设计船长的1.0-1.5倍。口门有效宽度底边线至防波堤的距离d0,应根据堤的结构型式及其安全要求确定。
第八节导流、防沙堤对受径流影响较小的河口港、泄湖内港口以及挖入式港口,当其出海口附近海岸,波浪和海流等动力条件较强、沿岸输沙量较大或入海径流及潮流不足以维持拦门沙段的航道尺度时,经技术经济论证后可设置导流、防沙堤。在这种情况下,该堤同时具有导流、防沙双重功能,其布置的原则也基本一致。防沙、导流堤的布置应与当地水文、地貌、地形以及地质等自然条件相适应,与海岸、港口的总体布局规划相协调,特别是建成后对海岸、河口及环境产生的影响进行预测,并提出相应的对策和分期、分步实施的可能性。
防沙、导流堤的布置应有利于泥沙导入深海或港外,利用折射和绕射的波浪将泥沙推向航道外,避免在口门和航道外形成涡流,防止在波浪和海流等动力作用下产生严重的淤积、冲刷或改变航槽走向。当兼有防浪掩护要求时,其布置应结合防波堤的设计原则综合考虑。在确定导流、防沙堤的布置方案时,应综合考虑其他防淤、防冲和补沙等辅助措施。在河口附近时,应避开河口射流区和高含沙区,有困难时布置上应将含沙量高的河道水流导向远离港口的地方。
一、导流堤的布置导流堤一般用于河口入海段的治理,但有的泻湖潮流通道也有河流注入,其性质的确定,主要是和注流量与潮流量的比例(亦称山一潮比)有关。我国较典型的河口导流堤是上海黄浦江汇入长江的导流堤及营口港辽河入海段的导流堤。导流堤的作用是使河流输送泥沙的动力——水流向外海延伸至适当水深处,避免在海浪作用下在出口处形成浅滩,同时为增加河口感潮段的纳潮能力,堤轴线应尽量平顺,通常采用平行导堤或在两堤间构成向海扩大的喇叭形。我国正在实施的长江口治理工程,其导治建筑物的布置,亦是由内向海扩大。两堤之间的展宽率,一般应通过模型试验确定。
二、防沙堤的布置防沙堤的功能是拦截在波浪作用下的沿岸输纱,以减少挖入式港区或泻湖潮汐通道泥沙淤积,并起到防波的作用,对于纳潮量大的泻湖通道,也起到导流作用,亦可称为防沙导流堤。其与河口导堤的不同之处,在于无河流径流及泥沙的注入,其平面布置形式,可以根据不同的要求和自然条件而采用不同的形式。防沙堤亦可防止在正向波浪作用下的横向泥沙运动而造成航道穿越破波区或水下沙坝段的堆积,尤其在暴风浪经常出现的港址,易造成航道口的骤淤而发生碍航事故。防沙堤对进、出港口的船只亦起到防浪掩护作用,保证航行船舶不受波浪的影响。
图4.6.3防沙、导流堤平面布置的主要形式
一、港口锚地数量港口锚地数量的配置,往往依据到港船舶密度、港口生产组织以及港口水域自然环境等综合因素决定。锚地设置数量没有固定模式。一些港口仅设有一个锚地而担负各种锚地的功能和用途。而另一些港口则因航道、水深、底质以及掩护条件影响设置多处专用锚地。一般情况下,油船及液体化工品船应设置专用锚地。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、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。
二、选择锚地时应考虑的港口自然条件和地理环境1、水域开阔:有足够的水域供船舶抛锚和起锚操纵,不妨碍其他船舶航行。周围无暗礁和浅滩,以防走锚触礁或搁浅等海事,应充分收集和了解海图,注意避免海底电缆和不明危险物潜伏水下,必要时应在锚地及其周围进行扫海。2、避风条件:锚地应有一定掩护风浪的水域,避台风锚地最好选择有陆地或岛屿环抱的锚泊水域。3、水流条件:流向要相对稳定和无回流现象,流速较小为好。
4、水深与底质:锚地水深应根据船舶实际吃水来选择适当水深,风浪大时应防止颠簸触底。锚地底质与锚抓力关系极为密切,软硬适度的泥质、泥沙底质锚抓力最好,沙泥次之。应避免在硬粘土、硬砂土、多礁石与抛石地区设置锚地。另外要求海底平缓,保证锚链有足够的铺地长度。海底坡度大时在波浪作用下容易走锚。新建锚地应进行钻探取样,弄清底质成分和锚抓力。5、回旋余地:回旋余地应根据底质、锚泊时间长短、障碍物、气象和海洋环境确定回旋余地尺度。对于底质差、锚泊时间短、气象恶劣的情况下,要求距浅滩、陆岸、固定障碍物的距离为:一般全部链长+2倍船长;对于其他锚泊船和浮标等活动物的距离应为:一般全部链长+1倍船长;对于底质好、气象条件良好的情况下,回旋尺度可较上述尺度小些。
三、锚位数的确定船舶到港(到达)是随机的,每艘船在港装卸服务的时间也是随机的,这种随机服务系统可以用计算机模拟和排队论方法进行计算。对于船舶到达,服务遵从一定的统计规律的数学模型,可以用排队论方法计算,有些文献上亦有图表可查,计算方便。根据国内外大量的资料证实,船舶到达均遵从泊松分布。在本文中船舶到达是按泊松分布计算的。每艘船在港装卸服务的时间则遵循负指数分布,K阶爱尔兰分布或定长分布。本文按负指数分布计算,二阶爱尔兰分布和定长分布的数学模型可以用负指数分布模型的计算结果进行换算。
本处采用的数学模型缩写为M/M/S排队模型,其表示的是:船舶到达为泊松分布,占用码头的时间为负指数分布;泊位数为S个。假定:λ为平均每天到达的船舶艘数:1/μ为平均每条船占用泊位的天教;α=λ/μ为平均每天被利用的泊位数;P=λ/(S.μ)为平均泊位利用系数。在港有n艘船(包括港内和锚地)的状态概率:
2、锚地水深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(H)超过2m时,应波浪增加富裕深度。港内锚地水深应与码头前沿设计水深相同。五、港内装卸锚地为利用港内良好的掩护条件,提高港口吞吐能力和调节泊位不足的问题,有些港口利用港内空闲水域设置港内装卸锚地。为节约占用水域,多采用单、双浮筒锚地的形式。设计中应注意锚地解系时的作业条件和锚地距航道和码头的安全距离。
第十节港作拖船 港作拖轮是港口的重要设备。在低速航行的终端水域或狭窄的港内,船舶自力操纵能力严重受限,不论是进出口时保向、改向和制动操纵,还是靠离泊中的横推、拖出、就地调转操纵均需拖轮协助;在港内特别是开敞式泊位,大型和超大型船舶如果没有拖轮协助,也就没有安全的操纵。使用拖轮一般需提前预约,实施之前三里河南区高层住宅楼改建工程施工组织设计,本船船长应与拖轮船长讲明操纵方案。
一、港作拖轮的种类港作拖轮根据推进器分类的不同主要有Z性传动推进器拖轮(俗称Z形或ZP形拖轮)、平旋推进器拖轮(简称VSP形拖轮),以及可变螺距推进器拖轮(简称CPP形拖轮)三种。老式的带普通舵的固定螺距推进器拖轮(简称FPP拖轮)虽越来越少,但仍有使用。前三种拖轮中,国内使用最多的是ZP形拖轮,其推进器外配有导流罩,主机主轴经传动轴两度90º改向,推进器轴可绕竖轴作旋转运动。