《海港总平面设计》PPT课件.ppt

海港总平面设计,中交一航院有限公司,主要内容,第一章 港址选择 第一节 港址选择的基本因素第二节 选址与自然条件的关系 第二章 港口水域 第一节 港外水域的组成及其功能第二节、港内水域各部分尺度的确定 第三节 码头总平面设计 第四节 码头泊稳和作业条件 第五节 油品及其他危险品码头 第六节 开敞式码头的布置,第七节 防波堤和口门布置 第八节 导流、防沙堤 第九节 锚地 第十节 港作拖船 第十一节 港池泥沙回淤 第十二节 港口整体模型试验和数学模型试验的主要要求和内容 第十三节船舶主尺度的选取原则,第一章 港址选择第一节 港址选择的基本因素 一、港址与腹地之间的关系 港口作为水陆运输枢纽，服务于腹地内经济发展的需要。因此，选址中必须考虑港址与腹地之间的联系，除运输组织便捷顺畅，还应比较不同港址的运输总费率，包括港口费率、疏运费率及船舶费率。1.公用港口 是指为地区（或地方）性服务的一般商港，由于其与邻近港口有腹地范围合理划分的问题，港口的地理位置首先要符合港口的总体布局规划，或经有关政府部门批准的港点。,选址中要比较不同港址与腹地之间的集疏运方式及总的费率，通常可以采取两种方式进行定量比较:一种是假定吸引范围，计算不同港址对所吸引货源的总集疏运费用差别，以衡量各港址（包括港口本身费用在内）在经营费用上的优劣，并可与邻近港口进行定量比较。第二种方式是采用线性规划法，对各港址和腹地内各货源点按不同运输途径列出多参数矩阵，求解其最经济的运输途径与港址。,2、专用港口是指服务于厂、矿企业，为其提供原料或产成品运输的港口（或码头），其特点是属于企业的配套项目，但在管理上有时归属于当地的港航部门。3、临海工业港临海工业港（或工业港区）是二次大战后兴起的一种港口类型，专门为港口工业区服务，港口的功能主要为港区内的几个大型加工企业服务。二、港址与港口功能 港口功能对港址条件有特定的要求，如大宗散货（矿石、煤炭及原油等）的专业港区（或码头），由于船舶的大型化，提高了对水域尺度（水深及面积）的要求。国际上对这类港区的选址，除少数港口利用现有深水进港航道在港内另建深水港区外，大多数在港外建深水外港或开敞式散货码头（如我国的日照港煤码头及鲶鱼湾原油码头）。,大型散货码头的选址，应优先考虑利用天然水域；尤其泊位较少的情况下更应如此，港址应具备的条件，包括：水深及水域面积应尽可能满足要求；有一定的天然掩护条件或大浪天较少、流速较小，有足够的作业天数；码头位置距岸较近，以减少引堤或栈桥的长度；环境容量能适应码头建成后的影响；陆域要有足够的面积，供建设堆场以及管理区的需要；要具备疏运系统引入港区的条件以及满足营运需要的港外附属设施的条件；水域范围内应无大量炸礁工程及碍航障碍物；要有建设工作船码头的场所。,对于公用港口及专用港区，也应体现其功能对港址的要求，如公用港区一般与城市之间有较密切的依存关系，港口需要有城市为依托，对减少港口的辅助设施及职工的生活安排都有利，港口的业务活动所必须的金融、商业、涉外部门都离不开城市。相反，港兴城兴，港口可以促进城市的繁荣，城市的工农业产品运输、经济发展都离不开港口提供的便利条件。公用港口要求具有多种的疏运方式，包括铁路、公路、水运等，而且随着地区性经济的发展和港口密度的增加，公路交通对公用港口更重要。对于专用港区（或码头），其功能特点是服务于所归属，工、矿企业，一般应在选址中视作工、矿企业的一部分，综合考虑，但对自然条件的要求，则根据其货种、船型参照专业化码头或公用港区进行考虑。,三、港址与城市相互协调 港口与城市互相依存，但也存在矛盾，港口需要有城市为依托，城市随港口的建设而发展，但港口又往往给城市带来污染和干扰，特别是进人港口的铁路、公路对城市有污染的货种（如油、煤、危险品等）都远离市区另选港址。要注意到粉尘扩散范围，因此要保证达到环境保护的降尘量标准，要选址在远离市区的下风向，建设必要的防护林带，配备可靠的防尘除尘设施。油码头往往由于操作上的失误，油的跑、冒、滴、漏，天长日久，污染了海域及沿岸沙滩，对城市、旅游和人民生活带来很大影响，大连、秦皇岛及黄岛油港，几乎都发生过这类问题。因此，在今后选址中，更应注意这方面的影响，对海港尽可能选在强流方向的下游侧（对河口港尽可能选在距离远的下游方向）。,对有污染的专业港区，选址中应注意不在港区附近建设生活区，生活区应置于市区附近，以免增加新的矛盾穿越市区时对城市带来的影响，随着港口的扩大而日益加深。四、妥善处理新港址与老港之间的关系 近年来，港口建设速度很快，一些原有港口的预留发展用地已基本利用殆尽，如大连、上海、黄埔、青岛等港，同时随着能源物资及大宗散货运量的增加，相继建设了一些专业码头（或港区）。故应该从方便管理、共用基础设施和节约投资等角度考虑统筹安排，但各港区可以共用通讯、导航、航道、港作船舶等设施及管理机构，因此，除特殊原因以外，选址中要注意到新、老港区之间，综合港区与专业码头（或港区）之间的协调关系。,新、老港区的功能相同时，应考虑两者之间的互补作用，如在货种、船型吨级方面进行分工，新港亦是老港能力的补充，亦是老港功能的扩展。如新、老港在港口密度较大的地区选新港址，则应统筹考虑各港之间的分工，避免争货源，重复计算腹地范围。条件许可时，争取由国家的行业主管部门和地方政府联合组织地区性的港群规划，明确各港的地位、规模及功能分工。之间的功能不同，则新港址应体现新港功能要求。,五、集疏运条件是选址的重要因素 港口的疏运条件对港口通过能力有直接影响，各港发生的港口堵塞问题都与疏运有关，选址中要将集疏运条件作为主要的外协条件对待。选址中要优先考虑利用水路转运的条件。对于没有水路疏运的港口，按目前我国国情，铁路运输仍是主要手段，选址中不仅注意到铁路接轨和港区布置铁路的条件，并应调查分析所接铁路支线和干线的疏运能力。随着公路的改善和高速公路的大量建设以及汽车的发展，公路疏运已展现良好的前景。,公路疏运的合理运距与道路条件、车辆技术状态、社会的经济水平及货种有关，根据目前实际情况看，由于高等级公路的发展，合理运输距离提高到500km700km是适宜的。集疏运设施是港口建设中不可缺少的外协条件，如涉及新建或改建、扩建时，其所需的资金及工期将是很大的，因此在港址比选中这是不可忽视的因素。六、节约海岸及土地资源 海岸与土地是不可再生的资源，选址工作既要着眼于目前的工程项目，更应关心长远发展。国家对征地、拆迁有政策性的规定，各级政府批准的征地、拆迁数量有一定的范围，选址中应考虑到这一点。,七、正确处理选址与其他部门的关系 选址中往往要涉及与水利、城市、水产、军事、国土开发、旅游以及水产养殖等部门之间的关系和协调问题，包括上述部门在选址范围内现已占有的岸线及土地，须作调查核实。八、选址中应考虑的外围条件 现代化港口需要的外围条件具有广泛的含义，包括城市设施、供电通讯、供水排水、疏运条件、征地拆迁、环保要求社会状况以及港址所在地与各有关部门之间的协调问题。除已作专项论述外，本节着重分析以下方面：1、供电通讯 用电负荷变配电站城市供电系统 通讯系统 2、供水排水 用水量供水调节站城市供水系统 3、城市及环保部门对不同新选港址在环境治理上的具体规定和要求,第二节 选址与自然条件的关系 根据港口功能选择适当的自然条件、节省工程造价，并使港工建筑物对环境的反作用减至最小是选址中的一项重要目标。对不同的地貌特征，港口建设的模式大体可以分为三类。即：利用天然地形；大规模的疏浚与填筑；挖入式。在工程实践中，三者之间往往也没有明显的界限。一、利用天然地形建港 利用天然地形建港，是指以利用天然地形条件为主，拟定适宜的工程方案，不大量改变原来的地貌形态。各种地貌形态的建港模式如图1.1-1所示。,地貌是地质、自然应力和沉积物供应等长期作用下在形态上的反应。因此，根据地貌形态可以追朔历史上的演变过程和预测未来的发展，对工程决策具有引导作用。1、天然海湾建港 利用天然海湾建港是常见的一种形式，由于海湾形态的不同，建港方式有以下类型。（1）钩形海湾 是自然界常见的海湾，如我国的秦皇岛、石臼所以及山东的三山岛，其特点是海岸动力以某一方向为主，冲积海岸上有岩石呷角存在，由于呷角对波浪的绕射作用，而形成不对称的钩形海湾（如图1.12）。,钩形海湾无强盛的沿岸泥沙流，岬角处无沙嘴出现，是优良的港址，建港可以在呷角处起步，然后往湾内扩展，可以建中小港或大型港口。（2）大型海湾 大多属于溺谷海湾，湾澳多、多岩岸，是优良的港址，有的由于长期受细颗粒物质的冲填作用，有较厚的沉积层，如湾口外无大河入海，沿岸无强盛的泥沙流，湾口处一般无沙嘴出现，如大连湾、胶州湾、大鹏湾等，港址可选在湾岸的一侧，必要时在靠近码头的水域建防波堤，专业港区可选在湾内的其他岸段。湛江港是利用溺谷海湾建港的另一种形式，该海湾为狭长形、纵深大、纳潮量大，潮流对航道有较大的冲刷能力，从泊稳条件考虑，港址设在离出海口较远的霞山及赤坎。,（3）中小型海湾 面积不大的中小型海湾，可利用其地形条件将整个海湾发展为港口，在湾口修建防护建筑物（或利用天然屏障）。（4）连岛沙坝形成的海湾 此种海湾有其特殊的形成过程，它反映了历史上曾有过较强的纵向泥砂流，在岛后波影区淤成连岛坝及其一侧的海湾，如纵向泥沙流已中断、未绕过岛前进入可利用的海湾，则可以认为是良好的港址，烟台港即属于此类型。但规模很小的连岛坝海湾，泥沙有可能绕过岛前向下游扩散时，则不宜选为港址。（5）冲积海岸上的海湾 此类海湾受两侧海岸泥砂扩散的影响，通常湾内水深较浅，如上游侧有较强的纵向泥沙运动，则湾口有沙嘴出现，如将海湾选为港址，应注意港口水域及进港航道的淤积问题。,2、弧形海岸建港 弧形海岸的纵向泥沙运动较弱，建港后对沿岸泥沙运动的影响较小，因而对港口淤积及上、下游两侧海岸的变形不会出现很大的问题，从防淤角度来说，是较好的港址。但海岸较开敞，港口布置中应按其功能要求采取必要的防护措施，当主浪向偏于一侧时，可以采用单堤方案，但水域应处于有一定深度的天然水深处，以减少海岸泥沙进入水域。秦皇岛港东港区是属于弧形海岸建港的类型。,3、平直冲积海岸建港平直冲积海岸属于自然条件较差的港址，当选址不能避开时，应对所在港址的波浪、泥沙及沿岸流进行详细的调查与分析，并根据拟建港口的功能及自然条件，拟定相应的工程方案。平直沙质海岸，在波浪及沿岸流的作用下，将会产生强盛的纵向及横向泥沙运动，港口建筑物将对沿岸纵向输沙产生阻碍作用，使在港口的上游侧淤积，下游海岸因缺少泥沙补给而冲刷，港口工程必须考虑到上游侧的备淤年限和下游侧的海岸保护措施，增加了港口工程的投资。,4、河口建港河口段一般有良好的水深条件，并且有河流构成与腹地间的水运联系，是良好的港址，经整治后的河口段，可以为建港提供较多的岸线资源，如上海的黄埔江，经整治后可用岸线达数十公里，为上海港的繁荣创造了条件，河口港也是国内外建港的主要模式，港址宜选择在过水断面较窄的顺直河段或稳定的弯曲河段的凹岸。不宜在拦门沙附近的地段选址。在分汊河道上建港，必须了解各汊河的稳定情况，一般应选在处于长期稳定或发展阶段的汊河河段内，并采取必要的整治措施，以固定流量分配及稳定河床。浅滩呈周期性强烈移动的河段不宜选址。河口港随着船型的发展而使拦门沙浅滩的通航难度日益上升，上海港的发展已受到长江铜沙浅滩水深的制约。解决河口入海段浅滩的水深，在技术上和经济上需要有大量的投入，选址中应予考虑。,5、泻湖建港泻湖以其纳潮量维持潮汐通道的水深，因而为建港提供了条件。秦皇岛渔港、海南岛洋浦港和广东的水东港等，都是利用泻湖建港的实例。泻湖口建港的关键是航道入海处的稳定问题，对此，国内外有过长期的研究，因入海口受波浪及海岸纵向输沙的作用，条件较复杂，研究的结果是建立了通道稳定断面与纳潮量及沿岸输纱量之间的半经验关系，选址中应进行必要的验算，如达不到保证通航水深要求时，尚须采取措施，如设置挡沙导流提或设置吸沙站，以减少沿岸输沙进入通道入海段的数量，保持通道断面的稳定。我国南方一些泻湖港（如水东）及溺谷大型海湾港口（如湛江、防城），在利用大纳潮量维护人工浚挖的入海航道方面取得了成功，可以作为新选港址的借鉴。,二、大规模疏浚填筑式建港 对于在大面积底坡平缓的浅海区建港，为减少防护建筑物及航道的长度，经过比较，往往将港址向外海推移。因而建港中须采取大规模疏浚造陆的方式。建港模式按其与陆地连接方式，形成半岛式和岛式两种。我国的天津港是典型的半岛式，由陆地大范围向海伸出。规划中的美国长滩港，系在浅水区大挖大填形成与陆地相连的港口。我国锦州港亦是采取由岸向浅海填出3km建港的方式，均属于这一类建港模式。岛式港亦是大量疏浚填筑方式建港的模式，其与半岛式的差别在于后者与陆地的连接仅通过狭长的引堤或栈桥，日本神户港岛是这种模式的典型。介于填筑式岛式和外海式码头之间另一种建港方式是采用由结构物组成的外海有掩护的岛式港，其特点是有一定数量的泊位而无库场设施，疏运也只能通过栈桥，因此其功能较适应于散货或液态产品的运输。,三、挖入式建港在海岸以内有大面积洼地可以利用的情况下，采取挖港池填高陆域，进港航道不建防波堤而建导流堤，码头结构甚至可以陆地施工，港口规模的扩大可以采取向内陆增挖港池，工程较易实现，这些是挖入式建港的优点，同时由于陆域形成面积大，有利于发展工业港。日本苫小牧港和我国的唐山港属于这一类型。挖入式建港按其位置的不同，有海岸型和河口型两种，上述的苫小牧港属于海岸挖入式，须单独建入海航道及导流堤。河口型则利用现有河口的入海航道，不须重建航道，工程较节省，但原有航道的尺度及能力，应能满足新选港址的要求。荷兰鹿特丹港的欧罗巴港池是属于河口型的，该港原有深水航道可以利用，大吨位（250000DWT）船舶可以进入新港区。,第二章 港口水域第一节 港外水域的组成及其功能港口水域广义来讲是指在港界范围内所包含的全部水域面积，在此范围内所有船舶的航行、系泊和作业都要遵守港口和监督部门的管理并接受其指挥。港口水域是经中央和地方主管部门划定的法定区域，它既要保证船舶航行作业的需要又要保障港口合理的发展，因此在规划、设计一个港口时，应结合该港的布局考虑今后的发展，根据当地自然条件的特点来确定港口水域。,一、港外水域的组成及其功能 由于海岸形态和自然条件的差异，港口的布局也是千变万化的。一般说来港外水域是指港界范围内至港口口门以外的区域，但往往也包括港界外的引航和检疫锚地，如大连港。对于有天然掩护的港口可以港池喇叭口为界划分港内、外水域，如防城港。对于河口港可以河口为界来划分水域范围。如上海港。港外水域通常包括进出港航道和港外锚地两个重要组成部分。但往往还布设一些专用码头和水深较大的泊位。,1、进出港航道 由于港外水域多处在比较开敞的海区或水流、泥砂运动比较复杂的河口段，因此对该区域的自然条件必须作深入的调查研究。对航道的选线除应注意船舶的航行和航道维护条件外，还应重视导助航设施的设置条件和处理好航道与锚地的相互关系，避免出现视觉导标视线被阻和航道切割锚地的情况发生，另外锚地应尽可能设在进出港航道的一侧，不宜分东、西两区设置，以避免进出港船舶与进出锚地的船舶发生干扰。在港外水域选择航道方位时还应考虑今后到港的发展船型由于其尺度的增大对航道的要求，即对航道拓宽、加深和延伸的可能性要予以重视。,2、港外锚地锚地是在水域中的指定区域专供船舶停泊或进行水上装卸作业、避风防台的作业场所。港外水域的锚地一般应具备以下功能：（1）引航锚地到港船舶在此停泊，等候引航员在此登船执行引航任务的锚地。（2）检疫锚地供外轮抵港后进行卫生检疫的锚地，海关签证也多在此进行。（3）停泊锚地到港船舶在此候潮或等待进港。（4）避风锚地风浪天船舶不能在码头前停靠而出港系泊避风的场所，同时也为过往船舶到此躲避风浪使用。（5）其他专用锚地有些港口根据作业需要结合当地的水域条件还设有油船、危险品和熏蒸锚地等。,第二节、港内水域各部分尺度的确定港内水域各部分的尺度，往往是以设计船型尺度为基准，通过港口使用经验的总结、驾驶人员经验的归纳或通过实船观测和近代船舶操纵模型实验等手段，经科学分析后确定的。合理的港内水域尺度应该是船舶操纵技术与港口工程规模相协调的统一体，也是在保证船舶作业安全前提下的必要水域尺度。随着船舶现代化、大型化的发展，船舶的操纵性能也在不断改善，港口现代化促进了先进导助航和监管设施在港口的使用，性能良好、大功率的港作拖船使得船舶在港内作业更加方便。因此港内水域的布置形式也在不断发展，其尺度的选择也更加灵活。,巨型油船和散货船，在条件允许时要求有较大的制动和回转水域，以利船舶安全操作。港内水域的布置和尺度有一定的灵活性，设计时应按当地的具体条件和港口设施配备的情况因地制宜的和船舶驾驶人员共同来确定港内水域的布置形式和尺度。港内水域尺度的灵活性是建立在普通性基础上的，海港总体规范中规定的水域尺度，是设计中通常遵循的标准，它反映了一般情况下的适用性与合理性。港口总平面布置由于水深、陆域条件和规模的不同，港内水域布置形式也是多种多样的。海港港内水域按其功能可划分为船舶制动水域、船舶回转水域、泊位前停泊和码头前船舶靠离的操作水域、港池与航道的连接水域以及港内装卸锚地等。,一、船舶主尺度选取原则 设计船型是确定港口锚地、航道、回转水域、装卸船设备选型以及码头有关设计尺度的基本数据。为设计使用方便，在海港总平面设计规范JTJ211-99中对港口设计常用的几种主要船舶提供了设计船型尺度及典型船型尺度。二、船舶制动水域 船舶进港时为克服风、流的影响，必须保持一定的航速以维持舵效。船体承受横向风、流合力为P，按船舶静力学原理，作用在船舶重心处可简化成横向力P及回转力矩MP，为保持船舶航向就必须保持一定的船速（以相对水流速度V来表示）以维持一定的舵效。船舶以航速V进港后，为停靠泊位或转向必须减低船速乃至静止，这个过程是船舶的制动过程，这段水域称作制动水域，港内最小的制动水域是指船舶进港后采用全速倒车克服船舶前进惯性时所需的水域长度，其宽度要满足船舶制动过程中随舵效减弱横向风影响加大和螺旋桨侧压力所引起船舶横向漂移的距离。,三、船舶回转水域 是指船舶转头出港或回旋转向所需的水域。其尺度与船舶回转性能有关。船舶回转可分为三个阶段：（1）转舵阶段从开始转舵1至规定的舵角2，由于船体惯性很大，转舵时间很短，船体尚未及产生侧向速度和回转角速度，因此船舶基本仍沿原航向运动。（2）过渡阶段是船舶结束转舵进人定常回转运动的过程。此阶段由于舵力的影响，在船体重心处侧向速度和回转角速度发生作用，开始克服船舶沿原航向运动的惯性力，此时船舶出现向转舵相反方向运动的趋势，其反横距为L3，当船舶转向至90后为定常运动，其正横距为L2。（3）定常回转阶段此时作用在船体上的力和力矩达到新的平衡，船舶以一定的侧向速度和回转角速度。绕固定点作圆周运动，其定常回转直径为DC，与原航向距离为回转直径Dr。,四、码头前停泊和船舶靠离岸的操作水域 一般人工开挖的港口，为减少疏浚量多按使用功能将泊位前水域分为船舶停泊和操作两部分。1、船舶靠离岸的操作水域（1）船舶停靠码头所占用的水域 A、顺岸靠泊：在风、流较顺畅的条件下船舶多采用此种靠泊方式，即船舶以2530角减速驶向泊位，一般当船舶距码头约50m（相当于两节锚链）处投下外侧船锚，借拖船帮助或车、舵的综合效应使船舶停泊码头。B、调头靠泊：当顺流或横向风作用时船舶往往采用调头靠泊的方式操作。船舶自航道以3035角微速驶向泊位，船舶距码头前约70m处投下内侧首锚以固定船首，使船徐徐前进，利用拖船和车、舵的综合作用使船体回转调头靠岸，码头前水域采用 1.5L的宽度可满足船舶调头靠泊的需要。,（2）船舶驶离码头调头所占用的水域 在顺岸码头前船舶离港调头所占的水域尺度：一般情况下用一艘拖船协助作业，但当船舶吨位较大或风、流较强时多用两艘甚至多达四艘拖船作业。船舶离港时先将后缆解去，拖缆系在船尾，拖船将其拖出，当尾部离开相邻船位与码头岸线呈3040交角时松去前缆，拖船将大船拖离码头约60m80m时即开始作180回转，使船艏朝向出港方向。其调头所占的水域宽度应不小于1.5L，对采用连续顺岸多泊位布置的港口，在挖泥困难条件下，如操作允许也可在顺岸码头前不设转头地，而在港池的一端设专用转头地。泊位前船舶靠离岸操作水域：其深度应保证在乘潮水位时船舶能安全靠离岸作业，并备有各项富裕水深。其宽度按港作拖船配备的情况和不同操作方式来确定，如当地横向风较强时为保证船舶靠离岸作业的安全，应尽量考虑船舶可调头靠离岸作业，其宽度B不宜小于15倍的设计船长。,2、码头前沿停泊水域 其深度应保证在设计低水位船舶满载时能安全停靠，并备有各项富余水深。其宽度一般选用2倍设计船宽，但对回淤强度较大的泊位，尤其对淤泥海岸有浮泥运动的港口，泊位前的停泊水域宽度要适当加大以利维护挖泥。最近几年，由于船舶大型化的影响，许多港口对老码头采用不同方式进行加深改造，此时应注意确保码头前沿2倍设计船宽的停泊水域。,五、港池布置 港池是码头前泊位的共用水域，其设计水深宜与航道设计水深一致。港池的朝向及布置应根据当地的自然条件、船舶安全进出、铁路进线方便、码头岸线的有效利用和连接水域挖泥数量等因素综合分析比较。掩护条件差的港口应避免与强浪向一致。1、顺岸码头港池布置 当港池顺岸部分设置泊位时，其港池宽度视需否考虑船舶调头而异。当考虑船舶调头时，其宽度不应小于1.5倍设计船长，当风向和水流条件比较恶劣时，该宽度还应进一步加大。对于多泊位连续布置的顺岸码头，如水域狭窄或疏浚困难时，经论证可在码头的两端设置回旋水域，但根据统计资料，码头前沿港池宽度不应小于0.8倍的设计船长。,2、突堤码头港池布置 突堤码头港池布置的重点除注意避开强风、强浪等不良自然条件的影响外，还应注意与连接水域的衔接和过渡。另外突堤和顺岸码头间的夹角应根据自然条件、船舶安全进出、码头岸线利用和连接水域挖泥量以及铁路进线的方便等条件进行比较后确定。3、挖入式码头港池布置 挖入式港池的建设，改变了海岸或河口的天然平衡状态，港池的角度要使其突堤适应当地水流的主要动力方向，避免形成丁坝，使悬移质泥砂在港池口门处大量沉降。同时港池的方向也应避免和强浪方向一致，以免波浪传入后，波能难以扩散产生反射而影响泊稳。因此，在条件比较复杂的地区应通过数学模型计算或物理模型试验，综合考虑各方因素后来确定港池的布置形式和角度。,港池的宽度除了满足船舶安全进出的要求以外，还应比较疏浚工程量的大小，在土地昂贵的地区要作挖入式港池时，宁可配置性能良好、马力强大的拖轮协助来缩窄港池宽度也是值得考虑的。4、港池与航道的连接水域布置 系指顺岸码头和突堤码头港池与航道连接段的水域。其功能是保证船舶安全的进出港池，一般情况下考虑船舶自航转向进出港池，在困难情况下也可按用拖船协助转向进出港地考虑。对突堤码头前港池的连接水域多兼顾出港船舶在此转头的需要。,顺岸泊位码头前港池与航道的连接水域一般情况下为方便船舶进出港池、靠、离岸作业，规范建议港池与航道用3545来连接。但对于在浅水区建深水码头港池挖泥量大的泊位，连接水域的形式就值得研究比较。在备有良好港作拖船的港口，当连接水域挖泥量较多时建议也可考虑采用折线连接水域的布置方式。当流速较大、涨落潮流向不同时，为保证船舶逆流靠离，连接水域应适当加大。,突堤码头港池前连接水域的尺度应满足船舶进出港池或船舶在此转头的要求（指窄港池），因此很难规定一个统一的尺度。对船舶进出港池的要求，随航道与港池夹角不同而异，船舶要求双向进出时连接水域的尺度和船舶只要求单向进出时的连接水域尺度二者相差甚大。因此，建议按船舶转向半径的要求来确定其尺度。通过对船舶回旋试验、实船测定等资料分析，船舶在港内自行转向半径R可选用3.0L，用拖船帮助转向可按R2.0L考虑。如船舶需在连接水域转头，其内接图直径D不应小于2.0L。,第三节 码头总平面设计一、码头前沿高程设计 码头前沿高程应根据泊位性质、设计船型、装卸工艺、船舶系缆、水文和气象条件、当地的防汛要求和掩护条件等因素综合考虑。既要防止当地大潮时对码头面的侵没，又要便于船舶装卸作业和码头前后方的高程衔接。,1、有掩护码头前沿高程设计 有掩护码头前沿高程为计算水位和一适当的超高值之和。规范规定其基本标准为设计高水位（高潮累计频率10的潮位）加上1.0m1.5m的超高值；复核标准为极端高水位（重现期为50年的年极值高水位）加上00.5m的超高值。高程的最终确定还要综合各方面的因素，比如：码头前方和后方的高程协调，能否满足铁路、公路在高程上的衔接过渡；能否满足后方陆域排水的要求；是否需要较大的预留沉降量，以备陆沉之需；在南方海区风暴增水较大的港口，还应根据风暴潮过境的频度，用一年一遇或一年多遇的风增水进行校核。,2、开敞式码头前沿高程设计 开敞式码头由于缺少掩护，暴露程度高，波浪直接作用在码头结构，。因此其高程应满足码头面不被波浪淹没的要求，通常不考虑码头及连接桥上部结构直接承受波浪力的作用。按规范第条计算：E HWL h 式中 E 码头面高程（m）HWL设计高水位（m）设计高水位时的重现期为50年的H（波列累计频率为1%的波高）静水面以上的波峰面高度（m）h 码头上部结构的高度（m）波峰面以上至上部结构底面的富裕高度（m），可取01.0m。,开敞式码头面高程相对有掩护码头，其前沿高程的确定更复杂一些，除按规范第条计算外，还应综合考虑下列因素：（1）如果经计算码头高程过高而造成使用不便时，应从结构受力条件采取措施，通常允许梁的部分高度承受波浪力，此时可不必叠加值。（2）按计算的码头面高程，如系缆柱设在码头面上过高时，可根据船舶吨位大小、干 高度、在满足工艺的条件下，将系缆墩降低到合适的高度上，将系缆墩、装卸平台作成台阶式，以满足系缆和装卸作业的要求。（3）开敞式码头的顶面标高，应做到工艺、水文和结构的统一，对群墩的开敞式码头，则必须进行模型试验，取得码头各点的波峰面的增高值。若允许码头部分梁高承受波浪力时，不应使码头面承受波浪力作用。此种情况下，在确定码头面高程时，对梁板计算高度（h）可作适当折减，而不计富裕值。,二、码头前沿设计水深1、掩护码头设计水深 设计水深是以设计低水位为基准，由设计船型的满载吃水并综合考虑各种富裕水深叠加而成，其深度可按下式确定：DTZ1Z2Z3Z4Z2K H4 Z1式中 D为码头前沿设计水深（m）T为设计船型满载吃水（m）Z1为龙骨下最小富裕深度（m），以防止船舶触底，兼有防止底质玷污船舶海底门或防止从吸入口吸入泥沙致使船舶冷凝器发生故障的需要。,Z2为波浪的富裕深度（m），是因波浪作用导致船舶下沉量的富裕深度。由于系泊状态下的船舶运动十分复杂，难以准确计算。但实践和经验表明，在有掩护的港池内，其计算值一般为负值，可不予计算。但当港内出现长周期波时，船舶运动量显著增加，必要时应进行模型试验以判明船舶自摇周期和波周期之间的谐振问题以及可能出现的船舶运动量，进而确定波浪富裕深度。Z3为船舶配载需要增加的艉倾值（m），杂货船由于船舶实载率的关系，一般不予计算。Z4为考虑挖泥间隔期的备淤深度（m），虽然其不列入到公布的水深之内，但它与码头结构强度和稳定计算有关。其取值应根据港口的泥沙淤积强度确定，对于回淤严重的港口，应适当多留备淤深度。,2、开敞式码头设计水深 开敞式码头设计水深的计算基本与有掩护的码头计算相同，但由于自身的开敞式特点，应十分重视下列问题：（1）开敞式码头通常是接纳大型船舶的泊位，它较有掩护的码头泊位水深要深，富裕深度要大，其中波浪富裕深度是不可忽视的因素。一些文献介绍，由于船舶的运动引起的升沉量可达波高的一半，甚至最大下沉量为波高的2/3，可见船舶在波浪作用下的运动复杂、剧烈。因此必须根据具体泊稳标准的波浪要素以及船舶特性，通过模型试验确定船舶运动量，并以此确定波浪作用下的富裕深度。,（2）设计使用中，系数K一般应视泊位附近的自然条件、波浪、底质因素予以选取。如底质软，自然环境良好，K取小值；底质硬，自然环境差，K取大值。（3）由于开敞式码头泊稳条件差，船舶靠离和装卸作业的允许波高常被限制在某一范围内，这一允许波高通常也是确定设计水深的重要参数，故超过允许波高时，应要求船舶离开码头。,三、码头泊位长度设计 泊位长度一般是由设计船长L和两端船位富裕长度d所构成，其长度应满足船舶靠离作业和系缆布置要求。如有相邻泊位时，还应考虑相邻泊位间的船舶安全间距，个别情况下还要考虑岸上装卸机械的安全间距或者铁路曲线段的过渡。船位富裕长度d主要是从靠泊系缆角和系泊力理论计算的结果，也包括了多年来设计和使用经验的总结。规范中规定了不同岸线布置时，泊位长度的计算方法。,1、单个泊位岸线长度单个泊位岸线长度按下式计算：Lb L 2d式中 Lb码头泊位长度（m）L设计船长（m）D富裕长度（m）采用下表数值富裕长度d,图单个泊位长度,2、连续布置泊位岸线长度 当在同一码头线上连续布置泊位时，码头的总长度宜根据到港船舶尺度的概率分布模拟确定。规范中规定也可以按下式确定：端部泊位 LL1.5d 中间泊位 LLd（1）中间泊位是指相邻两侧设有泊位的情况，因允许相邻泊位交叉带缆，也允许出现互相压缆现象，但必须保证相邻泊位的艏、艉缆不出现兜缆。（2）由于石油和其他危险品码头的货种单一，装卸设备较简单，装卸平台较船长短，为降低工程造价，通常将装卸平台和靠船墩、系缆墩分离设计，所以泊位长度较连续布置的普通泊位要长，因此不能按上式计算确定。,图连续布置多泊位长度,3、折线布置泊位岸线长度 当码头布置成折线时，转折处的泊位长度计算应该首先考虑满足船舶靠离作业的安全，保证船舶靠离时与相邻泊位船舶间的安全间距，因此，泊位的长度与码头岸壁所成夹角的大小、陆域和水域条件、码头上的铁路进线方式、船舶靠离泊作业方式以及码头有效长度的利用有着密切的关系。实践表明，岸线折角小，岸线长度损失大；岸线折角大则岸线损失小。直立式岸壁折角处的泊位长度应按下式计算：LLd/2式中 船长系数采用下表数值,船长系数,注：对1000t吨级以下船舶，折角处的富裕长度可适当减小；DWT系指船舶载重吨（t）。当直立式码头与斜坡式护岸或水下挖泥边坡边线的夹角90时，靠近护岸处的泊位长度可按连续式布置中的端部泊位长度公式计算。,图直立式岸壁折角处的泊位长度,图直立式码头与斜坡护岸处的泊位长度,4、开敞式码头泊位长度 开敞式码头由于缺少掩护，布置比较复杂，应根据当地水深、潮汐、地质、泥沙、风、浪和水流等自然条件综合分析确定。码头轴线的确定尤为重要，应满足港口营运和船舶靠离、系泊和装卸作业的要求，并宜与风、浪、水流的主导方向一致；当无法同时满足时，应服从其主要影响因素。开敞式泊位的长度计算一般估算为设计船长的1.41.5倍，实际设计中往往需要作大量的研究和模型试验，通常是通过模型试验获得合理布置要求和泊位长度。泊位长度的控制条件主要是系泊船舶的带缆角度和系缆长度，研究表明，适当的带缆角度（艏艉缆的水平系缆角宜为3540）和足够长的缆绳可以起到有效控制船舶运动和受力缓冲的作用。由于布置方式不同，带缆角度和缆绳长度都有一个允许的变化范围，目前一些大型的石化企业也都有自己的企业内部标准，不再赘述。,图开敞式码头的泊位长度,第四节 码头泊稳和作业条件一、影响码头泊位和作业条件的主要因素（1）港口的自然条件（风、浪、流及其主要特征）。（2）码头的水域布置型式（开敞式或掩护式、码头轴线与风、浪、流方向的相对关系）、码头结构型式、相邻泊位有无船舶系泊，防冲设施以及系缆设施。（3）防波堤的位置及结构型式与口门布置型式。（4）码头装卸工艺、货种和船舶安全作业的要求等。,二、码头前允许波高和允许风力1、关于校验港内水域平稳波高的累积频率 为了直接从我国沿海各波浪观测站的实测资料中用波浪绕射、折射等方法推求港内波浪要素，进而确定码头前波高，使用国家海洋局1979年颁发的海滨观测规范规定方法测得的波高累积频率约相当于4，根据波浪绕射、折射计算得出码头前波高的累积频率与港前波高的累积频率相同的原理，将码头前允许波高的累积频率拟定为4。.2、横浪与顺浪的划分 根据有些模型试验结果和资料介绍，斜浪与顺浪的撞击能量以及船舶运动参数差别较小，所以将码头前允许波高拟划分为横浪（船、浪夹角45）与顺浪（45）两种情况。,3、船舶装卸作业的允许波高和风力规范JTJ21199在第条对不同载重吨、不同货种的码头在船舶装卸作业时的允许波高和允许风力提出了具体的推荐意见，并在开敞式码头规范第表中特别规定了开敞式码头的作业允许波高和风力。关于集装箱码头的泊稳和操作条件：集装箱船系泊于码头后，在波浪、风、水流作用下，将产生纵移、横移、纵摇、横摇、升沉与水平旋转等6种形式的运动。船舶运动量超过一定限度，将影响装卸作业的效率和危及船舶的安全，对集装箱船舶尤为突出。在进行集装箱装卸作业过程中，船舶运动的限度和码头可能进行装卸作业的允许波高，是海港总体设计中尚待研究解决的重要课题。,三、码头前允许的水流条件 码头前允许的水流条件指不同吨级的船舶，在有掩护或无掩护的海港码头中，进行靠泊、系泊时，对应某一流向的允许流速值。经过港口的实际调查和水流对船舶作用力的计算分析，说明起控制作用的是船舶在拖船协助下进行靠泊时的允许流速值，因为同一流向、同一吨级的船舶对近岸式或离岸式码头靠泊允许的流速值低于对应情况下系泊允许的流速值。,1、船舶靠泊作业时允许的水流速度 不同吨级的船舶在拖船协助下，对离岸式或近岸式码头进行靠泊作业，对应于流向与码头轴线成某一夹角1时允许的水流速度建议不超过表22521中的数值。,2、船舶系泊于近岸式码头时允许的水流速度对于近岸式码头，其轴线与最大流速的流向之间的夹角2，一般不宜大于10，以便保证船舶靠泊作业和系泊的安全。不同吨级的船舶系泊于近岸式码头，允许的水流速度建议不超过表22522中的数值。,3、船舶系泊于离岸式码头时允许的水流速度不同吨级的船舶系泊于离岸式码头时，允许的水流速度建议不超过表22523中的数值。,第五节 油品及其他危险品码头一、危险品码头的一般要求1、油品火灾危险性分类 根据油品被引燃、爆炸的难易程度，按现行标准装卸油品码头防火设计规范JTJ237-99规定，将油品的火灾危险性分为甲、乙、丙三类。甲类：A（15时的蒸汽压力0.1MP）常见品种有液化石油气 B 闪点28（甲A类除外）常见有原油、汽油、石脑油 乙类：28闪点60 常见有煤油、35号轻柴油、喷气燃料 丙类：闪点60 常见有柴油、重油、沥青、润滑油、渣油,2、码头防火设计分级 装卸油品码头防火设计，应贯彻“预防为主，防消结合”的方针，做到保障安全，使用方便，技术先进，经济合理。装卸油品码头按设计船型载重吨位的大小划分为三级。一级 海港 船舶吨级（DWT）20000 河港 船舶吨级（DWT）5000二级 海港 船舶吨级（DWT）5000 20000 河港 船舶吨级（DWT）1000 5000三级 海港 船舶吨级（DWT）5000 河港 船舶吨级（DWT）1000 装卸常温压力式液化石油气（LPG）运输船应按一级码头设计。,二、布置油品及其他危险品码头时应遵守的规定 1、危险品码头的一般要求（1）当危险品数量较少时，其装卸作业可与港区其他码头泊位混合使用，但应采取必要的安全措施，并应尽量利用端部泊位。堆放危险品的库场应单独设于港区安全地带。（2）当危险品数量较大但货源稳定时，可设置专用危险品码头，其布置可根据危险品性质参照石油码头或其他有关规定确定。（3）装卸石油及其他危险品的码头，应按国家有关规定配置相应的消防和安全设施。,（4）根据国外有关文献和资料介绍，在一般情况下，适用于油码头的一些安全措施，无法消除因LNG泄漏产生可燃气体云对码头的危害。在实践中采取措施通过减少LNG的泄漏量以降低火灾的风险。但是，从维护商业信誉的角度出发，即使这种风险很小，它的存在同样是对安全的严重威协。因此，进一步的措施是在码头及其周围严格禁止火种的存在。通过分析在不同自然条件下，泄漏的LNG形成可燃气体云的组成和扩散特性，可以确定需要采取防范措施的区域，可燃气体云的形成，取决于泄漏的速度和历时，气象条件如风速、风向，以及