港口水域航道合理規(guī)劃的具體設(shè)計(jì)實(shí)施分析

姚令燕

摘 ?要：港口是水運(yùn)的重要節(jié)點(diǎn)，港口的吞吐能力對(duì)海洋戰(zhàn)略發(fā)展具有重要的影響。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展下，基于未來港口發(fā)展需求，對(duì)港口水域航道進(jìn)行更合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)，升級(jí)港口水域航道，并從港口航道選線、水深確定、寬度設(shè)置和安全性評(píng)價(jià)等幾個(gè)方面進(jìn)行深入研究分析，對(duì)我國(guó)航運(yùn)發(fā)展和港口建設(shè)具有積極的意義。

關(guān)鍵詞：港口 ?航道 ?規(guī)劃設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：U653.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1672-3791（2019）06（a）-0054-02

1 ?航道設(shè)計(jì)概述

港口航道的通過能力關(guān)系著挖掘航道的運(yùn)輸潛能，其中涉及的陸域要素主要是船舶碼頭服務(wù)效率，而水域要素則包括航道、等讓區(qū)、錨地、登陸點(diǎn)、碼頭前言停泊水域、回旋水域等。在港口航道設(shè)計(jì)中，需要遵循以下主要原則：一是確保船舶通行的安全性;二是航道網(wǎng)絡(luò)設(shè)置最好采用直接進(jìn)港的直線布置方式，且保留一定的靈活性;三是基于未來發(fā)展的需求，在必要航道規(guī)劃指標(biāo)上適當(dāng)拓寬;四是在安全保障下，盡量降低后期開支與維護(hù)費(fèi)用;五是充分考慮港口附近的生態(tài)環(huán)境保護(hù)。

2 ?港口水域航道合理規(guī)劃設(shè)計(jì)的要求

2.1 存在的問題

對(duì)當(dāng)前我國(guó)港口進(jìn)行的調(diào)查分析可知，從港口建設(shè)層面來看，港口功能較單一，綜合性、多功能的港口不足，不能完全滿足不斷提升的港口服務(wù)、港口創(chuàng)新等要求。從實(shí)踐來看，在快速發(fā)展的航運(yùn)行業(yè)，港口的基礎(chǔ)配套設(shè)施與服務(wù)不完善，導(dǎo)致港口整體運(yùn)載效率不高，而且還或多或少地存在“環(huán)境污染”的問題。從港口航道建設(shè)層面來看，泥沙淤積問題、航道選線問題、大型港口航道深度問題、航道寬度問題等，都需要進(jìn)一步完善。

2.2 地質(zhì)條件、自然環(huán)境對(duì)航線影響

在港口航道規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮到當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件對(duì)航線規(guī)劃的影響，比如水文氣象、流域水深等因素，要盡可能使用天然水資源的位置規(guī)劃航道。此外，還要考慮到自然環(huán)境對(duì)航線的影響，進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，需要考慮以下3點(diǎn)：一是考慮強(qiáng)風(fēng)、強(qiáng)浪等因素對(duì)軸線選擇的影響;二是要考慮自然環(huán)境對(duì)防波堤口的影響，防波堤口的角度一般不超過30°;三是還需考慮到體積較大的船舶的特征，比如偏位位移大等，因此在航線設(shè)計(jì)時(shí)也需要考慮到強(qiáng)風(fēng)、強(qiáng)浪等因素。

2.3 航道軸線安置要點(diǎn)

其一，在港口航道軸線的平面設(shè)計(jì)中，一定要避免S型彎路轉(zhuǎn)向的出現(xiàn)，要盡可能確保航道軸線平滑，以確保船舶操作通過時(shí)的安全進(jìn)出，防止船舶由于轉(zhuǎn)向而出現(xiàn)的觸壁等問題。

其二，在客觀條件的限制下，如果港口航道條件不足以實(shí)現(xiàn)平滑，必須出現(xiàn)航道轉(zhuǎn)向的平面設(shè)計(jì)時(shí)，則應(yīng)嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)向角度的大小，確保轉(zhuǎn)向角度控制在30°以內(nèi)。如果這一約束條件仍無法滿足，那么就需要通過拓寬航道寬度、增大轉(zhuǎn)彎半徑等措施，來減少船舶在轉(zhuǎn)彎中所發(fā)生的應(yīng)力作用。

其三，如果港口航道設(shè)計(jì)中，航道軸線安置的約束條件仍無法滿足，且需要出現(xiàn)多次轉(zhuǎn)向時(shí)，則需要綜合考慮實(shí)際情況，盡可能地減少轉(zhuǎn)向的次數(shù)，而且還要充分考慮到船舶體積、船舶功能、航道寬度等因素，通過一系列的設(shè)計(jì)來減少轉(zhuǎn)彎角度，同時(shí)還應(yīng)對(duì)航道的寬度進(jìn)行充分的設(shè)計(jì)，確保船舶在多次轉(zhuǎn)向中滿足轉(zhuǎn)向后的船身方向調(diào)整要求。

其四，防波堤的口門處線路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)確保航道軸線的直線型分布方式。如果受到客觀的地質(zhì)條件限制，且不得不轉(zhuǎn)向時(shí)，那么在設(shè)計(jì)時(shí)就需要對(duì)直線長(zhǎng)度進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，要能夠滿足兩次轉(zhuǎn)彎所需要的直線長(zhǎng)度。

其五，當(dāng)航道軸線與燈塔、橋墩、觀測(cè)平臺(tái)等建筑物接近時(shí)，則需要充分考慮水面的風(fēng)速、水流等因素對(duì)建筑物周圍的流場(chǎng)變化的影響，進(jìn)而使船舶在經(jīng)過時(shí)出現(xiàn)偏航的現(xiàn)象，因此就需要在設(shè)計(jì)時(shí)考慮航道邊線與建筑物間隔的控制，通常這個(gè)間隔以不小于建筑物的3.5倍為宜。

3 ?港口水域航道具體設(shè)計(jì)

3.1 選線

港口水域航道設(shè)計(jì)中的選線項(xiàng)目，需要結(jié)合港口實(shí)際，總體上遵循投資少、挖方量少、施工期短、操船安全、疏浚維護(hù)便利等指導(dǎo)原則。因此在實(shí)際設(shè)計(jì)前，要對(duì)港口周圍的地質(zhì)地形、水文等進(jìn)行詳細(xì)的勘察分析，盡可能地選擇泥沙少、水文穩(wěn)定、水底地形相對(duì)安全的航線。此外，還需注意當(dāng)?shù)貧夂驓庀髮?duì)航道的影響，在海上氣候相當(dāng)不穩(wěn)定，因此需要加大氣候水文的分析力度。

在前期的數(shù)據(jù)收集和準(zhǔn)備工作中，一是要整理并分析當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件，二是要對(duì)船舶通航資料和港口腹地貨源、船舶進(jìn)出航道方法、船舶通航資料等進(jìn)行研究分析。航道的操船作業(yè)應(yīng)滿足以下條件：一是避免流速在1km以上的水流與航道軸線夾角過大;二是嚴(yán)禁高頻率風(fēng)向與航道軸線正交，盡可能避免強(qiáng)風(fēng)水流與航道軸線過大的夾角。

3.2 寬度與水深

航道的寬度是指設(shè)計(jì)乘潮水位或低水位的航槽斷面的設(shè)計(jì)水深處的兩底邊線間寬度。在航道寬度設(shè)計(jì)時(shí)，需詳細(xì)設(shè)計(jì)3個(gè)方面：一是船舶間的富裕寬度設(shè)計(jì)，應(yīng)結(jié)合港口具體情況確定合理的取值，要考慮船舶類型、航速等因素，一般以最大船寬為設(shè)計(jì)依據(jù)，確保船舶間預(yù)留距離最小，而且還應(yīng)確保兩個(gè)船舶的安全性，使其不發(fā)生摩擦碰撞。二是航跡寬度的設(shè)計(jì)，受氣流、風(fēng)向以及其他非人為控制因素的影響，航跡和航道會(huì)發(fā)生偏離，因此在具體設(shè)計(jì)時(shí)，航道中心線呈蛇形左右擺動(dòng)進(jìn)行，且航跡寬度在2.0～4.5B范圍為宜。三是航道底邊與船舶間的富裕寬度設(shè)計(jì)，用充分考慮船舶類型、航速等因素的影響。

對(duì)于航道水深的設(shè)計(jì)，考慮到其主要影響因素包括航行中的船體下沉、水深測(cè)量誤差、波浪富裕深度、龍骨下的富裕深度等，因此在具體設(shè)計(jì)中，應(yīng)以船舶滿載吃水、船舶尾吃水、龍骨下的最小富裕深度、備淤深度、波浪富裕深度、船舶航行下沉值、水深測(cè)量誤差幾項(xiàng)變量的和為基準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.3 泥沙疏浚

對(duì)于海域的港口航道設(shè)計(jì)而言，泥沙疏浚的規(guī)劃設(shè)計(jì)仍然至關(guān)重要，雖然相對(duì)于河道而言，海域港口航道的泥沙淤積相對(duì)較少，但其對(duì)航道安全的影響也非常大。因此在具體安全性設(shè)計(jì)中，對(duì)航道原斷面進(jìn)行必要的勘察分析，并結(jié)合對(duì)水文和水的含沙量的科學(xué)分析，確定泥沙淤積的可能性，并做出科學(xué)的應(yīng)對(duì)措施，確保對(duì)泥沙淤積發(fā)生而產(chǎn)生的危害事件的規(guī)避和預(yù)防。

3.4 安全性

船舶在航行中最重要的問題是安全性，此外才是效益與效率，一旦安全性不在，效益和效率則無從談起。因此在港口航道規(guī)劃設(shè)計(jì)中，需要對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行詳盡、科學(xué)的安全性評(píng)價(jià)，包括安全度與危險(xiǎn)度兩個(gè)評(píng)價(jià)層面。安全性評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)包括能見度、風(fēng)向、流向、航道寬度、航道彎曲度、航道交叉情況、助航標(biāo)志、底質(zhì)、深度等指標(biāo)。此外，還需對(duì)港口航道設(shè)計(jì)方案的總體設(shè)計(jì)、規(guī)劃方案可行性、安全性與經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評(píng)價(jià)。安全性的評(píng)估中，還需充分考慮到外界因素的影響，比如交通因素、通航環(huán)境、地理和氣候、管理因素等。

綜上所述，港口航道規(guī)劃設(shè)計(jì)要在科學(xué)合理性、經(jīng)濟(jì)性、安全性的原則上進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的前期，需要對(duì)港口航道所在位置的水文地質(zhì)、氣候氣象等因素進(jìn)行充分的調(diào)查與分析，然后在選線、水深、寬度、泥沙疏浚、安全性等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，制定完整的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案。此外還需要充分考慮航運(yùn)業(yè)務(wù)的發(fā)展趨勢(shì)，以及行業(yè)的環(huán)境，在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮到未來通航要求和發(fā)展趨勢(shì)，從而使設(shè)計(jì)方案保持一定的前瞻性和靈活性。

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