港口水域航道規(guī)劃設(shè)計(jì)與安全評(píng)價(jià)

常冠宇

【摘 要】 為了保護(hù)港口水域和航道，分析港口航道規(guī)劃設(shè)計(jì)，闡明航道規(guī)劃設(shè)計(jì)原則，并對(duì)具體的規(guī)劃設(shè)計(jì)和安全性進(jìn)行分析。通過(guò)對(duì)港口水域航道規(guī)劃設(shè)計(jì)與安全評(píng)價(jià)分析，提升航道服務(wù)質(zhì)量保障船舶安全通行，推動(dòng)港口功能性和服務(wù)性的體現(xiàn)，促進(jìn)水運(yùn)的可持續(xù)發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】 港口;船舶;水域航道;規(guī)劃設(shè)計(jì);安全評(píng)價(jià)

1 航道設(shè)計(jì)工作的重要性

一個(gè)國(guó)家的水運(yùn)體系是否完善、經(jīng)濟(jì)發(fā)展是否良好，對(duì)該國(guó)的水運(yùn)業(yè)發(fā)展前景有著決定性的影響。此外，水運(yùn)系統(tǒng)的發(fā)展應(yīng)能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)的需求，以及能滿足國(guó)內(nèi)產(chǎn)品和原材料異地交換運(yùn)輸?shù)囊蟆Ｎ覈?guó)許多省份因其特殊的地理位置，已成為對(duì)外貿(mào)易發(fā)展迅速且發(fā)達(dá)的地區(qū);因此，在我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的同時(shí)，我國(guó)航道設(shè)計(jì)工作也應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)。我國(guó)船舶正在向大型化方向發(fā)展，對(duì)航道的要求也就越來(lái)越高，對(duì)航道設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)水平也是如此。隨著我國(guó)城市規(guī)劃的不斷發(fā)展，河道采砂、疏浚、填筑改變了原有河道河床的物理狀態(tài)，破壞了原有的正常通航環(huán)境和條件，專業(yè)設(shè)計(jì)人員及研究人員必須積極探索和創(chuàng)新當(dāng)前情況下航道設(shè)計(jì)新模式，在選擇適用于如今航道設(shè)計(jì)工作的高新技術(shù)的同時(shí)，努力創(chuàng)新，提升航道服務(wù)質(zhì)量，促進(jìn)我國(guó)水運(yùn)可持續(xù)發(fā)展。

2 港口的水域航道規(guī)劃設(shè)計(jì)

2.1 航道規(guī)劃過(guò)程中應(yīng)當(dāng)注意的因素

航道規(guī)劃需注意航道走向、船舶交通安全、港口貨物吞吐量、航道建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性和建成后航道的環(huán)境協(xié)調(diào)性等因素。航道建設(shè)應(yīng)盡量選擇直線布置，同時(shí)還應(yīng)根據(jù)各個(gè)航道可容納的船舶交通量和港口規(guī)模，合理規(guī)劃航道布局。航道規(guī)劃設(shè)計(jì)要考慮船舶的通航安全和港口可停泊的最大船型。為充分考慮港口建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性，在保證質(zhì)量和安全的前提下，盡可能降低港口運(yùn)營(yíng)維護(hù)的建設(shè)成本和維護(hù)成本。在港口航道建設(shè)前，要提前做好調(diào)研及準(zhǔn)備工作，以此為基礎(chǔ)做好港口、航道與周邊生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)工作，盡可能降低建設(shè)對(duì)周邊環(huán)境的影響，確保航道與周邊環(huán)境的和諧相處。

2.2 航道選線

水域航道走向是影響船舶通航距離的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。具體航道選線應(yīng)按施工銜接、開挖量小、疏浚維護(hù)和施工費(fèi)用低等基本要求進(jìn)行。在航道選線過(guò)程中，專業(yè)測(cè)量人員需要對(duì)港口環(huán)境進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，并詳細(xì)記錄測(cè)量數(shù)據(jù)。利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)港口環(huán)境調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，借助GIS技術(shù)進(jìn)行航道選線，綜合分析選線的經(jīng)濟(jì)性、安全性和建設(shè)性，最終完成航道選線。在確定方案時(shí)，需要考慮到以下5個(gè)問(wèn)題：

（1）水域航道選線平面布置應(yīng)盡量避免急彎。對(duì)于轉(zhuǎn)彎點(diǎn)的規(guī)劃設(shè)計(jì)，可通過(guò)增大轉(zhuǎn)彎半徑來(lái)控制航道轉(zhuǎn)彎角度，并可設(shè)定一定的轉(zhuǎn)彎角度限值，還可以控制轉(zhuǎn)向角個(gè)數(shù)，綜合控制轉(zhuǎn)向距離。

（2）港口航道周圍的建筑物會(huì)影響航道的規(guī)劃設(shè)計(jì)效果，甚至可能對(duì)船舶通航造成干擾。在規(guī)劃設(shè)計(jì)中要注意安全距離的設(shè)計(jì)，必須保證建筑物與航道之間有足夠的安全距離。為了保證航道的穩(wěn)定性，控制船舶與兩岸的距離，必須選擇直線布置，設(shè)置防波堤的方向。

（3）線路規(guī)劃設(shè)計(jì)可能會(huì)受到環(huán)境的影響，特別是地形條件、氣象和水文條件的影響。結(jié)合GIS技術(shù)的基本功能控制地質(zhì)條件的影響;應(yīng)考慮橫風(fēng)這一影響因素，盡量避開垂直于航道軸線的高級(jí)風(fēng)向。

（4）河口的自然環(huán)境對(duì)選線也有影響。在航道選線時(shí)，必須對(duì)航道中水流落差的沖刷干擾進(jìn)行分析，以此確定航道水深。要結(jié)合大江大勢(shì)和水利原貌，著手布線規(guī)劃。

（5）根據(jù)航道規(guī)劃區(qū)域具體的潮落情況，綜合考慮地理位置因素，確保線路易于維護(hù)、安全簡(jiǎn)單。

2.3 航道寬度設(shè)計(jì)

2.3.1 航跡帶寬度設(shè)計(jì)

自然因素對(duì)航道的設(shè)計(jì)有很大的影響。即便是不考慮自然因素的影響情況，船舶在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的螺旋槳致偏效應(yīng)也會(huì)導(dǎo)致航路與航道不平行，從而經(jīng)常出現(xiàn)圍繞航行中心線的“S”形航道。即使使用舵角來(lái)控制船舶的航跡，也很難保證船舶的航路與航道平行，因而有必要增加航跡帶的寬度。

2.3.2 船舶富余寬度設(shè)計(jì)

船舶在會(huì)遇時(shí)，需要運(yùn)用科學(xué)合理的方法進(jìn)行錯(cuò)船，避免船吸現(xiàn)象，因而有必要對(duì)船舶富余寬度的設(shè)計(jì)提出要求。船與船之間的力主要分為船舶的橫向作用力和回轉(zhuǎn)力矩，其中橫向作用力主要與船舶的體積、停泊位置和水面橫向力有關(guān)。當(dāng)兩船之間發(fā)生船舶吸力時(shí)，船舶橫向運(yùn)動(dòng)方向的阻力逐漸變大;相反，如果兩船的航行方向和航速相同，阻力就會(huì)減小，相應(yīng)的轉(zhuǎn)向力矩也會(huì)相對(duì)減小。船舶全寬設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是控制兩船內(nèi)部的轉(zhuǎn)向力矩，根據(jù)實(shí)際情況，確定標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)參數(shù)，使其達(dá)到參考范圍，可以避免船吸現(xiàn)象。

2.3.3 船舶與航道底邊間距設(shè)計(jì)

航槽壁效應(yīng)是人工渠道設(shè)計(jì)過(guò)程中非常常見的一種現(xiàn)象。航槽內(nèi)外水深不同，河岸對(duì)行駛過(guò)程中的船舶產(chǎn)生橫向的吸力或推力，易發(fā)生船舶擱淺、擦壁岸吸現(xiàn)象。水深不足、寬度過(guò)窄、船速過(guò)快、船距岸壁距離過(guò)小、船型過(guò)大等因素都會(huì)產(chǎn)生岸吸力，影響船舶通航安全。

考慮到航道長(zhǎng)度、自然條件、船舶定位和導(dǎo)向靈敏度等多種因素，合理控制航道寬度是十分必要的。在規(guī)劃單向航道寬度時(shí)，寬度應(yīng)為最大航行寬度的5倍;在規(guī)劃雙向航道寬度時(shí)，寬度應(yīng)為最大航行寬度的8倍。

2.3.4 航道水深

航道深度是指從河底到航道最淺部分的垂直距離。在航道規(guī)劃中，該區(qū)域水深與船舶的安全性關(guān)系重大。水深不足會(huì)導(dǎo)致船舶難以安全通過(guò)甚至擱淺，因此，航道水深規(guī)劃需考慮船舶吃水、船底龍骨下至水底的最小安全距離、航道淤積深度、淺水波、波浪影響的富余量等因素，確保足夠水深。除上述因素外，還需要從多方面考慮到水深測(cè)量誤差對(duì)航道水深的影響，確保足夠水深，從而確保船舶通航安全。

3 規(guī)劃航道的安全性評(píng)價(jià)

航道的重要性對(duì)于航行過(guò)程中的船舶十分重要，必須做好航道安全規(guī)劃。航道安全評(píng)價(jià)可從風(fēng)險(xiǎn)性和安全性兩個(gè)方面進(jìn)行，評(píng)價(jià)指標(biāo)包括航標(biāo)、航道底質(zhì)、航道寬度、航道彎曲半徑、航道水深、船舶穿越情況、水流流向、風(fēng)向和能見度。在滿足相關(guān)技術(shù)需求的同時(shí)，完成對(duì)水域航道的選線、寬度、水深等方面的設(shè)計(jì)，并對(duì)設(shè)計(jì)方案是否具有可行性進(jìn)行科學(xué)的評(píng)估。

因?yàn)楹降缹儆诙喙δ艿幕A(chǔ)設(shè)施，其與船舶是否可以安全通行有著密切聯(lián)系。細(xì)致評(píng)估氣候條件、管理動(dòng)態(tài)、通航環(huán)境等因素，可以有效減少外界因素對(duì)港口水域航道帶來(lái)的不利影響。從安全性總體評(píng)價(jià)的角度來(lái)看，應(yīng)當(dāng)緊緊圍繞危險(xiǎn)性和安全性這兩大標(biāo)準(zhǔn)來(lái)對(duì)風(fēng)向及航道的流向、深度、底質(zhì)等多種因素進(jìn)行科學(xué)評(píng)定。

4 結(jié) 語(yǔ)

分析航道規(guī)劃設(shè)計(jì)中的航道選線、寬度控制和水深等具體影響因素及設(shè)計(jì)需求，從而達(dá)到合理規(guī)劃設(shè)計(jì)航道的目的。借助有效的安全舉措，合理規(guī)劃水域航道設(shè)計(jì)，提升航道后續(xù)的安全性，發(fā)揮航道功能，推動(dòng)港口功能性和服務(wù)性的體現(xiàn)，進(jìn)而確保船舶通航安全。