港口航道和碼頭通航安全評估

摘 要：在水運范圍里，最值得進行研究的內(nèi)容之一是船只在航道內(nèi)行駛的安全問題。船只在港口內(nèi)前行的時候，會因為港口內(nèi)航道自身的一些特點，如航行通道比較窄小，水位不深、過往船只比較多、風向復雜等這些情況都會對船只的運行和躲避能力產(chǎn)生影響。所以，探討港口內(nèi)船只安全航行，同時對安全問題展開評價估量，這項研究不僅對科學研究同時對現(xiàn)實生活都有著很重大的意義。

關鍵詞：港口航道；碼頭通航；安全評估

1 前言

港口以及它能夠順利不斷的前進是確保水運能夠繁榮發(fā)展的根本。現(xiàn)在，港口都越來越向著大規(guī)模發(fā)展，重新建筑港口碼頭、來往船只數(shù)量和重量都在慢慢的變多，港口類型也正在從天然碼頭向人工開發(fā)方向發(fā)展，港口的交通運行也在越來越忙碌。最近幾年，根據(jù)事故調查整理分析出來的數(shù)據(jù)顯示，水上交通事故多發(fā)地帶即港口和附近的水域，對港口的正常運行、附近的自然環(huán)境以及港口的持續(xù)發(fā)展都到來了不利因素。因為如此，所以在建設港口之前，就一定要對港口航行道路的安全環(huán)境進行評價估量，保證將要建設的港口及其附近的水域在船只運行和?？繒r的安全操作。

近些年，港口碼頭不斷有一些事故發(fā)生，港口碼頭以及附近的水域成為海上事故的多發(fā)區(qū)，在港口安全港口繁榮以及港口生態(tài)環(huán)境方面有諸多負面影響港口碼頭的安全問題已經(jīng)成為不可忽視的問題，因此對港口內(nèi)船舶通航安全問題進行評估是非常值得重視和研究的問題。

2 進行安全評估的目的

進行航道的安全評測就是為了經(jīng)過航道周圍安全性的預測，更好的航道發(fā)展，對針對性的問題進行具體分析的時候，必須實事求是的對待，與水相關的建設項目需有嚴格的分析在分析的過程中，要盡量避免過多的水下工作，在工程實施前，想到所有建設過程中受水影響的安全因素，確保河道內(nèi)的通航安全，通行有序進行，杜絕水上通航事故的出現(xiàn)，這樣就能將我國水運事業(yè)的發(fā)展的更加繁榮。

3 安全評估系統(tǒng)的組成

3.1 船舶操縱模擬器

某高校自主研發(fā)出一種大型的船體模擬操縱器，使用這種模型，其中包括散貨船、油船、集裝箱船、客船、滾裝船、等近三十多種模型，能夠對各種類型的船體進行安全性能檢測，其中有航道、港口、碼頭等各種模式的全面檢測。這個模型的設計原理是交換分布仿真的概念，其中包括一個主船模型二百七十度視角的投影屏幕，還有在側船上三個視角一百二十度的投影屏幕系統(tǒng)，所有的船體能有經(jīng)過雷達圖像，電子式海圖進行信息交流。

3.2 船舶運動數(shù)學模型

在本行業(yè)中，船舶操縱模擬器的核心部分就是船舶運動的數(shù)學模型，船舶數(shù)學運動模型對結果的評估有直接的影響。歐美學派和日本學派是目前船舶運動模型化研究的兩大流派，其中歐美學派采用整體模型結構，現(xiàn)在已不是主流的分析方式。日本學派又被稱為MMG學派，該學派主要發(fā)展MMG模型，應用理論分析對裸船體敞水螺旋槳與敞水舵的力矩與流體動力進行分析，并對各結構間相互干涉的力矩與流體動力進行分析，這是MMG模型的主要特點，MMG模型之所以成為目前國際上比較流行的船舶操縱運動數(shù)學模型，源于它能夠緊密結合理論分析與試驗研究，特別是適合用計算機進行模擬預報船舶動態(tài)響應。

3.3 生成評估區(qū)域通航環(huán)境

通常來說，評估系統(tǒng)的通航環(huán)境生成包括以下三個方面：

3.3.1 制作電子海圖

搜集調查所需要的此地的資料包含：該動的航行道路圖、建筑港口的圖紙以及大范圍內(nèi)的圖紙等，據(jù)此繪制通航范圍的電子海域圖。選擇最新發(fā)行的海上地圖開展數(shù)字化，在只是標注海域的地圖上標注出最新建筑的碼頭、橋梁、海底通道、建筑物等對航行產(chǎn)生影響的建筑物，同時按照建筑物的設計圖把具體的位置、大小、航道加深的水深值允許通行的船只類型等一起標注的電子海域地圖上。

3.3.2 建立風流潮汐等環(huán)境

對海區(qū)的風、浪、流、潮汐等自然現(xiàn)象的資料進行收集，并錄入到計算機中，建立相應的虛擬環(huán)境，應用風壓力系數(shù)計算風的干擾力，對于不穩(wěn)定不均勻的海流的處理，需要考慮根據(jù)實測值給出大致的實測點，并在實測點的附近用加權平均法求值。

3.3.3 碼頭工程設施數(shù)據(jù)的CAD轉換及疊加

航海模擬器和港航工程設計圖分別使用VEC格式和CAD的DWG格式，因而使用的坐標也不同，前者使用的是BEJ-54經(jīng)緯度坐標，后者使用的是高斯坐標。由此，應該在海圖上對CAD數(shù)據(jù)進行疊加，把CAD數(shù)據(jù)轉換，使CAD數(shù)據(jù)的坐標點轉變?yōu)锽EJ-54經(jīng)緯度。使用專門設施數(shù)據(jù)CAD轉換的軟件，能夠方便的得到高精度的坐標轉換，在獲得BEJ-54經(jīng)緯度后，由VECTOR海圖矢量化程序將轉換好的數(shù)據(jù)疊加到電子海圖上，從而最終完成碼頭工程設施數(shù)據(jù)的CAD轉換和疊加。

4 安全評估

在進行通航周圍環(huán)境的檢測時，重點項目就是：對預計建港口的水域地段周圍的船體運行環(huán)境進行檢測，在調查之后，針對調查數(shù)據(jù)進行周圍安全環(huán)境具體分析，并提出出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)進行改進方法；采用這種模型，能夠進行打算建立港口的區(qū)域船體運行或者停泊的情況模擬式的檢測，檢測出兩種狀態(tài)下所能達到極限程度的臨界點，針對該檢測結果做出相應的措施，確保航行中各種狀態(tài)下的通行安全。

4.1 調研與安全現(xiàn)狀分析

評價估量港口航行通道、碼頭通道范圍內(nèi)能夠正常安全航行的標準包含通航水域的水深度以及寬度、能夠航行的高度和在碼頭范圍內(nèi)進行調轉船身的長度和限制條件等。這些標準又會因為船行駛的速度、船只運行能力、舵角、港口拖船數(shù)量和功率、風流速度、船只數(shù)量和駕駛船只人員的技術等原因的影響。所以，進行評價估量工作之前，要對評價估量需要的數(shù)據(jù)展開收集調查，提出需要處理的問題，策劃出評價估量的整體計劃。在當?shù)厮鸭{查需要的數(shù)據(jù)，包含正在規(guī)劃中的項目水域環(huán)境、通航能力、航道通行方式、交通流量的計算、船只交通事故和將來港口的前進方向，還有項目初期設計圖紙、航行通道附近的海圖等，經(jīng)過對正在規(guī)劃中項目的航道通行能力以及環(huán)境的了解和分析，講出將要建設的項目對此片水域航道通行的運行和安全的影響。

4.2 模擬仿真試驗

該模擬器還能夠對船體的停泊與運行的環(huán)境安全以及可行性的研究結果進行記錄，另外，對于正在運行的船只，也能夠進行記錄，針對其結果分析后選擇適應的軟件再次檢測，得到科學的安全性與可行性的檢測結果，在模擬碼頭和港口航道安全運行的過程中，最好使用規(guī)模比較大的船只操作模擬設備進行模擬，這項研究主要對船只在港口、碼頭通道中能夠正常運行的尺寸要求、航行限制條件和在碼頭邊沿進行轉向所需水深尺度。

5 結束語

進行擬建碼頭安全通航性能檢測的時候，船體大型模擬操縱器對船體操作論證、通航的環(huán)境安全檢測、航道科學設計等多個方面都是不能缺少的。使用該模擬器進行仿真的實驗檢測通航安全，在增加信譽度的同時還為分析的結果提供了科學依據(jù)。利用模擬器進行評估的好處就是，通過檢測能夠減少在實際通航中事故問題的出現(xiàn)，避免了多出的經(jīng)濟損耗，將以往出現(xiàn)事故時的解決經(jīng)驗進行總結，這樣能提高對水域航行的安全方面以及運行操作方面的安全管理體系。

參考文獻

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