淺談港口碼頭設(shè)計(jì)中的基本方法

吳月勇 張典典 俞博威 曹如意 楊 燚

（河海大學(xué) 港口海岸與近海工程學(xué)院，江蘇 南京 210098）

0 引言

中國是一個(gè)海岸線與江河岸線資源豐富的國家，有著大量的優(yōu)良海灣與河灣來建造港口，同時(shí)港口對(duì)于城市的發(fā)展與國民經(jīng)濟(jì)的促進(jìn)作用也十分巨大。同時(shí)港口投資往往是十分巨大的，通常需要十?dāng)?shù)年的時(shí)間才能落成。如果沒有詳細(xì)而有效的規(guī)劃，往往既浪費(fèi)了投資又可能發(fā)生造出的港口不能滿足國內(nèi)外貿(mào)易的發(fā)展需求的情況。因此需要總結(jié)凝煉港口設(shè)計(jì)的基本方法。

1 港口的設(shè)計(jì)資料

要想擴(kuò)建或者新建港口需要有港口的有關(guān)資料，包括港口的現(xiàn)狀，港口所在地的地形地質(zhì)條件、水文氣象條件、設(shè)計(jì)船型、施工隊(duì)的施工能力、主要投資項(xiàng)目單價(jià)。其中主要的投資項(xiàng)目單價(jià)包括挖泥單價(jià)、填土單價(jià)、征地動(dòng)遷、港內(nèi)鐵路、港外道路、生活辦公設(shè)施、水電供應(yīng)等等。這些將成為最后港口投資的主要內(nèi)容。

2 港口建設(shè)規(guī)模確定

第一步，我們先用時(shí)間序列法預(yù)測(cè)港口的吞吐量，再根據(jù)設(shè)計(jì)船型的平均裝卸量、泊位的日裝卸效率來算出船流密度。然后由M/M/S排隊(duì)模型算出各類碼頭的最優(yōu)泊位數(shù)作為港口的設(shè)計(jì)泊位。M/M/S 排隊(duì)模型精髓為：

其中Ns 為船舶在港船數(shù)，Cs 為船舶在港日均費(fèi)用，Cb 為泊位日平均營運(yùn)費(fèi)

第二步，我們用海港總平面布置規(guī)范中的公式計(jì)算港口庫場(chǎng)、堆場(chǎng)面積。

第三步我們得先計(jì)算防波堤長度，計(jì)算中我們用到水文學(xué)知識(shí)用波浪繞射原理對(duì)其進(jìn)行估算。

計(jì)算公式為H1=Ho*Kd，Kd 為繞射系數(shù)。防波堤是一個(gè)港口能否安全運(yùn)行的重要屏障，不容忽視。

3 總平面設(shè)計(jì)

總平面設(shè)計(jì)包括水域、陸域。

1）水域具體有泊位水深、泊位寬度、泊位長度、碼頭高頂程、港池底高程、航道底高程、航道寬度、港池寬度、防波堤口門寬度和回旋水域等參數(shù)。這些數(shù)據(jù)的計(jì)算方法在《港口規(guī)劃與布置》一書中有詳細(xì)的說明。下面就泊位水深的計(jì)算給出范例:

船舶停泊水深按下式確定：

式中：k ——船舶吃水系數(shù)；Z1——龍骨下最小富裕深度；Z2——波浪富裕；Z3——船舶因配載不均勻而增加的船尾吃水值；Z4——備淤富裕深度；Z5——浚深富裕

2）陸域具體有碼頭集疏運(yùn)布置、碼頭前沿線、堆場(chǎng)的具體布置形式、以及碼頭上運(yùn)輸機(jī)械的種類與數(shù)量、生產(chǎn)生活輔助區(qū)等地區(qū)的布置。其中集疏運(yùn)布置根據(jù)后方交通條件以及港口性質(zhì)進(jìn)行布置；碼頭前沿線根據(jù)泊位數(shù)量按規(guī)范進(jìn)行平均分配；至于運(yùn)輸機(jī)械則根據(jù)港口規(guī)模來確定。最后生產(chǎn)生活輔助區(qū)則按照《海港總平面設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4 建設(shè)計(jì)劃

4.1 碼頭泊位

我們首先要確定泊位建設(shè)的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間不是隨便定的。我們得根據(jù)歷年的吞吐量繪制吞吐量直線圖并以此來確定各個(gè)年份的吞吐量。然后再根據(jù)每個(gè)泊位的通過能力，來確定具體哪一年原有泊位數(shù)不滿足要求，這就是泊位投資的年份。

4.2 防波堤

港口的防波堤往往較長，有的能達(dá)幾千米而且受于施工能力的限制往往每年只能建兩三百米。因此，我們必須得對(duì)防波堤的具體施工年份進(jìn)行設(shè)計(jì)，既要避免投資過于集中，節(jié)省流動(dòng)資金；又要使防波堤建設(shè)不妨礙港口興建泊位的時(shí)機(jī)以及泊位運(yùn)行的安全。

4.3 其它

建設(shè)過程中我們需要考慮港口陸域的吹填；港口水域的疏浚以及倉庫和堆場(chǎng)的同步建設(shè)，我們要在保證碼頭泊位正常投產(chǎn)使用的前提下盡量使投資合理。

5 投資估算

碼頭岸線、防波堤、圍堰護(hù)岸、陸域形成、倉庫堆場(chǎng)、裝卸設(shè)備集疏運(yùn)設(shè)施、疏浚和水電等生產(chǎn)生活輔助投資都要根據(jù)其具體的工程量，按照其各自的單價(jià)計(jì)算，算出每一項(xiàng)的投資后將其相加并平均平攤到每一個(gè)泊位上。然后根據(jù)每個(gè)泊位的投資時(shí)機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。

6 結(jié)語

按照以上步驟進(jìn)行港口設(shè)計(jì)就可以有效的對(duì)港口進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以幫助初學(xué)者方便的掌握設(shè)計(jì)技巧與思路。

［1］郭子堅(jiān).港口規(guī)劃與布置[M].3 版.北京：人民交通出版社，2011，06.

［2］邱大洪.工程水文學(xué)[M].4 版.北京：人民交通出版社，2011，07.