港口的水域航道規劃設計

黃晨

江西省航道工程局 330000

摘要：伴隨著經濟是迅速發展，航運事業發展迅猛，船舶數量越來越多，船舶日趨大型化、高速化，現有港口需要不斷的重新規劃或拓寬航道，以滿足接納高速、大型船舶的發展要求。而航道作為港口水域布局的一個重要方面。其規劃合理性對提高港口水域通航安全何效率有很大作用。本文對于內河港口航道規劃設計中的航道選線航道寬度設計進行研究，得出相關設計原則和方法。

0引言

經濟全球化發展，迫使港口加速建設和擴大規模，作為航運節點的港口，其水域環境有限，較大船舶交通流量與通航密度帶來航運安全隱患。航道為船舶進出港提供了一條待定的安全航行路線。多數情況下，河道水深不能滿足船舶吃水要求，航道多采取人工挖掘形成。船舶進出港口必須按照航行標志航行，遵守航行規則，以免發生事故。航道作為港口水域的重要要素，合理規劃航道對通過港口水域通行效率提升與安全性保證有重要作用。航道規劃設計包括航道選線、航道尺度（包括寬度、水深及轉彎段參數等）以及導助航標志等內容。本文主要論述了航道選線、航道寬度設計和航道水深的確定方面的內容，期望對于今后港口水域航道規劃起到很好指導作用。

1航道選線

航道是船舶進出港口的安全通行路線，航道選線要遵循操船安全、挖方量少、施工期短，疏浚維護方便和節省投資等技術經濟合理原則。為了有助于航道設計師掌握選線方法，建議有關選線設計的布置原則要求如下：

1.1船舶通行的安全性

為適應港口的未來發展，須確保通過港口的最大船舶在港口中不碰壁、不擱淺。布置進出港航道選擇航線方案時，應首先按設計階段要求進行地形水深測量、水文氣象觀測和地質地貌勘察以及研究分析工作，在滿足港口總體規劃的前提下，要根據地形條件盡量多利用天然水深選擇較短航道，避免大量開挖巖石、暗礁和底質不穩定的淺灘，并對航道的泥沙回淤做出論證。

1.2航道軸線的平面布置

為保證船舶在航道中安全方便進出港口，滿足良好的操船作業條件，提高航道通過能力，航道軸線的平面布置應符合以下要求：1）航道的軸線應該盡量順直，避免“s”行彎轉向。2）航道需要轉向時，轉向角應盡量控制在30°以內，超過30°時可根據具體條件適當加大轉彎半徑，加寬航道，減少航速或使用拖輪助航。3）應避免多次轉向，但當航道較長又受多地形限制，必須要轉幾次彎才能進港、出港時，要根據船舶性能、噸級大小、航道斷面尺度，導助航設施和自然條件等，除減小轉向角外，還應滿足轉彎前調整修正船位的直線段和兩次轉彎間的直線段長度要求。4）防波堤口門前的航道應直線布置，若受地形條件限制有彎道時，其直線長度可按上述兩次轉彎間的直線長度要求控制。5）防波堤口內進出港航道與轉頭水域連接時最好按直線布置，并應該滿足制動距離要求。對于進口門后必須轉向的航道，其轉彎半徑建議為5L～8L。6）航道軸線與橋墩，燈塔和觀測平臺等固定設置靠近時，由于受風和水流的影響，改變了建筑物周圍的流場，破壞了航道上水流和風流狀態，使船舶經過這些設施時候發生偏航，為了消除這些影響，一般航道邊線與固定設施之間要大于3.5倍設施的寬度。7）航道通過橋梁等狹窄水域時，其兩側航道應各有5L直線長度，以滿足調整船位對標進線的要求。

1.3河口航道選擇

選擇航道線布置方位要注意研究水文氣象條件對船舶運動和操船作業的影響，并要考慮到地形和地質條件的特點。良好的航道選線方案應具有良好的操船作業條件。

根據河口地區的自然條件，選擇最優的航道位置，使航道易于維持通航水深又便于安全操船是河口航道中心問題。1）對于河口上游的進口段選槽定線問題，應本著維持原來的水力狀態，沿著河道中主流沖刷的深槽布線，保持彎道河勢，順應水流的自然流態，有利于航槽穩定。2）要保證通航條件，必須采取工程措施，加強落潮流，沖刷航道，維持航深。3）沿落潮流主流線選擇航道軸線，航槽交穩定，挖方量少，容易采取工程措施，滿足通航要求。4）我國北方冬季港口選擇航道方位時，要注意研究冬季封港冰況，包括封港時間，岸冰河浮冰的出現和消失時間。5）航道選線應該設置制造簡單，維修方便，使用安全可靠的導助航設施和標志。

2.航道寬度

航道寬度指的是設計乘潮水位或低水位的航槽斷面的設計水深處的兩底邊線間的寬度。航道的有效寬度有三部分：船舶的航跡帶寬度、富裕寬度、航道底邊與船舶間的富裕寬度。經驗數據顯示，航跡寬度在2.0-4.5B范圍內為宜；船舶富裕距離應根據港口具體情況來確定合理的取值，一般取100英尺或最大船寬；航道底邊與船舶間的富裕寬度受航速、船舶類型等因素影響。

2.1航跡帶寬度

由于受到流和風等影響，船舶的航跡要與航道保持平行是較為困難的，就算在無流和風的情況下航行，船舶也會在螺旋槳的致偏作用影響下產生船舶首向右或左偏轉的現象，這時需要對舵角進行操縱才能夠保持航向，因此，船舶在航道中的航跡是在導航中線左右擺動的蛇行路線，根據長期的經驗總結得出：一般應保持航跡帶寬度2.0B～4.5B。

2.2船舶間富裕寬度

船舶在航道中行駛錯船是在所難免的，為了確保航行安全，杜絕船吸現象，兩航跡帶之間應保持一定的內側距離。而影響兩艘船舶之間的相互作用因素主要有兩船之間的距離、船型的尺度大小和比例、航行的速度和速度比例等，一般來說可將其分解成船舶的回轉力矩與橫向作用力，其中，橫向力的方向和大小的變化是由于兩船相對位置不同所引起了。而回轉力矩（特別是向內側的回轉力矩非常之重要）會把兩船都向內側轉向，致使它們相互急劇靠近。要保持兩艘船舶之間最小的安全距離應該參考大量科研結果進行相關研究。

2.3船舶與航道底邊間的富裕間距

在航道比較長，自然條件相對來說非常惡劣、不容易控制導標靈敏度，船舶的定位也比較困難的情況下，可以將航道寬度在合理范圍內進行加寬，而在與之相反的情況下，就可以進行縮窄。對較為典型雙向航道來說，其寬度一般是船寬八倍左右，而單向航道寬度一般則是船寬的五倍左右。彎曲航道段內的船舶航行由于轉向時飄動，通過時必須以投影寬度為準，這就要求其寬度要大于直線段。對此，可以使用規范建議的圖解法對需要進行加寬的各項數值以及轉彎半徑與轉向角進行相應的設計，常用的有折線切割法和切角法，折線切割法主要是對航道內側邊緣進行設計確定，具體來說就是采用n次轉向的方式，其中每一次都進行1/n的轉向，最后實現轉向目的；切角法主要是對航道轉彎內側邊緣進行設計確定，采用兩次轉向的方式，一次就轉半個預定轉向角，經過兩次轉向來實現轉向的目的。

3、航道水深確定

航道水深是航道內的最淺處水面到河底的垂直方向上的距離，是船舶安全通行的最小深度。影響航道水深的因素有航行中的船體下沉、龍骨下的富裕深度、波浪富裕深度、水深測量誤差等。經典的航道水深是船舶滿載吃水、龍骨下的最小富裕深度、波浪富裕深度、船舶航行下沉值、備淤深度、船舶尾吃水這五個變量的加和。本文在傳統方法的基礎上加入了水深測量誤差，希望能得到更安全的船舶航行效果。

4、結束語

隨著船舶的大型化和港口規模的不斷擴大，港口水域航道的交通運輸壓力越來越大。為了滿足未來港口航道發展的需要，重新規劃、升級港口的水域航道勢在必行。本文筆者從從航道合理規劃的角度出發，為增強港口水域的船舶通行安全性，對航道選線、航道寬度、航道水深確定等方面給出航道規劃的具體實施方案。同時將一些航道設計的安全及其評價觀點也引入其中，希望能對港口航道的合理設計帶來幫助，為港口航道更能適應社會經濟的發展做出貢獻。

參考文獻：

[1]于家根.港口水域航道合理規劃設計研究[D].大連海事大學，2008.

[2]羅紅苗.港口水域航道合理規劃設計研究[J].珠江水運，2014，12：31-32.

[3]秦峰.港口的水域航道規劃設計與安全評價研究[J].科技創新導報，2015，07：42.

[4]陳煥婉.基于SEM的港口水域通航安全評價研究[D].武漢理工大學，2012.

[5]高啟先.淺析港口水域航道規劃問題[J].科技資訊，2009，35：27.

[6] 孫騰達楊萌，雄振南.利用環境壓力模型確定航道的寬度[J].廈門：集美大學學報，2003，8（2）：176-179.