港口的水域航道規(guī)劃設(shè)計與安全評價研究

劉保軍

港口的水域航道規(guī)劃設(shè)計與安全評價研究

劉保軍

（重慶市交通規(guī)劃勘察設(shè)計院 重慶市渝北區(qū) 401121）

隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，世界各國的經(jīng)濟(jì)貿(mào)易往來更加頻繁，我國在世界經(jīng)濟(jì)中扮演著舉足輕重的角色，更是這場大戲中的主角，積極同世界各國聯(lián)系來加強(qiáng)本國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。貿(mào)易往來的繁榮促進(jìn)了交通運輸業(yè)的發(fā)展，尤其是港口貿(mào)易更是促進(jìn)了水路運輸行業(yè)的興盛，在這種背景下，運輸船舶的形態(tài)和速度以及性能都在不停提升，而且船舶數(shù)量也在增多，給港口帶來了極大的壓力，港口必須做出相應(yīng)改變對航道進(jìn)行升級，來滿足船舶的進(jìn)出港需求，同時也增強(qiáng)船舶在港口行駛停泊的安全性和穩(wěn)定性。本文在當(dāng)前背景下對航道理論進(jìn)行了分析，就港口的水域航道的規(guī)劃設(shè)計和安全評價進(jìn)行了一些研究，為港口交通貿(mào)易的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

港口；水域航道；規(guī)劃設(shè)計；安全評價

港口的水域航道規(guī)劃設(shè)計一直都是港口運行的重要保證，設(shè)計要能夠保證船舶在港口內(nèi)的吃水要求，也要保證船舶在港口的航道內(nèi)安全航行。而在經(jīng)濟(jì)全球化的新形勢下，港口的舊航道已經(jīng)不能夠滿足日益增長的交通運輸需求，更多的船舶、更快的速度、更大的噸位使得陳舊的港口航道難以承擔(dān)這么大壓力的船舶進(jìn)出，此時正是港口航道進(jìn)行擴(kuò)建的時機(jī)，在規(guī)模上和吃水量上都要進(jìn)行擴(kuò)大，來為船舶的安全航行保駕護(hù)航。當(dāng)然進(jìn)行港口水域航道的重新規(guī)劃設(shè)計只是港口設(shè)備上的更新，要想讓船舶安全地航行、提升進(jìn)出港的效率，還需要制定合適的章程和要求，并督促船只嚴(yán)格執(zhí)行，才能在安全和效率上有所保障。至于港口的水域航道的規(guī)劃設(shè)計，主要是航道的選線和寬度兩大項，本文對這兩項的設(shè)計進(jìn)行了具體的分析。

1 港口航道及其規(guī)劃原則

航道是指在我國境內(nèi)水域中能夠通航的部分，而港口航道則是港口當(dāng)局開辟的具有一定水深的水域，能夠停泊、進(jìn)出船舶，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，船舶運輸?shù)淖饔迷絹碓街匾劭谝残枰M(jìn)行再次規(guī)劃設(shè)計來滿足運輸需求，而在設(shè)計時需要遵循一定的原則，保證航道能夠充分發(fā)揮作用。

最重要的原則就是安全原則，航道在設(shè)計過程中一定要考慮到所有船舶進(jìn)出的情況，將每種船只的型號和吃水量等考慮到位，保證最大的船只在進(jìn)港過程中既不會碰壁也不會擱淺；至于航道形式，以直線為最好，可以減少船只在進(jìn)港圖中的轉(zhuǎn)彎進(jìn)而減少事故發(fā)生的可能性，但也要考慮實際情況，可以根據(jù)港口環(huán)境和運輸要求進(jìn)行調(diào)整；在航道的設(shè)計中，深度和寬度是兩個重要因素，深度可以根據(jù)最大船只的吃水量來開挖，而航道寬度則要根據(jù)港口的日運輸量來確定，為了保證港口的運輸功能，航道寬度要在預(yù)定指標(biāo)上擴(kuò)大一些；除了功能外，規(guī)劃設(shè)計也要考慮經(jīng)濟(jì)方面的因素，保證錢都用在刀刃上，而且在規(guī)劃中也要對環(huán)境因素進(jìn)行考慮，盡量不破壞生態(tài)環(huán)境。

2 航道選線

2.1 選線準(zhǔn)備

航道選線表面上只是一項簡單的選線工作，但它在選線之前還要考慮航道安全、工程量、維護(hù)工作和資金等方面的因素，確保使用最少的錢來達(dá)到最好的效果。在航道的選線中同樣需要遵循一些原則，上述的投資小高效率就是一項原則，此外還有盡可能使工期短、盡可能使維護(hù)工作方便、盡可能使挖方量較少等。而且航道的選線設(shè)計工作是一項要求與實際結(jié)合的工作，并不是站在辦公室中進(jìn)行空想設(shè)計就能夠?qū)崿F(xiàn)的，設(shè)計人員要到港口進(jìn)行實地觀察，觀察對象是港口的環(huán)境、附近水域的通航狀況、港口的進(jìn)出船舶信息以及將來幾年內(nèi)進(jìn)出港口的船舶的數(shù)量及噸位等，只有在將這些因素都考慮并實地觀察到，設(shè)計人員才能設(shè)計出具有實際使用價值的航道路線。此外，港口當(dāng)?shù)氐乃臈l件和氣候變化同樣是需要考慮的因素，它們也能夠影響航道的安全。有條件的選線設(shè)計可以采用專業(yè)軟件進(jìn)行模擬，通過模擬結(jié)果來分析設(shè)計是否合理。

2.2 軸線平面布置

在港口航道的軸線平面布置中，需要盡可能地保持直線，這對船舶進(jìn)出港的效率和安全來說非常重要，但港口水域和環(huán)境使得全部直線航道有些不現(xiàn)實，需要滿足一定的轉(zhuǎn)向要求，亦即轉(zhuǎn)向角，一般航道設(shè)計要求轉(zhuǎn)向角不能超過30°，如果超出這個限制，那么船舶在航行時就需要在轉(zhuǎn)向半徑方面進(jìn)行增大或是借助外力幫助，并且要盡量避免多次轉(zhuǎn)向和S型的轉(zhuǎn)向。

防波堤是航道布置中的重要工程，其進(jìn)出口的布置處于安全考慮要選用直線，但必須轉(zhuǎn)向，直線的距離要有一定的制動考慮，讓船舶有足夠的時間來停泊。在港口的建筑物和堤岸也是會對航行造成影響的因素，航道必須與這些事物保持一定的安全距離，如與固定設(shè)施的距離要大于3.5倍的設(shè)施寬度，與堤岸的距離要大于5L的寬度等，這樣才能夠滿足航行和安全要求。

2.3 外部條件

航道選線同樣需要考慮外部條件的影響，天氣氣候條件是一種因素，如風(fēng)向和大風(fēng)頻率，選線是要找出水域大風(fēng)頻率較高的地區(qū)，避免選線與其正交；水文條件也是一種影響因素，水的流速對于船舶的港口航行有一定影響，甚至阻礙船舶安全停靠，對于那些速度較高的水流，航線要避免與其有較大夾角；浪潮也是影響航道選線的因素之一，也要注意航道軸線與強(qiáng)浪夾角的控制；防波堤門口處的航道條件對于船舶的停靠安全有一定影響，應(yīng)該避免尾斜浪的影響。

2.4 河口航道選線

對于依托河流的港口來說，航道選線的布置要以河流的主要流動軸線為主，并且要考慮到航道的水深因素，若是水深不夠可以通過開挖來實現(xiàn)水深的增加，但要注意水深是否能夠穩(wěn)定維持。有些河口容易受徑流和潮流的影響，對這些港口的航道，要做好防護(hù)措施如防波工程。對于河口的航道來說，還要兼顧季節(jié)因素，尤其是北方地區(qū)的冬季，河流會出現(xiàn)冰凍期，航道選線時要注意參考或者做好相應(yīng)的預(yù)防措施。

3 航道寬度

雖然航道選線給船舶選定了最佳航行的路線，但在實際航行中，要讓船舶完全按照航道航行是不現(xiàn)實的，除了自然環(huán)境中的大風(fēng)、浪潮等因素，輪船自身設(shè)備的屬性也不是完美，即便能夠通過操舵來控制前進(jìn)方向，但離精準(zhǔn)地沿著航道航信還差很多，因此廣義上的航道還包括航道軸線周圍的寬度，在這個范圍內(nèi)航行能夠保證船舶進(jìn)出港的效率和安全性能。而航道寬度則包括船舶間的富裕寬度、航跡帶寬度和航道底邊與船舶間的富裕寬度，上述我們所說的航道軸線周圍的范圍即是航跡帶寬度，在港口設(shè)計中航跡帶寬度一般為2.0～4.5B，即可適用于所有船舶的航行要求。

所謂的船舶間的富裕寬度可以通過字面上的意義來理解，就是同一航道上兩艘輪船相遇時要保留的距離范圍，這是因為兩艘輪船之間會產(chǎn)生相互作用吸引輪船靠近，為了避免船吸引發(fā)的安全事故，要保證兩艘船之間的足夠距離。兩艘輪船之間產(chǎn)生的吸引力可以大致分為兩類，即橫向作用力和回旋力矩，一般來說在船舶間的吸引力中其主要作用的是回旋力矩，但前者的作用同樣不可小覷，在某些特定環(huán)境下產(chǎn)生的力矩更大。為了對船舶間的富裕寬度做出合理的設(shè)計，設(shè)計人員除了要對航道的水域條件進(jìn)行調(diào)研和考察外，也可以參考此前相似類型的航道寬度設(shè)計，相互對比進(jìn)行設(shè)計。一般來說去100英尺或者最大船寬。

航道底邊與船舶間的富裕寬度是指航道與槽壁之間的距離，而槽壁則是指由于航道內(nèi)外的水深差引起的，船舶在行駛中會與槽壁產(chǎn)生吸引力，發(fā)生與上述輪船間碰撞的相似問題，與河岸發(fā)生碰撞或者擱淺，而且隨著貿(mào)易的繁榮，船舶的體型在不斷變大、速度在不斷增加，導(dǎo)致這種岸吸現(xiàn)象更為頻繁地出現(xiàn)，所以要保證航道底邊與船舶間的富裕寬度，這個寬度沒有一般數(shù)據(jù)，根據(jù)船舶本身和航行速度等因素所決定。

對于航道寬度的設(shè)計并不能僅僅依靠對過于航道寬度設(shè)計的經(jīng)驗和一些文獻(xiàn)，還要考慮到航道長度、自然條件等因素，若是自然環(huán)境惡劣而航道又長的話，要對航道寬度進(jìn)行拓寬。在一般港口的航道中，雙向的寬度為最大船舶寬度的8倍左右，而單向的話則是5倍左右。

4 安全評價

安全永遠(yuǎn)是航行過程中不變的主題，即便是效益也只能放在一邊，但安全也是效益和效率的代名詞，在有安全保障的前提下自然能夠?qū)崿F(xiàn)前兩者。輪船在航道上航行的安全受到多方面因素的影響，如氣候、管理等，為了保證輪船航行的安全，港口當(dāng)局除了對航道進(jìn)行合理的規(guī)劃外，還要出臺各項措施來提高輪船航行的安全系數(shù)，通過風(fēng)向、能見度、深度等指標(biāo)為輪船的航行提供參數(shù)服務(wù)。

5 影響環(huán)境

航道的規(guī)劃設(shè)計除了要注意航道的性能外，也要注意對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的影響，如航道開通過程中需要進(jìn)行的疏浚、爆破、筑壩等工程會造成一定程度的環(huán)境破壞，如產(chǎn)生燃油廢氣等大氣污染、燃油與廢水對水源的污染等，其他還產(chǎn)生對周圍生態(tài)系統(tǒng)的影響，如魚類和一些底棲生物、藻類植物等生存環(huán)境，這些污染和破壞環(huán)境行為都可以通過設(shè)備和工藝控制在一定范圍內(nèi)，使得港口在發(fā)展經(jīng)濟(jì)和貿(mào)易的同時也能兼顧到當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。

6 結(jié)語

本文從航道的基本知識出發(fā)，對港口的水域航道的規(guī)劃設(shè)計和安全評價進(jìn)行了研究，從航道選線和航道寬度兩個方面對航道規(guī)劃進(jìn)行了分析，并引進(jìn)安全分析，為輪船的進(jìn)出港效率和安全負(fù)責(zé)。

[1]秦峰.港口的水域航道規(guī)劃設(shè)計與安全評價研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2015，07：42.

[2]許俊杰.淺析港口的水域航道規(guī)劃設(shè)計與安全[J].科技展望，2015，21：161.

[3]羅紅苗.港口水域航道合理規(guī)劃設(shè)計研究[J].珠江水運，2014，12：31～32.

U612.1

A

1004-7344（2016）31-0176-02

2016-10-22