關于浮橋式游艇碼頭系泊允許波高的探討

張立國，趙雁飛

（中交第一航務工程勘察設計院有限公司，天津 300220）

引言

本文主要針對游艇碼頭總平面布置中浮橋式泊位的系泊條件進行探討，對比國內規范、澳大利亞、英國、美國、日本等國家的規范、標準、設計指南及研究成果，對設計參數中游艇碼頭系泊允許波高進行對比分析，提出建議。

1 國外現有相關研究及規范、標準

20 世紀70 年代以前，游艇碼頭多為自然掩護的小規模港池，對系泊允許波高并沒有深入研究，常以有效波高（Hs）0.305 m 控制。

Le Mehaute（1976）描述到：“小船港口要求非常小的波浪擾動，許多游艇船主認為0.2 m 是最大值，盡管港口管理者可能認為0.4 m 是可以接受的，如果船只系泊合理，不過通常做不到。下水坡道也需要建在水面非常平靜（波高小于0.1 m）的區域。”

國際航運協會（PIANC）下的國際體育和娛樂航行委員會成員Bertlin（1976）在撰寫的文章中將合理的小船靠泊掩護水域定義為10 年1 遇最大有效波高小于0.4 m 的區域。

Glodowski 等人（1977）認為1 英尺的有效波高定義了可接受波浪條件的極限。雖然游艇可能會隨著1 英尺的波浪而顯著移動，并給乘客帶來一些不適，但如果船被適當地錨泊，就不會發生損壞。

Kamphuis（1979）指出，大于0.5 m 的入射波浪將在碼頭內產生足夠的擾動，尤其是當周邊反射很強時，小船即使系得再好也很可能會受損。

加拿大西北水利公司1980 年完成了一系列研究及波浪模型試驗，在出版的《研究確定小船港口可接受的波浪條件》中提出港內泊穩條件應兼顧正常系泊條件下的舒適度和極端系泊條件下的游艇和浮橋安全。單一的設計頻率不能涵蓋設計中應考慮的所有波浪危害。一個港口可能在大部分時間里風平浪靜，極少出現強烈的風暴。也可能是由于強風或繁忙的海上交通而產生的持續波浪。兩者的設計發生頻率不應相同。建議使用50 年、1 年和1 周3 個重復時間間隔。文中提出的推薦標準見表1。

表1 小船港口“良好”波浪氣候的推薦指標

50 年一遇的風暴可能被認為是碼頭設計使用年限內最嚴重的風暴。游艇因摩擦而造成的外觀損壞是可以接受的，但淹沒或擱淺不可接受。需保證熟練的碼頭操作工和船員能夠在走道上保持安全的線路和連接段行走，并能更換護舷。應對1 年一遇的風暴采取一定的安全措施，以使所有正確系泊的船只和浮筒都能完好無損，并且通常的碼頭巡邏將足以確保系得很差的船只并更換移位的護舷。每周一次的條件不應擾亂正常的碼頭活動。

澳大利亞標準借鑒了這一結論，《Guidelines for design of marinas》（AS 3962-2001）對小型游艇港系泊波高的建議指標見表2。

表2 游艇港“良好”波況指標

在最新發布的澳大利亞標準《Marina design》（AS 3962:2020）中，仍然沿用以上指標，但補充了注釋：“最大波高不得超過‘中等’條件Hs標準的1.5 倍。”即停泊水域內最大波高順浪不得超過0.6×1.25×1.5=1.125 m，橫浪不得超過0.25×1.25×1.5=0.469 m，這里的最大波高指在一段波浪觀測期間內測得的前1 %大波的平均波高。

《大堡礁海洋公園游艇碼頭環境指南》（大堡礁海洋公園管理局，1994）也采用了與《AS 3962-2001》相同的泊穩條件標準，但書中描述，通常采用0.5～0.6 m 的波高范圍作為固定系泊系統（通常指用樁錨固）的最大值。如果系泊系統不會被0.5～0.6 m 波浪所施加的載荷損壞，船只的系泊羊角或其他配件也很可能受損。在采用浮式系泊系統的小型船舶港口中，波浪防護設計被廣泛接受的波浪高度不應超過0.3 m。

美國國防部統一設計準則《Design:Small CraftBerthing Facilities》（UFC 4-152-07）提出：“應采用消波結構將波浪降低到可接受的高度，可接受的最大波高的標準是，根據所用船只的特性，在進港航道內約為2～4 英尺，停泊水域內1～1.5 英尺。”

美國ASCE 小型船舶港口委員會出版了一本關于小型船舶港口的手冊（1969），他們提出：“一般來說，不考慮長周期的情況下，系泊水域的波高最大值應減少到0.5 英尺～1 英尺。”在其隨后出版的小船港口設計指南《Planning and Design Guidelines for Marina Berthing Facilities》（2012）中描述：“一般來說系泊波高應小于0.5 英尺～1.5英尺。”書中引用了加拿大西北水利公司的上述成果，并分析到，當波浪周期在2～6 s 之間時應要求最嚴格，因為這是大多數小型船舶的自然橫搖和升沉周期的范圍。一旦波浪周期超過6 s，第二個標準即船舶的水平運動就變得重要，這種情況下應關注大風暴和涌浪等長周期波的作用。

美國加州航道局設計指南《Layout &Design Guidelines for Marina Berthing Facilities》（DBW 2005）中寫道：當游艇碼頭遭受3～4 英尺高的波浪時，在碼頭上行走都可能非常困難。在使用混凝土浮橋的情況下，沉重堅硬的浮箱可為游艇提供極好的風平浪靜的停泊水域。混凝土浮橋不應在波浪高度大于12～14 in（0.3～0.35 m）的水域作為碼頭使用，除非設計和建造時作為消波器使用。

日本國際臨海開發研究所設計標準《Technical Standards And Commentaries For Port And Harbour Facilities In Japan》（OCDI 2009）中提出，在確定裝卸貨物過程的允許波高時，如果不存在因涌浪或長周期波浪引起的船舶運動所導致的危險，則表3中所示數值可作為參考。

表3 裝卸作業允許波高（不受涌浪或長周期波浪影響）

數據顯示，船長50 m 的游艇約為540 GT，現有游艇船長多小于50 m，可以認為日本標注中游艇碼頭系泊允許波高可取小船對應的0.3 m。該標準中對長周期的允許波高也做了說明，根據船型不同數值為0.1～0.2 m，比短周期波的波高要求更嚴格。

英國TYHA（游艇碼頭協會）標準對游艇碼頭內波浪要求如下：1）正常情況下有效波高0.3 m 以下，最大波周期2 s 以下；2）50 年一遇有效波高0.4 m 以下，波周期2.5 s 以下；3）如超出上述要求，必須采用消波設施或防波堤。

2 我國現行相關規范標準分析對比

我國正在施行的《游艇碼頭設計規范》（JTS 165-7-2014）編制時在借鑒加拿大西北水利公司上述成果的基礎上適當進行了調整。規范對浮橋式游艇碼頭系泊允許波高規定為：浮橋式泊位的系泊允許波高采用50 年一遇H1%，順浪要求小于等于1.1 m，橫浪要求小于等于0.5 m。

多數國外標準或研究成果中的允許波高采用有效波高Hs描述，澳大利亞標準（表2）最為詳細，區分方向、周期、重現期，對長期使用和極端條件下的波高分別進行了限制。AS 3962:2020 注釋“中等”條件標準允許波高Hs的1.5 倍，即最大波高與我國規范50 年一遇H1%的數值基本相當。

美國標準ASCE Manual 50 借鑒澳大利亞標準，并進行了更詳細的論述。UFC 4-152-07 中描述停泊水域內可接受的最大波高的標準是0.3～0.45 m。DBW 2005 中描述混凝土浮橋不應在波浪高度大于0.3～0.35 m 的水域使用。UFC 4-152-07 和DBW 2005 都是只描述了波高，沒有對波浪方向、周期、重現期及累計頻率進行說明。

根據日本標準OCDI 2009，不考慮長周期波時，游艇碼頭系泊允許波高0.3 m。考慮長周期波時，數值為0.1～0.2 m，比短周期波的允許波高小很多。

英國TYHA 標準要求正常情況下有效波高0.3 m 以下，最大波周期2 s 以下；50 年一遇有效波高0.4 m 以下，波周期2.5 s 以下。該標準要求非常嚴格，尤其是對波周期的要求極為嚴格。

3 典型案例

港池的泊穩條件是港址選擇的控制性因素，會影響到總平面布置、工程造價等，由于游艇碼頭的泊穩要求較高，碼頭選址時應盡量避免把游艇碼頭布置在強浪向的位置。但是在設計中難免會遇到把游艇碼頭布置在強浪向，現在國內外的通常做法是采用環抱式防波堤掩護，口門的位置和大小一般需要通過模型試驗來驗證。

為了滿足規范規定的泊穩條件的要求，有時不得不加大防波堤的頂標高，極大地影響了景觀效果；也有采用建多重防波堤來降低港內波高，這樣就增加了工程造價；也有采取改變口門位置，或改變防波堤布置或結構型式的方式來降低港池內波高。

天津港東疆游艇碼頭，游艇碼頭位于已建環抱防波堤內側，但碼頭停泊水域波高仍然很大，為滿足游艇靠泊，在原有防波堤內側又修建兩道隔堤，如圖1 所示。

圖1 天津港東疆游艇碼頭平面布置示意圖

青島萬達東方影都項目為了滿足游艇系泊條件，把口門位置放到端部，使得游艇進出港池需要走S 形彎，如圖2 所示。

圖2 青島萬達東方影都平面布置示意圖

4 結語

我國現行《游艇碼頭設計規范》（JTS 165-7-2014）中，浮橋式泊位的系泊允許波高采用50 年一遇H1%，要求順浪波高小于等于1.1 m，橫浪波高小于等于0.5 m，與澳大利亞標準《Marina design》（AS 3962:2020）的最大允許波高基本相符，相較其他國外標準，略偏寬松。

港池的泊穩條件是游艇港選址的控制性因素，選址時應盡量避免把游艇碼頭布置在強浪向的位置，浮橋式游艇碼頭港池系泊條件須滿足我國現行規范波高限值，波浪周期較長時，應更加嚴格控制系泊波高。有條件情況下，在滿足我國規范基礎上，可參照其他國家標準，結合重現期、波周期等要素從嚴設計，以保證游艇安全系泊。