港口规划与布置课程设计（海港）

港口平面规划与布置课程设计

一、 设计基本资料

（一）、水文资料:

设计高水位：+5.86m 设计低水位+2.62m 极端高水位+6.04m 极端低水位－0.08m

本港潮型属不规则半日潮型。一天出现两次高潮和两次低潮，有日不等现象。湛江港是华南沿海海潮差较大的港口，受地形的影响，潮差自湾外向湾内增大。平均高潮位3.20m，低潮位1.33m；历史最高水位7.09m，最低水平 -0.27m，平均海面2.2m。最大潮差5.13m，平均潮差2.41m。

经水文学计算，该工程水域处设计高水位为+5.86m，设计低水位+2.62m;极端高水位+6.04m，极端低水位－0.08m。

潮流：基本依水道方向流动，为往复流。落潮流速大于涨潮流 速。湾口附近流速最强，涨潮流速为3节，落潮流速为3.8节。

波浪：掩护良好，故风浪不大。湾外则为开敞海 区，受波浪影响较大，全年以风浪为主，年风浪频率达90%，涌浪为23%。港内一般波高0.3m，最高0.8m， 台风时浪高一般不超过1m。外海岛口外航道附近海面涌浪很大，逢6级东或东北强风时，浪高约3～4m。有时可达5～6m。7级风以上轮船出入有困难。台风 侵袭时，港口外岛沙滩可翻起巨浪，浪高可达6米左右。 （二）、气象、地质条件：

温度：湛江港地处北回归线以南，属亚热带气候，受海洋气候调节，冬无严寒，夏无酷暑，暑季长，寒季短，温差不大。气温年平均23.2℃，7月最高，月平均为28.9℃，最高曾达38.1℃；1月最低，月平均为15.5℃，最低曾达2.8℃。气温宜 人，草木常青，终年无霜雪，四季通航。

风况：4～9月多东及东南风。10月～次年3月盛行北及东北风，一般3～4级，最大达6～7级。热带风暴一般发生于 5～11月，以7～9月居多，平均每年5～6次波及本港，风力大于8级以上的出现天数平均每年7天。设计风速18m/s

降水：年平均降水量1 567.3mm，多集中在5～9月，约占全年56%。平均年雨天数126天。年最大降水量2 411.3mm，最小降水量743.6mm。有雨季、旱季之分。每年4～9月为雨季，占年降水量的80%左右。

雾况：雾日多集中于1～4月，约占全年雾日的83%，多于午夜形成，次日10时后渐散，多为平流雾。多年平均雾日 25.9天，年最多雾日为52天，年最少雾日11天。 雷暴：年平均雷暴日100天，主要发生在3～11月。

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（三）、工程地质：砂石

（四）、运输货种：杂货。其一期建设工程拟建2个2万吨级的散货码头，预测年通过能力为300万吨。

（五）、船型尺度：根据当地的具体情况，设计代表船型为2万吨级散货船， 船型尺度为：船长×船宽×型深×满载吃水 = 164m×25.0m×13.4m×9.8m。

二、码头及码头平面设计

（一）、码头形式的选择：

由于本地区气象地质条件较好，是天然良港，能为船舶运转提供良好而又长期稳定的水域条件，由于突堤式过多的伸向外海，破坏了原有的水流形态，易于引起冲淤，并过多的占用河道宽度，影响通航，所以宜采取码头前沿线大体上与自然岸线平行的布置方式，即顺岸式布置,而且此种布置对水流及泥沙冲淤变化影响甚小，船舶靠离码头也较方便，港区后方也较易获得所需的陆域面积。顺岸式码头线几乎是天然海港中比较合理的布置。因此，本设计采用顺岸式布置。 （二）、码头规模的确定；

一个港口可同时停靠码头进行装卸作业的船舶数量。即泊位数。是港口的主要规模之一。码头规模包含泊位停船吨位和泊位数量两个指标。停船吨位主要取决于货种、航线运距和吞吐量。一般情况，运距越长，船舶吨位越大，单吨运输成本越低。泊位数量还取决于码头装卸效率和船舶周转量。

在本设计算例中，散货码头的年通过能力pt位数可按以下公式计算

S?码头年作业量一个泊位年通过能力3002?150?10t/年4?40万~50万/泊位，则码头所需的泊

=QPt

Q?；pt?40万~50万/泊位

则S=QPt=150?1050?1044=3（个）

所以本港区码头采用3泊位设计

（三）最优泊位数的确定

码头的泊位数必须保证有充足的通过能力。高效率的完成相应的吞吐量。由于港口生产的随机性，在港船数与泊位数正好相等的概率是很低的。所以从宏观的控制的角度，使完成港口总吞吐任务的全过程，发生在港和船方的总费用为最小，此时港口规模是最佳的，相应的泊位数常称为最优泊位数。

为了计算的方便，把一些要用到的符号及其代表意义列出: S——码头泊位数；

N——港口营运期，通常N=365天； Q——N期间港口的吞吐量（t）；

R——一个泊位的日平均装卸效率（t/日），即船天量；

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nb?s——泊位数为S时。N期间内在泊位装卸的平均船数（膄/日）； nw?s——泊位数为S时，N期间内等待泊位的平均船数（膄/日）； ?s——泊位数为S时的泊位利用率；

?——平均到船率（膄/日），即一天内平均到船数； ?——平均装卸效率（膄/日），即一天内装卸到船数；、 G——船舶在本港的平均装卸量（t/膄）； Tw——船舶平均待泊时间（日）； Tb——船舶平均靠泊时间（日）；

参照书本《港口规划与布置》的表4-2中1.5万吨级多用途的泊位通过能力50万~60万t/泊位，现有3个泊位在能力上可以完成吞吐量任务，但规划上从营运竞争力考虑，期望2012年的泊位数，即有利于吸引船公司来港，又使本港有合理的投资效益。估算最优泊位数：

Q?=N=G1=Tb?15000005000365=0.82 膄/日

GR??1.5日/膄

??假定S=3:

?s????0.82?1.5?1.2

?S?1.23?0.4,由表4-5得；

TwTb?0.07，8Tw?0.078?1.5?0.117日

nw?3?Tw??0.017?0.82?0.10 n3?nw?3???0.10?1.2?1.3

假定S=4:

?s??S?1.24?0.3,由表4-5得；

TwTb?0.01，3Tw?0.013?1.5?0.020日

nw?4?Tw??0.020?0.82?0.02 n4?nw?4???0.02?1.2?1.22

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假定S=5:

?s??S?1.25?0.24,由表4-5得；

TwTb?0.002，6Tw?0.0026?1.5?0.004日

nw?5?Tw??0.004?0.82?0.003 n5?nw?5???0.003?1.2?1.203

不等式n3?n4?cbcs?n4?n5；由此可知最优泊位数S=4；

（四）、泊位组

由于港口生产的随机性，集中管理，统一调度，在一定程度上可以提高服务水平，增加经济效益，这是因为集中管理使得在分散经营时。泊位出现的闲置时间被充分利用起来。通过本算例，可以来说明这一点。

本港口有两个2个2万吨级别的散货码头，各有多用途泊位2个，分别完成年吞吐量50万吨，平均单船装卸量G=5000t/膄，装卸为1、 单独管理、调度

Q1??1.5日/膄，应用M/M/S模型研究。

?=N=G ??15000005000365=0.82 膄/日

???S?0.82?1.5?1.2

1.23?s???0.4

由表4-5得： 2、单独管理、调度

QTwTb?0.078，Tw?0.078?1.5?0.117日

?=N=G ??30000005000365=1.64 膄/日

???S?1.64?1.5?2.46

2.466?s???0.41

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由表4-5得：

TwTb?0.011，Tw?0.011?1.5?0.017日

生产设备条件没有任何变化，完成生产任务没有变。由于管理科学化，使船舶平均待泊时间减少：0.117-0.017=0.100天，一年可减少船舶待泊时间：

NS?365??6（Tw?3-Tw?）=611.50.41?0.10?059天.8 6?（五）泊位长度及岸线长度的确定：

泊位就是一艘设计船型停靠码头时所占用的空间，即所占用的码头岸线长度，码头前沿水域宽度和相应的水深。码头泊位长度应满足船舶安全靠离、系缆和装卸作业的要求。它一般由船长L和船与船之间的必要间隔所构成。确定间隔要考虑系缆要求，船舶靠离安全、方便。

泊位宽度，既保持码头前水深不变的宽度，确定此宽度要考虑到船舶系泊时可能产生的漂移量。此设计中码头宽度等于14m。

连续设置多泊位的端部泊位，其一侧相当于单个泊位，由于相邻泊位允许交叉带缆和出现压缆现象。泊位长度Lb：

端部泊位Lb=L+1.5d 中间泊位Lb=L+d

式中：L——船舶长度（m）；

d——间隔（m）

船长164m根据规范，d可以取20m。

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故泊位长度Lb为572m。

加上护岸的距离，岸线长度为617m。

三、水域及外堤布置

(一)、港口水深

1、码头前沿高程的计算

港口码头前沿高程与港口营运要求，当地水文和地形等因素有关。营运要求在大潮时不被淹没，便于作业，码头前后高程衔接方便。布置港口陆域时，需首先确定有关设计高程值。河港中有关的陆域设计高程值有设计高水位、码头前沿设计高程、港口陆域设计高程。设计高程值的确定与港口所处河段水位特性、河岸地形及河岸高程有极大关系。一般情况下，合理的设计高程应使港区所受的淹没损失尽可能减少，船舶装卸作业方便，同时又不致因高程过高或过低而导致土石方工程量太大。 码头前沿高程 ： E?HWL??0?h?? 式中: HWL——设计高水位（m）;

?0——设计高水位时的50年一遇波列H1%波锋面高度（m）;

h——码头上部结构高度（m）;

?——波峰面以上至上部结构底面以上至上部结构底面的富裕高度（m）,一般取0.0~1.0m。

码头前沿高程等于设计高水位加上1.0~1..5m的超高值，一般在风浪较大河段取较大值。本设计中，码头前沿高程取值为7.36m。 2、码头前沿设计水深：

港口水深是港口主要技术特征之一，它应保证船舶安全航行和停泊。一般说来，港口具有较进港船舶吃水大得多的水深，也就是船底和水域之间保存有较厚的水层，将给船舶带来安全方便的航行条件。但不适当的增加港口水深，往往会增加港口水工建筑物的造价和挖泥费用。所以水深应该既能满足使用要求而又不过大，也就是确定一个合理的富余水深。 确定富裕水深大小所考虑的条件可以区分为俩类：

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①船舶航行或停泊下不致楚地所需的富裕水深。

②减少船舶操作困难所要求的富裕水深。

码头前沿水深，即泊位水深，通常是指在设计低水位以下的深度。由停靠本泊位的设计船型满载吃水和必要的富裕水深构成。船舶在码头前航速很小，一般不超过0.2m/s，几乎不存在因船舶航行增加船舶吃水的现象。因此，富裕水深主要考虑水深误差，波浪引起的船舶垂直升降，配载增加的吃水等因素。码头前沿水深可用下式计算：

D?T?Z1?Z2?Z3?Z4

式中：D—码头前沿设计水深（m）；

T—设计船型满载吃水（m）数值为9.8m； Z1—龙骨下最小富裕深度（m）数值为0.6m； Z2—波浪富裕水深（m）数值为0m；

Z3—船舶因满载不均匀而增加的尾吃水（m）数值为0.15m；

Z4—备淤深度（m）数值为0.5m。

由以上数据确定码头前沿设计水深D为10.95m。

3、航道水深的确定

港口水域的合理布置，应是各水域组成部分的水深、面积足够，位置恰当，流态良好，以利船舶在港内锚泊、调度、靠离码头及进出港口方便。

与确定码头水深相比，航道水深需要考虑船舶航行时船体下沉增加的富裕水深，即：

D?T?Z0?Z1?Z2?Z3?Z4

式中：D—航道设计水深（m）；

Z0—船舶航行时船体下沉增加的富裕水深（m）数值为0.10。

由以上数据确定D为11.05m。 （二）、航道宽度的确定

根据《JTJ211-99海港总平面设计规范》有：

4.8.7航道有效宽度由航迹带宽度、船舶间富裕宽度和船舶与航道底边间的富裕宽度组成。单、双航道宽度可分别按式（4.8.7-1）和式（4.8.7-2）确定。当航道较长，自然条件较差和船舶定位困难时，可适当加宽；在自然条件有利的地点，经论证可适当缩窄。

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本港设计为单向航道，则：

A?n(Lsin??B)?1.69?(164?0.122?25)?76.06m；

W?A?2c?76.06?2?0.75?22?109.06m（三）、锚地、回旋水域的布置

（1）锚地规模和数量

根据《JTJ211-99海港总平面设计规范》有：

4.7.2对新建港口的锚地，其锚位数可根据港口的重要性，按在港船舶保证率90%—95%相应推算。

本设计中规划设计一个锚地，供多用途散货码头使用。

（2）锚地位置

根据《JTJ211-99海港总平面设计规范》有：

4.7.3.1锚地的边缘距航道边缘边线的安全距离：港外锚地不应小于2-3倍设计船长，港内锚地采用单锚或单浮筒时不应小于1倍设计船长，采用双浮筒时不应小于2倍设计船宽。 4.7.3.2港外锚地水深不应小于设计船型满载吃水的1.2倍。当波高超过2m时，尚应增加波浪富裕深度。港内锚地水深应与码头前沿设计水深相同。

4.7.3.3锚地底质以泥质及泥沙质次之。应避免在硬粘土、硬砂土、多礁石地区设置锚地。 4.7.3.4应避免在横流较大的地区设置双浮筒锚地。

具体布置见设计图

（3）锚泊方式及面积

本规划锚地采用单浮筒系泊，则根据《JTJ211-99海港总平面设计规范》4.7.5.1有： 系泊半径

R?L?r?l?，

式中：R——单浮筒水域系泊半径（m）；

L——设计船长（m）；

l——系缆的水平投影（m），DWT≤10000t时，取20m，10000t

DWT>30000t可适当增大；

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e——船尾与水域边界的富裕距离，一般取0.1L；

r——潮差引起的浮筒水平偏位，每米潮差可按1m计算。

对于2.0万吨级散货船：

R?L?r?l?e?164?2.41?25?16.4?207.81m

本设计中不考虑港外锚地 (4)\\回旋水域

R=2.0L=2.0?164=328m

(四)、防波堤的布置

湛江港属于天然海港。四周被岛屿包围，港内具有较好的稳定性，故可布置防波堤。 （一）、库场面积

由于车船俩者容量相差很大，必须在船岸之间的快速货流和码头腹地间缓慢，零散地集疏运间设置缓冲存储区，以加速车船周转。此外，进出口货种繁多，到发地各异，在库场内还需分类，核查，履行必要的验关和发货手续。码头上库场对加速车船周转，提高港口通货能力是十分重要的。

件杂货，散货库（场）总面积通常按下式估计：

A?EqKk 四、港口陆域设施

式中：A—库（场）总面积（㎡），

q—单位有效的货物堆存量(t/m)，可参考表一取值为0.7；

Kk—库（场）总面积利用率，为有效面积占总面积的百分比（%）， E—库场所需容量（t）。

库场所需容量按下式估算：

E?Qb?KBK2

?Kr?tdcTyk

式中：Qb—年货运量（t）取值为50万；

KBK—库场不平衡系数，取值为1.7；

Kr—货物最大入库场百分比（%），取值为0.6； tdc—货物平均堆放天数（天），取值为7-15天,码头前方库场不宜超过10天；

Tyk—库场年营运天（天），取值为330-350。

库场所需容量为E=12000t。

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设计的码头中取tdc=8天，Tyk=340天。算仓库面积时q按杂货取0.8，

Kk取60%.（按单层库，小批量货物取）

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最后仓库面积为25000m。

算堆场面积时，q按杂货取为1,Kk取80%（堆场）。 最后堆场面积为15000m。 （二）、港区道路宽度：

港口铁路，道路应根据运量，流向，货种，运输组织，地形，进线等条件进行设计，并应满足港口平面布置及装卸工艺要求。

港口道路包括港外道路及港内道路两部分。港外道路按港口公路货运量大小分为两类： Ⅰ类：公路年货运量（双向）等于或大于2.0万t的道路； Ⅱ类：公路年货运量（双向）2.0万t以下的道路。

港内道路按其重要性分为以下三种： 主干道（路面宽度9.0~15.0m）：全港（或港区）的主要道路，一般为链接港区主要出入口的道路；

次干道（路面宽度7.0~9.0m）：港内码头、库场、生产辅助设施之间交通运输较繁忙的道路； 辅助道路（路面宽度自定义）：库场引道、消防道路以及车辆和行人均较少的道路

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由以上可知，本设计中主干道取15.0m，次干道取9.0m。

（三）、港区地面排水坡度：

雨水设计流量的确定为符合现行国家标准《室外排水设计规范》(GB50014)的有关规定，确定排水坡度为5‰

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