港口水域航道合理规划的具体设计实施分析
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摘 要：港口是水运的重要节点，港口的吞吐能力对海洋战略发展具有重要的影响。在社会经济的快速发展下，基于未来港口发展需求，对港口水域航道进行更合理的规划设计，升级港口水域航道，并从港口航道选线、水深确定、宽度设置和安全性评价等几个方面进行深入研究分析，对我国航运发展和港口建设具有积极的意义。
关键词：港口 航道 规划设计
中图分类号：U653.1 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）06（a）-0054-02
1 航道設计概述
港口航道的通过能力关系着挖掘航道的运输潜能，其中涉及的陆域要素主要是船舶码头服务效率，而水域要素则包括航道、等让区、锚地、登陆点、码头前言停泊水域、回旋水域等。在港口航道设计中，需要遵循以下主要原则：一是确保船舶通行的安全性;二是航道网络设置最好采用直接进港的直线布置方式，且保留一定的灵活性;三是基于未来发展的需求，在必要航道规划指标上适当拓宽;四是在安全保障下，尽量降低后期开支与维护费用;五是充分考虑港口附近的生态环境保护。
2 港口水域航道合理规划设计的要求
2.1 存在的问题
对当前我国港口进行的调查分析可知，从港口建设层面来看，港口功能较单一，综合性、多功能的港口不足，不能完全满足不断提升的港口服务、港口创新等要求。从实践来看，在快速发展的航运行业，港口的基础配套设施与服务不完善，导致港口整体运载效率不高，而且还或多或少地存在“环境污染”的问题。从港口航道建设层面来看，泥沙淤积问题、航道选线问题、大型港口航道深度问题、航道宽度问题等，都需要进一步完善。
2.2 地质条件、自然环境对航线影响
在港口航道规划设计时，要充分考虑到当地的地质条件对航线规划的影响，比如水文气象、流域水深等因素，要尽可能使用天然水资源的位置规划航道。此外，还要考虑到自然环境对航线的影响，进行综合设计，需要考虑以下3点：一是考虑强风、强浪等因素对轴线选择的影响;二是要考虑自然环境对防波堤口的影响，防波堤口的角度一般不超过30°;三是还需考虑到体积较大的船舶的特征，比如偏位位移大等，因此在航线设计时也需要考虑到强风、强浪等因素。
2.3 航道轴线安置要点
其一，在港口航道轴线的平面设计中，一定要避免S型弯路转向的出现，要尽可能确保航道轴线平滑，以确保船舶操作通过时的安全进出，防止船舶由于转向而出现的触壁等问题。
其二，在客观条件的限制下，如果港口航道条件不足以实现平滑，必须出现航道转向的平面设计时，则应严格控制转向角度的大小，确保转向角度控制在30°以内。如果这一约束条件仍无法满足，那么就需要通过拓宽航道宽度、增大转弯半径等措施，来减少船舶在转弯中所发生的应力作用。
其三，如果港口航道设计中，航道轴线安置的约束条件仍无法满足，且需要出现多次转向时，则需要综合考虑实际情况，尽可能地减少转向的次数，而且还要充分考虑到船舶体积、船舶功能、航道宽度等因素，通过一系列的设计来减少转弯角度，同时还应对航道的宽度进行充分的设计，确保船舶在多次转向中满足转向后的船身方向调整要求。
其四，防波堤的口门处线路设计时，应当确保航道轴线的直线型分布方式。如果受到客观的地质条件限制，且不得不转向时，那么在设计时就需要对直线长度进行合理的设计，要能够满足两次转弯所需要的直线长度。
其五，当航道轴线与灯塔、桥墩、观测平台等建筑物接近时，则需要充分考虑水面的风速、水流等因素对建筑物周围的流场变化的影响，进而使船舶在经过时出现偏航的现象，因此就需要在设计时考虑航道边线与建筑物间隔的控制，通常这个间隔以不小于建筑物的3.5倍为宜。
3 港口水域航道具体设计
3.1 选线
港口水域航道设计中的选线项目，需要结合港口实际，总体上遵循投资少、挖方量少、施工期短、操船安全、疏浚维护便利等指导原则。因此在实际设计前，要对港口周围的地质地形、水文等进行详细的勘察分析，尽可能地选择泥沙少、水文稳定、水底地形相对安全的航线。此外，还需注意当地气候气象对航道的影响，在海上气候相当不稳定，因此需要加大气候水文的分析力度。
在前期的数据收集和准备工作中，一是要整理并分析当地的气象条件，二是要对船舶通航资料和港口腹地货源、船舶进出航道方法、船舶通航资料等进行研究分析。航道的操船作业应满足以下条件：一是避免流速在1km以上的水流与航道轴线夹角过大;二是严禁高频率风向与航道轴线正交，尽可能避免强风水流与航道轴线过大的夹角。
3.2 宽度与水深
航道的宽度是指设计乘潮水位或低水位的航槽断面的设计水深处的两底边线间宽度。在航道宽度设计时，需详细设计3个方面：一是船舶间的富裕宽度设计，应结合港口具体情况确定合理的取值，要考虑船舶类型、航速等因素，一般以最大船宽为设计依据，确保船舶间预留距离最小，而且还应确保两个船舶的安全性，使其不发生摩擦碰撞。二是航迹宽度的设计，受气流、风向以及其他非人为控制因素的影响，航迹和航道会发生偏离，因此在具体设计时，航道中心线呈蛇形左右摆动进行，且航迹宽度在2.0～4.5B范围为宜。三是航道底边与船舶间的富裕宽度设计，用充分考虑船舶类型、航速等因素的影响。 对于航道水深的设计，考虑到其主要影响因素包括航行中的船体下沉、水深测量误差、波浪富裕深度、龙骨下的富裕深度等，因此在具体设计中，应以船舶满载吃水、船舶尾吃水、龙骨下的最小富裕深度、备淤深度、波浪富裕深度、船舶航行下沉值、水深测量误差几项变量的和为基准进行设计。
3.3 泥沙疏浚
对于海域的港口航道设计而言，泥沙疏浚的规划设计仍然至关重要，虽然相對于河道而言，海域港口航道的泥沙淤积相对较少，但其对航道安全的影响也非常大。因此在具体安全性设计中，对航道原断面进行必要的勘察分析，并结合对水文和水的含沙量的科学分析，确定泥沙淤积的可能性，并做出科学的应对措施，确保对泥沙淤积发生而产生的危害事件的规避和预防。
3.4 安全性
船舶在航行中最重要的问题是安全性，此外才是效益与效率，一旦安全性不在，效益和效率则无从谈起。因此在港口航道规划设计中，需要对设计方案进行详尽、科学的安全性评价，包括安全度与危险度两个评价层面。安全性评价的主要指标包括能见度、风向、流向、航道宽度、航道弯曲度、航道交叉情况、助航标志、底质、深度等指标。此外，还需对港口航道设计方案的总体设计、规划方案可行性、安全性与经济性进行评价。安全性的评估中，还需充分考虑到外界因素的影响，比如交通因素、通航环境、地理和气候、管理因素等。
综上所述，港口航道规划设计要在科学合理性、经济性、安全性的原则上进行总体设计。在设计的前期，需要对港口航道所在位置的水文地质、气候气象等因素进行充分的调查与分析，然后在选线、水深、宽度、泥沙疏浚、安全性等方面进行设计，制定完整的规划设计方案。此外还需要充分考虑航运业务的发展趋势，以及行业的环境，在规划设计时还要考虑到未来通航要求和发展趋势，从而使设计方案保持一定的前瞻性和灵活性。
参考文献
[1] 秦峰.港口的水域航道规划设计与安全评价研究[J].科技创新导报，2015，12（7）：42.
[2] 魏龙飞.关于港口水域航道合理规划设计探究[J].农业科技与信息，2017（16）：116-117.
[3] 刘敬贤.大型海港进港主航道通过能力及交通组织模式研究[D].武汉理工大学，2009.
[4] 许俊杰.浅析港口的水域航道规划设计与安全[J].科技展望，2015，25（21）：161.
[5] 孙心磊，刘晓亮.论港口水域航道的规划与设计[J].中国水运，2017，17（9）：65-66.
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