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合理地确定海港航道宽度是港口规划、设计和维护中的难题之一。在分析比较不同国家规范给出的确定航道宽度的方法基础上,归纳总结了影响航道宽度的主要因素,并结合我国南方某港口的工程实例,通过规范法的计算对比,确定各设计船型所需的航道宽度,结果表明:现有规范存在待改进之处。另外,在新规范出台前对外海直线段航道以及两段连接处的航道宽度的确定方法提出了具体的改进建议,并运用船舶航行操纵模拟器Dynasim仿真各船进出港的航迹线,验证了该建议的可行性。
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第
33
卷第
5
期
2012
年lO
JJ
水道棒。
Journal
of
Waterway
and
Harbor
Vo
1.3
3 No.5
Oc
t.
2012
海港航道直线段宽度确定方法的比较
笠奇乐,喻国良
(上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海
200240)
摘要:合理地确定海港航道宽度是港口规划、设计和维护中的难题之一。在分析比较不同国家规范给出
的确定航道宽度的方法基础上,归纳总结了影响航道宽度的主要因素,并结合我国南方某港口的工程实
例,通过规范法的计算对比,确定各设计船型所需的航道宽度,结果表明:现有规范存在待改进之处。另
外,在新规范出台前对外海直线段航道以及两段连接处的航道宽度的确定方法提出了具体的改进建议,
并运用船舶航行操纵模拟器
Dynasim
仿真各船进出港的航迹线,验证了该建议的可行性。
关键词:海港航道;航道宽度;航道规范;数值模拟;设计参数
中图分类号
:U
656.5;0
242.1
文献标识码
:A
文章编号:
1005-8443 ( 2012
)05
一
0447
一
07
水路运输是仅次于公路和铁路的第三大运输方式[
1]
。航道和港口设施是水路运输使用的
2
种固定设施。
截止
2009
年底全国内河航道通航里程已达
12.37
万
km[2]
。沿海各大港口为了适应"船舶大型化与码头专业
化"的趋势正不断扩大进港航道的规模。据悉,在"十二五"期间拟将投资
215
亿元用于航道建设。然而,航道
宽度的确定涉及投资与风险,航道越宽,船舶行驶的安全性元疑会增加,但由此产生的航道疏泼与维护的成
本也会越高;反之,宽度越窄,建设会越少,但通航不安全的风险会增大。为此,我国、美国、加拿大、日本、英国
及荷兰等国在其航道设计标准或规范中对航道设计宽度作了明确的规定。吴澎教授对这几个代表性方法进行
了深人的讨论[
3]
。
本文针对我国现行规范的航道设计宽度标准和美国、加拿大及日本等发达国家相应的设计规范或标准进
行比较,并结合工程实例的对比计算,分析指出我国规范和其他各国规范的优越性,并结合船舶航行模拟计
算结果,提出直线段和过渡段的设计方法,为我国海港设计人员提供参考依据和我国修改与完善相关标准提
供参考建议。
1
国内外海港航道(直线段)宽度确定方法简介
1.
1
中国的设计方法
在我国海港航道(直线段)宽度的确定需按现行的行业标准《海港总平面设计规范
~[4](]TI211)(
以下简
册岸间jIê:
航迹带宽度
船岸呵距
J
坦芳草度一一坦古军旦一
i
飞
l n
01
、
"1船岸
~船船,、
O
Jl
ll
岸'
间距
-
间距
、;."
阳、~
航道有效宽度
航道有效宽度
图
1
航道有效宽度构成(单向航道)
图
2
航道有效宽度构成(双向航道)
Fig.1
Sketch
of
one-way
channel Fig.2 Sketch
of
two-way
channel
l
段稿日期
:2011-12-27;
修回日期
:2012-01
一
12
作者简介:堂奇乐(1
987-)
,男,上海市人,硕士研究生,主要从事港口与航道工程方向的研究。
Biography:
ZHU
Qi-leC
1987-)
,male , master studen
t.
'
448
水道尚志。
第
33
卷第
5
期
称"规范")执行。该规范规定:航道有效宽度由三部分组成,分别为航迹带宽度、船舶间富裕宽度和船舶与航
道底边间的富裕宽度。计算公式如下
单向航道
W=A+2C
(1)
双向航道
W=2A
叫
~2C
(2)
式中
:W
为航道宽度,或航道有效宽度
,
m;A
为航迹带宽度
,
m;b
为船舶间富裕宽度,
m;C
为船岸富裕间距,
m
。
1.
2
美国的设计方法
美国
<Hydraulic
Design of Deep-Draft Navigation
Projects>
,即《深水航运项目的水力设计》工程手册[
5 J
(以
下简称"手册"
),由美国陆军工程师兵团于
1983
年制定、
2006
年
5
月作了全面修订。该手册的第
8
章给出了
确定航道设计宽度的方法。该手册中航道设计宽度由设计船宽的倍数来表示,考虑了航道断面形式及船舶所
受到的水流的作用,具体的确定方法如表
1
所示。
挖槽型是指人工疏泼的航道。另外,该手册强调:对于最大流速在
3.0
节以上的通航项目,航道的设计宽
度应该在船舶模拟器的辅助研究下完成。
航槽断面形式
浅水型
运河型
挖槽型
浅水型
运河型
挖槽型
1.
3
加拿大的设计方法
表
1
航道设计宽度相对于船宽的倍数
Tab.l
Channel
~idth
design
criteria(
s1
叩
beam
m
山
ipliers)
船舶航行所受到的最大流速
(knot)
0.0<V<0.5 0
.5
<V
<1
.5
1.
5<V
<3
.0
3.0
4.0
5.0
2.5
3.0
3
.5
2.75
3.25
4.0
5.0
6.0
8.0
4.0
4.5
5.5
4.5
5.5
6.5
航道类型
单向航道
双向航道
加拿大渔业和海洋部
(DFO)
主持编订了
<N
ational Maneuvering
Guidelines>
,即《国家航道设计指南
~[6
J(
以
下简称"指南")中对海港航道直线段宽度做出了明确而详细的规定,给出了
2
种确定航道宽度的计算方法:
由
1995
年提出的算法l(以下简称"旧指南")
;在算法
l
基础上的修订与完善的算法
2(
以下简称"新指南")
,
其中引人一些算法
l
中未考虑的影响因素。该指南中定义航道总宽度由两部分构成:航道设计宽度与富裕宽
度
[7
J
。其中航道设计宽度(航道有效宽度)需要满足一系列设计要求,包括船舶操纵、双向航道中船船相遇及
追击时水动力的互相影响、风和流的影响、"岸吸作用"的影响以及导航设施;富裕宽度是考虑岸滩的冲蚀、泥
沙的输移及沉积和组成岸滩的材质等因素而额外附加的航道宽度。
鉴于篇幅所限,仅列出算法
2
如下:
(1)航迹带宽度。不同船型的操纵性所对应的航迹带宽度如表
20
表
2
各种船型的船舶操纵性系数和所需航迹带宽度
Tab.2
Maneuverability
coefficients
for
various
vessel
types
and
maneuvering
land
width
船型
军舰、货船
油船、新矿船
破旧或已损坏船只
船舶操纵性能
极好
好
差
操纵性系数
1.3
1.
5
1.
8
注
:B
均指船宽;大多数情况下,航道在初步设计时,可假定船舶操纵性能为"好"。
(2)
双向航道船船间距。对于双向航道船与船间距
r
1.
0B~
,
W<:=I
…
Bræx>30
m
νl30
m
Bræx<30
m
式中
:Bn
皿为在双向航道上行驶的所有设计船型中最大的船宽。
航迹带宽度
1.3
B
1.
5 B
1.
8 B
(3)
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weixin_38530211
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