港口航道设计宽度问题的解决方案

    赵燕 蔡珉

    

    摘 要：为了提升港口航道设计水平，本文结合实际，在阐述航道宽度设计原则的同时，对国内、外航道宽度确定方法内容进行分析，并且在指出航道宽度问题的基础上，给出提高港口航道设计宽度的解决措施，希望论述后，可以给相关设计人员提供一些帮助。

    关键词：港口航道;设计宽度;问题;解决方案

    中图分类号：U617.8? ? ? ? ? ? 文獻标识码：A? ? ? ? ? ? 文章编号：1006—7973（2019）08-0068-02

    港口航道设计宽度是较为复杂的一项内容，目前还没有一种非常有效的设计计算方式。本文以当前的港口航道宽度设计中存在的主要问题为出发点，重点分析目前国内外的计算公式存在的差异，从而可以总结出二者之间的优缺点，寻找出切实可行的设计方式，希望可以促进港口航道宽度设计水平的提升，使得设计算法更加的科学与合理。

    1航道宽度设计的原则

    航道设计中不仅需要从字面意义上理解为航道宽度数据的设计，而是在设计中需要综合考虑到多个方面的影响因素，比如港口建设、航道所在地区的水域状况、地质条件、气候因素以及船舶规格等等，同时还要综合分析船舶与港口的未来发展趋势，防止在设计完成之后仅使用几年就无法正常的应用，这样就会造成巨大的经济损失。就目前的实际情况来分析，很多港口航道设计中都没有充分的重视船速，在传统的航道宽度设计中，没有将船速作为重要的因素来考虑，而现代社会的高速发展之下，船舶的发展比较快，船速对于整个航道的正常运行影响是比较大的。此外，航道宽度设计计算时，必须要综合考虑到未来的发展趋势，要有前瞻性，不能保守设计，可以根据需要将宽度适当的增大，但是也应该考虑到目前的船舶精度在逐渐的增加，设备的性能也逐步地完善，所以宽度设计还需要重视思想观念的转变，适应社会的发展趋势[1]。

    2国内、外航道宽度确定方法简介

    2.1国内设计方法

    当前我国的港口航道的直线段部分的宽度设计主要遵循的标准就是《海港总平面设计规范》，这是非常重要的指导性文件。如图1所示，直线段航道中的有效宽度主要包含了三个主要的部分，即船舶间富裕宽度、船舶与港口航道最低富裕宽度以及航迹带宽度等。上述几个宽度尺寸可以利用下述的公式进行计算确定。

    单向航道W=A+2c

    双向航道W=2A+b+2A=n（Lsin?+b）

    A为航迹带宽度，单位为m;b为船舶间富裕宽度，取设计船宽;Bc为航道底边的富裕宽度;W为航道有效宽度;?为风、流压偏角;n为船舶漂移倍数。

    2.2国外设计方法

    从国际市场中的研究结论分析可以发现，美国在该方面的研究最具代表性性意义，从《深水航运项目的水力设计》中可以发现有直接进行港口航道宽度设计方法。该文件中明确规定，在航道宽度设计中需要综合考虑到航道断面与船舶在行驶过程中直接受到的水流因素的影响，并且需要将其宽度设计以倍数的方式增加。而对于加拿大来说，其渔业资源异常丰富，海洋利用率比较高，所以在进行航道宽度设计有着更高的要求，其研究也是非常先进的，充分考虑到航行的特殊要求，合理的确定航道宽度与富裕宽度尺寸。在设计中，航道的有效宽度尺寸设计中综合考虑到传播的操纵能力，并且以单、双向的航道船舶航行有着相对的作用，同时也考虑到在船舶行驶过程中所产生的水动力因素。此外，在进行岸滩、泥沙冲击作用的分析之后可以确定，对于一些地质条件较为特殊的地带，砂石的运输对于整个航道的宽度设计也会产生直接的影响。总体来讲，在进行航道宽度设计时，其考虑到引航员的视觉的开阔性，并且可以通过浮标位置的确定可以确定坐标位置[2]。

    3 航道宽度问题的提出

    3.1 船舶与航道底边间的富裕宽度

    综合考虑到各种影响因素之后，我国的航道设计人员考虑到当前的航道宽度设计计算公式中还存在一定的数据偏差问题，也就是说船舶与巷道底部的富裕宽度，其是用c值来表示。随着我国船舶事业的发展，很多大型船舶被投入使用，旧规范内的一些设计方法无法满足使用的需要，所以需要不断的更新。从实际应用的角度出发，船舶在航行的过程中，其行驶速度越快，则c值越大。

    3.2 航迹带宽度

    经过长期分析秦皇岛港口的运营情况之后可以确定，迹带宽度数据A值在进行计算确定时还存在很多的问题。船舶在航行的过程中，航迹宽度尺寸的确定一般是在考虑到流压偏角、船舶漂移倍数、风力等因素之后才能确定，如果只通过公式的计算是无法满足实际应用的需要，并且很多特殊环境也会产生较大的影响。

    3.3 船舶航行实践证明

    从初步了解可以发现，在充分地了解当前我国的航道航道设计宽度的一些影响因素之后，应该准确地判定船舶是实际航行状况。以某港口为实际案例进行分析，经过测量之后可以确定该港口的水深为13m、航道长度达21km，本次试验中所选取的船舶为5t的散货船，采用人工方式来调整风力、流压角等，然后可以初步的确定航道宽度受到疏浚工程的影响。下表1即为航迹宽度对于船舶的行驶速度所产生的影响，所以在航道宽度设计中应该充分的考虑到航迹带宽度[3]。

    4 建议及解决方案

    4.1 综合考虑自然因素

    港口航道宽度设计的过程中，非常重要的一项工作就是明确宽度设计的影响因素，航道宽度设计是否能够达到科学性与合理性的要求，主要取决于在设计中是否充分考虑到各个方面的因素。综合实际情况来分析，港口船舶的设计外形尺寸，比如船长、船宽、横风以及横流等因素都会给航道设计宽度有着直接的影响，这些都是设计中需要重点考虑的因素，同时还需要考虑到船舶的航速、航行安全等方面。比如，风速如果过大会直接导致船舶航行的过程中航迹带宽度的增大，航行的方向也会发生一定的偏移，并且对于载重量比较大的船舶来说，在恶劣的天气影响之下，发生安全事故的概率会大幅提升。对于自然影响因素来说，在进行航道宽度设计中需要综合考虑，了解当地的气候条件，并且需要准确的分析其各项技术参数，要长期是搜集船舶的航行数据资料，并且需要结合实际情况进行必要的模拟试验，然后将船舶的航行情况进行准确的记录，这样能够通过降低自然影响因素而保证宽度数据达到要求[4]。

    4.2 仪器设备改进

    美国在进行航道宽度设计的过程中，综合分析了通航与导航设施等方面来保证航道宽度设计达到实际使用的需要。我们需要总结经验教训，了解美国设计的实际情况，进而可以获取一定的啟发。船舶航行时，不仅需要通过人来进行控制，助航设备也是保证行驶安全性的重要基础。很多情况下，如果只通过船员来进行判断也无法有效的避免紧急事故的发生，这就需要通过仪器设备的支持下才能实现。在进行航迹带宽度设计的过程中，应该在试验船舶中安装测量仪器设备，比如安装仪器来准确的测量不同水深的吃水尺寸等。有了科学仪器的支持，对于船舶航行安全性有着积极的促进作用。因此，在航道宽度设计中应该结合实际情况选择先进的仪器设备。

    4.3 船员专业能力

    操作人员的专业技术和素质水平对于船舶行驶安全性往往有着直接的决定作用，任何航行进行中，船员都必须要结合船舶的航行情况进行客观的分析，并且通过长期的实际操作总结经验教训，这对于航道宽度的准确设计有着非常重要的影响作用。仪器对于人类的影响是不可忽视的，而船员的能力也是不能忽视的，其可以通过自身的经验和技术来解决实际工作中的突发实践[5]。从大量的实际经验总结分析可以发现，很多情况下航道宽度的试验中，很多有经验的船员在进行航行时，船舶航道的变化、对于紧急情况的处理等方面都有着非常重要的意义。因此，在进行航道宽度设计中，需要充分考虑到船员的素质和实践经验，要积极总结经验教训，多方面的听取船员的建议。

    4.4 航法改进

    很多情况下，有些难题难以解决往往是受到经验的限制，很多人花费大量的时间和精力来总结前人的研究成果，却忽视了创新的重要性。从多年的实践经验分析，在进行港口航道宽度设计中，必须要从各种影响因素方面处理，寻找突破口，彻底地解决当前存在的问题。从实际应用的角度出发，对于航速大于五节的集装箱船舶来说，其需要适当的增加航道的宽度。目前我国的大型船舶性能比较高，装载有大量的先进设备，可以适当的放宽设计要求，只要保持思路正确，秉承先进设计理念，就能够保证航道宽度设计符合科学性与合理性的要求。

    5 结论

    港口是非常重要的交通基础设施，航道对于港口的正常运行起到了积极的促进作用，对于国家的经济发展也有着非常重要的影响。基于此，在航道宽度设计中，要综合分析实践经验以及各种影响因素，解决目前存在的问题，保证港口运行更加的安全和顺畅。

    参考文献：

    [1] 边晓丽，严庆新，陈立家.海港航道设计宽度模拟试验研究[J].水运工程，2013，（9）：99-102，128.

    [2] 吴耿潮.关于港口航道设计宽度问题的解决方式[J].珠江水运，2012，（4）：60-61.

    [3] 刘保军.关于港口航道设计宽度问题的解决方式[J].低碳世界，2017，（3）：223-224.

    [4] 徐昕.港口航道设计中的选线和宽度问题研究[J].建筑工程技术与设计，2017，（4）：414.

    [5] 张志锋.厦门港主航道扩建四期工程港口航道设计宽度问题的探讨[J].中国水运，2016，16（2）：276-277.