淺談港口碼頭設計中的基本方法

吳月勇 張典典 俞博威 曹如意 楊 燚

（河海大學 港口海岸與近海工程學院，江蘇 南京 210098）

0 引言

中國是一個海岸線與江河岸線資源豐富的國家，有著大量的優良海灣與河灣來建造港口，同時港口對于城市的發展與國民經濟的促進作用也十分巨大。同時港口投資往往是十分巨大的，通常需要十數年的時間才能落成。如果沒有詳細而有效的規劃，往往既浪費了投資又可能發生造出的港口不能滿足國內外貿易的發展需求的情況。因此需要總結凝煉港口設計的基本方法。

1 港口的設計資料

要想擴建或者新建港口需要有港口的有關資料，包括港口的現狀，港口所在地的地形地質條件、水文氣象條件、設計船型、施工隊的施工能力、主要投資項目單價。其中主要的投資項目單價包括挖泥單價、填土單價、征地動遷、港內鐵路、港外道路、生活辦公設施、水電供應等等。這些將成為最后港口投資的主要內容。

2 港口建設規模確定

第一步，我們先用時間序列法預測港口的吞吐量，再根據設計船型的平均裝卸量、泊位的日裝卸效率來算出船流密度。然后由M/M/S排隊模型算出各類碼頭的最優泊位數作為港口的設計泊位。M/M/S 排隊模型精髓為：

其中Ns 為船舶在港船數，Cs 為船舶在港日均費用，Cb 為泊位日平均營運費

第二步，我們用海港總平面布置規范中的公式計算港口庫場、堆場面積。

第三步我們得先計算防波堤長度，計算中我們用到水文學知識用波浪繞射原理對其進行估算。

計算公式為H1=Ho*Kd，Kd 為繞射系數。防波堤是一個港口能否安全運行的重要屏障，不容忽視。

3 總平面設計

總平面設計包括水域、陸域。

1）水域具體有泊位水深、泊位寬度、泊位長度、碼頭高頂程、港池底高程、航道底高程、航道寬度、港池寬度、防波堤口門寬度和回旋水域等參數。這些數據的計算方法在《港口規劃與布置》一書中有詳細的說明。下面就泊位水深的計算給出范例:

船舶停泊水深按下式確定：

式中：k ——船舶吃水系數；Z1——龍骨下最小富裕深度；Z2——波浪富裕；Z3——船舶因配載不均勻而增加的船尾吃水值；Z4——備淤富裕深度；Z5——浚深富裕

2）陸域具體有碼頭集疏運布置、碼頭前沿線、堆場的具體布置形式、以及碼頭上運輸機械的種類與數量、生產生活輔助區等地區的布置。其中集疏運布置根據后方交通條件以及港口性質進行布置；碼頭前沿線根據泊位數量按規范進行平均分配；至于運輸機械則根據港口規模來確定。最后生產生活輔助區則按照《海港總平面設計規范》進行設計。

4 建設計劃

4.1 碼頭泊位

我們首先要確定泊位建設的時間，這個時間不是隨便定的。我們得根據歷年的吞吐量繪制吞吐量直線圖并以此來確定各個年份的吞吐量。然后再根據每個泊位的通過能力，來確定具體哪一年原有泊位數不滿足要求，這就是泊位投資的年份。

4.2 防波堤

港口的防波堤往往較長，有的能達幾千米而且受于施工能力的限制往往每年只能建兩三百米。因此，我們必須得對防波堤的具體施工年份進行設計，既要避免投資過于集中，節省流動資金；又要使防波堤建設不妨礙港口興建泊位的時機以及泊位運行的安全。

4.3 其它

建設過程中我們需要考慮港口陸域的吹填；港口水域的疏浚以及倉庫和堆場的同步建設，我們要在保證碼頭泊位正常投產使用的前提下盡量使投資合理。

5 投資估算

碼頭岸線、防波堤、圍堰護岸、陸域形成、倉庫堆場、裝卸設備集疏運設施、疏浚和水電等生產生活輔助投資都要根據其具體的工程量，按照其各自的單價計算，算出每一項的投資后將其相加并平均平攤到每一個泊位上。然后根據每個泊位的投資時機進行動態分析。

6 結語

按照以上步驟進行港口設計就可以有效的對港口進行設計，可以幫助初學者方便的掌握設計技巧與思路。

［1］郭子堅.港口規劃與布置[M].3 版.北京：人民交通出版社，2011，06.

［2］邱大洪.工程水文學[M].4 版.北京：人民交通出版社，2011，07.