港口的水域航道規劃設計與安全評價研究

劉保軍

港口的水域航道規劃設計與安全評價研究

劉保軍

（重慶市交通規劃勘察設計院 重慶市渝北區 401121）

隨著經濟全球化的發展，世界各國的經濟貿易往來更加頻繁，我國在世界經濟中扮演著舉足輕重的角色，更是這場大戲中的主角，積極同世界各國聯系來加強本國的經濟發展。貿易往來的繁榮促進了交通運輸業的發展，尤其是港口貿易更是促進了水路運輸行業的興盛，在這種背景下，運輸船舶的形態和速度以及性能都在不停提升，而且船舶數量也在增多，給港口帶來了極大的壓力，港口必須做出相應改變對航道進行升級，來滿足船舶的進出港需求，同時也增強船舶在港口行駛停泊的安全性和穩定性。本文在當前背景下對航道理論進行了分析，就港口的水域航道的規劃設計和安全評價進行了一些研究，為港口交通貿易的發展做出貢獻。

港口；水域航道；規劃設計；安全評價

港口的水域航道規劃設計一直都是港口運行的重要保證，設計要能夠保證船舶在港口內的吃水要求，也要保證船舶在港口的航道內安全航行。而在經濟全球化的新形勢下，港口的舊航道已經不能夠滿足日益增長的交通運輸需求，更多的船舶、更快的速度、更大的噸位使得陳舊的港口航道難以承擔這么大壓力的船舶進出，此時正是港口航道進行擴建的時機，在規模上和吃水量上都要進行擴大，來為船舶的安全航行保駕護航。當然進行港口水域航道的重新規劃設計只是港口設備上的更新，要想讓船舶安全地航行、提升進出港的效率，還需要制定合適的章程和要求，并督促船只嚴格執行，才能在安全和效率上有所保障。至于港口的水域航道的規劃設計，主要是航道的選線和寬度兩大項，本文對這兩項的設計進行了具體的分析。

1 港口航道及其規劃原則

航道是指在我國境內水域中能夠通航的部分，而港口航道則是港口當局開辟的具有一定水深的水域，能夠停泊、進出船舶，隨著經濟的不斷發展，船舶運輸的作用越來越重要，港口也需要進行再次規劃設計來滿足運輸需求，而在設計時需要遵循一定的原則，保證航道能夠充分發揮作用。

最重要的原則就是安全原則，航道在設計過程中一定要考慮到所有船舶進出的情況，將每種船只的型號和吃水量等考慮到位，保證最大的船只在進港過程中既不會碰壁也不會擱淺；至于航道形式，以直線為最好，可以減少船只在進港圖中的轉彎進而減少事故發生的可能性，但也要考慮實際情況，可以根據港口環境和運輸要求進行調整；在航道的設計中，深度和寬度是兩個重要因素，深度可以根據最大船只的吃水量來開挖，而航道寬度則要根據港口的日運輸量來確定，為了保證港口的運輸功能，航道寬度要在預定指標上擴大一些；除了功能外，規劃設計也要考慮經濟方面的因素，保證錢都用在刀刃上，而且在規劃中也要對環境因素進行考慮，盡量不破壞生態環境。

2 航道選線

2.1 選線準備

航道選線表面上只是一項簡單的選線工作，但它在選線之前還要考慮航道安全、工程量、維護工作和資金等方面的因素，確保使用最少的錢來達到最好的效果。在航道的選線中同樣需要遵循一些原則，上述的投資小高效率就是一項原則，此外還有盡可能使工期短、盡可能使維護工作方便、盡可能使挖方量較少等。而且航道的選線設計工作是一項要求與實際結合的工作，并不是站在辦公室中進行空想設計就能夠實現的，設計人員要到港口進行實地觀察，觀察對象是港口的環境、附近水域的通航狀況、港口的進出船舶信息以及將來幾年內進出港口的船舶的數量及噸位等，只有在將這些因素都考慮并實地觀察到，設計人員才能設計出具有實際使用價值的航道路線。此外，港口當地的水文條件和氣候變化同樣是需要考慮的因素，它們也能夠影響航道的安全。有條件的選線設計可以采用專業軟件進行模擬，通過模擬結果來分析設計是否合理。

2.2 軸線平面布置

在港口航道的軸線平面布置中，需要盡可能地保持直線，這對船舶進出港的效率和安全來說非常重要，但港口水域和環境使得全部直線航道有些不現實，需要滿足一定的轉向要求，亦即轉向角，一般航道設計要求轉向角不能超過30°，如果超出這個限制，那么船舶在航行時就需要在轉向半徑方面進行增大或是借助外力幫助，并且要盡量避免多次轉向和S型的轉向。

防波堤是航道布置中的重要工程，其進出口的布置處于安全考慮要選用直線，但必須轉向，直線的距離要有一定的制動考慮，讓船舶有足夠的時間來停泊。在港口的建筑物和堤岸也是會對航行造成影響的因素，航道必須與這些事物保持一定的安全距離，如與固定設施的距離要大于3.5倍的設施寬度，與堤岸的距離要大于5L的寬度等，這樣才能夠滿足航行和安全要求。

2.3 外部條件

航道選線同樣需要考慮外部條件的影響，天氣氣候條件是一種因素，如風向和大風頻率，選線是要找出水域大風頻率較高的地區，避免選線與其正交；水文條件也是一種影響因素，水的流速對于船舶的港口航行有一定影響，甚至阻礙船舶安全停靠，對于那些速度較高的水流，航線要避免與其有較大夾角；浪潮也是影響航道選線的因素之一，也要注意航道軸線與強浪夾角的控制；防波堤門口處的航道條件對于船舶的停靠安全有一定影響，應該避免尾斜浪的影響。

2.4 河口航道選線

對于依托河流的港口來說，航道選線的布置要以河流的主要流動軸線為主，并且要考慮到航道的水深因素，若是水深不夠可以通過開挖來實現水深的增加，但要注意水深是否能夠穩定維持。有些河口容易受徑流和潮流的影響，對這些港口的航道，要做好防護措施如防波工程。對于河口的航道來說，還要兼顧季節因素，尤其是北方地區的冬季，河流會出現冰凍期，航道選線時要注意參考或者做好相應的預防措施。

3 航道寬度

雖然航道選線給船舶選定了最佳航行的路線，但在實際航行中，要讓船舶完全按照航道航行是不現實的，除了自然環境中的大風、浪潮等因素，輪船自身設備的屬性也不是完美，即便能夠通過操舵來控制前進方向，但離精準地沿著航道航信還差很多，因此廣義上的航道還包括航道軸線周圍的寬度，在這個范圍內航行能夠保證船舶進出港的效率和安全性能。而航道寬度則包括船舶間的富裕寬度、航跡帶寬度和航道底邊與船舶間的富裕寬度，上述我們所說的航道軸線周圍的范圍即是航跡帶寬度，在港口設計中航跡帶寬度一般為2.0～4.5B，即可適用于所有船舶的航行要求。

所謂的船舶間的富裕寬度可以通過字面上的意義來理解，就是同一航道上兩艘輪船相遇時要保留的距離范圍，這是因為兩艘輪船之間會產生相互作用吸引輪船靠近，為了避免船吸引發的安全事故，要保證兩艘船之間的足夠距離。兩艘輪船之間產生的吸引力可以大致分為兩類，即橫向作用力和回旋力矩，一般來說在船舶間的吸引力中其主要作用的是回旋力矩，但前者的作用同樣不可小覷，在某些特定環境下產生的力矩更大。為了對船舶間的富裕寬度做出合理的設計，設計人員除了要對航道的水域條件進行調研和考察外，也可以參考此前相似類型的航道寬度設計，相互對比進行設計。一般來說去100英尺或者最大船寬。

航道底邊與船舶間的富裕寬度是指航道與槽壁之間的距離，而槽壁則是指由于航道內外的水深差引起的，船舶在行駛中會與槽壁產生吸引力，發生與上述輪船間碰撞的相似問題，與河岸發生碰撞或者擱淺，而且隨著貿易的繁榮，船舶的體型在不斷變大、速度在不斷增加，導致這種岸吸現象更為頻繁地出現，所以要保證航道底邊與船舶間的富裕寬度，這個寬度沒有一般數據，根據船舶本身和航行速度等因素所決定。

對于航道寬度的設計并不能僅僅依靠對過于航道寬度設計的經驗和一些文獻，還要考慮到航道長度、自然條件等因素，若是自然環境惡劣而航道又長的話，要對航道寬度進行拓寬。在一般港口的航道中，雙向的寬度為最大船舶寬度的8倍左右，而單向的話則是5倍左右。

4 安全評價

安全永遠是航行過程中不變的主題，即便是效益也只能放在一邊，但安全也是效益和效率的代名詞，在有安全保障的前提下自然能夠實現前兩者。輪船在航道上航行的安全受到多方面因素的影響，如氣候、管理等，為了保證輪船航行的安全，港口當局除了對航道進行合理的規劃外，還要出臺各項措施來提高輪船航行的安全系數，通過風向、能見度、深度等指標為輪船的航行提供參數服務。

5 影響環境

航道的規劃設計除了要注意航道的性能外，也要注意對當地生態環境的影響，如航道開通過程中需要進行的疏浚、爆破、筑壩等工程會造成一定程度的環境破壞，如產生燃油廢氣等大氣污染、燃油與廢水對水源的污染等，其他還產生對周圍生態系統的影響，如魚類和一些底棲生物、藻類植物等生存環境，這些污染和破壞環境行為都可以通過設備和工藝控制在一定范圍內，使得港口在發展經濟和貿易的同時也能兼顧到當地的生態環境。

6 結語

本文從航道的基本知識出發，對港口的水域航道的規劃設計和安全評價進行了研究，從航道選線和航道寬度兩個方面對航道規劃進行了分析，并引進安全分析，為輪船的進出港效率和安全負責。

[1]秦峰.港口的水域航道規劃設計與安全評價研究[J].科技創新導報，2015，07：42.

[2]許俊杰.淺析港口的水域航道規劃設計與安全[J].科技展望，2015，21：161.

[3]羅紅苗.港口水域航道合理規劃設計研究[J].珠江水運，2014，12：31～32.

U612.1

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1004-7344（2016）31-0176-02

2016-10-22