水上飛機碼頭選址及設計分析

葛春景

摘 要：水上飛機碼頭是水上機場的生產線，也是水域與陸域的交界線，無論從功能上還是所占水上機場的投資比例上來看，都是水上機場重要的基礎設施。我國目前尚無專門針對水上飛機碼頭的設計標準。由于水上飛機在水面上的滑行和停泊時具有船舶的特性，且機身長度和重量與游艇類似，水上飛機碼頭的設計可將游艇碼頭的設計規范作為參考。但同時水上飛機具有機翼、浮筒等不同于游艇的外觀結構，不能完全套用游艇碼頭的設計方法。本文將游艇碼頭設計規范與水上飛機的特性、水上機場的技術要求相結合，對水上飛機碼頭的選址及設計要點進行探討。

關鍵詞：水上飛機碼頭；水上機場；平面布局；水工建筑物

中圖分類號：U656.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2018）9-0049-05

水上機場在西方發達國家已發展比較成熟，如美國共有497個水上機場，加拿大共有336個水上機場，而在我國尚處于發展初期。近年來，隨著我國經濟的發展，水上機場的建設呈現出方興未艾的態勢。水上飛機碼頭是水上機場中一項重要的岸線設施，承擔著水上飛機停靠、上下乘客服務、裝卸貨物、作業或系留的功能，是水上機場的生產線以及水上機場功能的重要體現。同時，由于水上機場的設施較為簡單，水上飛機碼頭的建設成本在水上機場的總投資中占有很大比例。因此，水上飛機碼頭的合理設計與建設對水上機場的建設及安全運行至關重要。

目前，我國水上飛機碼頭的建設還在探索階段，并無真正意義上水上飛機碼頭的設計標準。由于水上飛機在水面上的滑行和停泊時具有船舶的特性，且機身長度和重量與游艇類似，國內水上飛機碼頭的建設大多參照《游艇碼頭設計規范》的建設標準。然而，水上飛機具有機翼、浮筒等不同于游艇的外觀結構，且具有飛機的屬性，水上機場的建設也有不同于游艇碼頭的技術要求，因此不能完全套用游艇碼頭的設計方法。本文將民航局組織制定的《水上機場技術要求（試行）》對水上飛機碼頭的要求與游艇碼頭的設計規范相結合，探討水上飛機碼頭選址、設計的關鍵，供國內類似水上飛機碼頭的設計、建設參考和借鑒。

1水上飛機碼頭選址

水上飛機碼頭的選址應符合相關規劃，能滿足水上飛機安全停靠及乘客舒適度的要求，具備水上飛機安全運行的波浪、水流、水深、水域面積條件，同時應盡量減少水上飛機與其他船舶的相互干擾，主要考慮以下四類因素：

1.1與相關規劃的協調

水上飛機碼頭的選址應符合城市總體規劃、海洋功能區劃、江河流域規劃、港口總體規劃等相關規劃的要求。同時應考慮周邊社會經濟環境及交通條件，所在岸線最好以公共岸線或生活性岸線為主，岸上用地性質為商業用地、游樂設施用地、交通場站用地的給予優先考慮，以便布置斜坡道、停機坪、機庫、航油供應、公共服務區等配套設施。根據各省海洋區劃管理規定，沙灘上不允許建設永久性構筑物，只能建設可靈活收放形式為主的浮碼頭或躉船，不利于岸線設施及岸上設施的建設，水上飛機碼頭應盡量避免選址于沙灘環境。此外，水上飛機碼頭宜與其他各類碼頭相對集中布置，以便綜合利用港口配套設施，但也應避免與其他碼頭之間的相互干擾。水上飛機碼頭宜與客運碼頭、游艇碼頭規劃相結合，或與其共用、共同開發，提升碼頭利用率；或與游艇碼頭業務相結合，開展多元化的消費娛樂項目。

1.2掩護要求

水上飛機碼頭應選址于掩護條件良好的水域，同時考慮水上飛機系泊的安全性和乘客上下水上飛機舒適度的要求。沿海建設的水上飛機碼頭應選在波浪和水流作用較小、泥沙運動較弱的水域，內河建設的水上飛機碼頭應選在河勢穩定、水深適宜的順直河段或凹岸。從碼頭本身的抗浪能力與結構的安全性考慮，水位變化超過0.45m，不適合建設固定式碼頭，一般考慮建設浮動式碼頭和聯系橋；從水上飛機運行的角度，重量在1360kg及以下的浮筒型水上飛機，浪高不得超過0.45m，重量在1360～6800kg的較大浮筒型水上飛機和船身型水上飛機浪高不得超過0.6m。與一般船舶相比，水上飛機的尺度較小、重量輕，對泊穩的要求更為嚴格，與游艇類似。因此，從水上飛機舒適性的角度，水上飛機泊穩允許0.1～0.3m的浪高范圍。

《游艇碼頭設計規范》從泊穩允許波高兼顧正常系泊條件下的舒適度和極端系泊條件下的游艇安全和浮碼頭安全的角度，提出順浪情況下，50年一遇H1%應不大于1.1米，橫浪條件下50年一遇H1%應不大于0.5米。水上飛機重量上與游艇碼頭相似，甚至更輕，因此水上飛機碼頭選址可以參照執行。當自然條件不能滿足碼頭的掩護要求時，需建設防浪堤。

1.3水深要求

水上飛機碼頭應建設在天然水深適宜的水域，水上飛機碼頭的最小水深要求與水上機場的等級和用途有關。《水上機場技術要求（試行）》將水上機場按照水上飛機的基準飛行場地長度和最大起飛全重分為W1、W2、W3、W4四個等級，分別對應不同的建議最小水深（見表1）。《Seaplane Bases》從水上機場用途的角度對最小水深提出建議，單發飛機最小水深至少應達到1.0米，供商業運行的水上飛機最小水深不小于1.2米、建議為1.8米，大規模商業運營最小水深應達3.0米，4.6米的水深對水上飛機運行無限制，與水上機場四個等級的水深要求形成一一對應關系。此外，碼頭停泊區的最小水深應采用《游艇碼頭設計規范》中的系泊水域設計水深公式進行復核。

表1 水上飛機最小水深要求

飛行場地指標 基準飛行場地長度（m） 最大起飛全重（kg） 建議最小水深（m） 水上機場的用途

W1 <800 <2730 1.0

（宜1.8） 單發飛機

W2 800～1200（不含） 2730～5700

（不含） 1.2

（宜1.8） 商業運行

W3 1200～1800（不含） ≥5700 3.0 大規模商業運營

W4 ≥1800 ≥5700 4.6 滿足所有水上

飛機運行要求

關于碼頭停泊區水域的水深起算基準面，《水上機場技術要求（試行）》并未給出明確規定。根據《游艇碼頭設計規范》，沿海游艇碼頭系泊水域水深起算基準面應采用極端低水位，內河游艇碼頭港池設計水上起算面宜采用設計最低通航水位。由于水上飛機造價較高，為了避免水上飛機在低水位的時候出現觸底，導致水上飛機損壞的情況出現，建議系泊水域的最小水深為當地極端低水位下的水深。

1.4水上飛機運行要求

水上飛機碼頭位置的選擇應結合岸線的走向，充分考慮盛行風向、水流、波浪等的影響，盡量使水上飛機在駛向碼頭靠泊時為逆風、逆水流的方向；同時，停泊水上飛機的縱軸線宜盡量與風、浪、水流的主導方向一致，盡量避免水上飛機受到橫浪的作用。

2水上飛機碼頭的平面布置

2.1設計機型

水上飛機碼頭的平面尺寸與設計機型、水上飛機數量直接相關，設計機型的選擇應考慮水上機場的功能、周邊地區水上飛機擁有現狀及未來的發展趨勢。目前，在民用領域，水上機場的功能以短途運輸、空中游覽、航空運動、飛行培訓等為主。截至2017年，世界上在役水上飛機7255架，從機型上看，3噸以下輕型飛機占85%，大中型飛機占15%。其中，維京公司的DHC系列飛機和德事隆集團賽斯納系列飛機是目前全球最常用的水上飛機。根據FUSETRA（ Future Seaplane Traffic）的調查統計結果，全球水上飛機份額見圖1。

圖1 全球水上飛機市場份額

我國引進的水上飛機機型以塞斯納208B（兩棲式）和雙水獺為主，中航通飛自主研發并批量生產了A2C超輕型水上飛機、海鷗300水陸兩棲飛機，大型水陸兩棲飛機AG600也進入試飛階段。未來隨著海星水上飛機、SeaRey海王水陸兩棲飛機生產線的在我國的建成，以及俄羅斯Be-103水陸兩棲飛機訂單的交付，以上三種機型也將在我國水上飛機市場占據一定份額。因此，水上飛機碼頭設計應以保障輕型水上飛機為主，兼顧大中型飛機的停靠。表2列出了與碼頭設計相關的主要水上飛機機型尺寸。

表2 與碼頭設計相關的主要水上飛機機型尺寸

飛機型號 翼展（m） 機身長（m） 主起落架浮筒外側間距（m） 空機重（kg） 最大起飛重量（kg）

塞斯納208B

（兩棲式） 15.9 12.92 4.318 1979 4111

雙水獺DHC-6（兩棲式） 19.8 15.8 4.1 3121 5670

A2C 11.28 6.641 —— 520

海鷗300 12.463 8.988 8 1060 1680

AG600 38.8 36.94 31.068 53500

海星

水陸兩棲飛機 17.74 12.70 2.73 3800 5100

海王/SeaRey水陸兩棲飛機 6.83 9.4 —— 449 650

Be-103

水陸兩棲飛機 12.72 10.65 —— 1730 2270

2.2水上飛機碼頭平面布置形式的選擇

水上飛機碼頭的平面布置應在深入分析自然條件的基礎上，合理利用自然條件，充分利用岸線與水陸域資源。水上飛機碼頭的平面布置形式可以根據與岸線的相對關系，分為順岸式、突堤式和混合式三類，應根據岸線條件、可用水域的尺寸、停泊的水上飛機數量等進行選擇。

順岸式碼頭，是指與岸線平行的碼頭，水上飛機一般停靠在碼頭的外側，碼頭內側可供船舶停靠。如兩側均停放水上飛機，碼頭寬度需適當加寬，或設計為“H”型。這種碼頭占用自然岸線較長、可停放水上飛機數量較少，但是占用河道的寬度較少，對其他船只的通行影響較小，一般適用于位于內陸河流、且運營規模較小的水上機場。

突堤式碼頭，是指從岸線向水域延伸、與岸線正交或斜交的碼頭，交角一般不小于45°和不大于135°。突堤式碼頭兩側均可停靠水上飛機，其長度一般不超過120米，每側水上飛機機位一般不超過5個。突堤式碼頭比順岸式碼頭所占用自然岸線少，布置緊湊，停靠水上飛機多。故在岸線較短的條件下，宜優先考慮突堤式。但是在河道上，由于突堤的突出，破壞了原有的水流流態，易引起淤積，且過多地占用河道寬度，易對船只通航產生影響。因此，突堤式碼頭適用于水面寬度較大、自然岸線少、水上機場運營規模較大的情況，通常在廣泛應用于海港建設的水上機場。

混合式碼頭，順岸式碼頭和突堤式碼頭的組合，在大型的水上機場較為常見。混合式碼頭可以利用有限的水域資源，停靠盡可能多的水上飛機，但在設計時應注意留有足夠的水上飛機回轉掉頭區域。

2.3碼頭平面尺寸

水上飛機碼頭的平面構型一般有“一”字形、“H”型和雙“H”型，如圖5所示。水上飛機碼頭的長度根據靠泊的水上飛機數量及機型尺寸確定，同時要滿足前后停放兩飛機凈距不小于一個機身長度或6m（取大值）的要求。水上飛機碼頭的寬度與碼頭的構型和長度有一定關聯。

對于“一”字形碼頭，當僅有一側停靠水上飛機時，可作為游艇碼頭的主浮橋考慮，碼頭的寬度根據其長度確定，最小值不得低于表3。但如果兩側均停放水上飛機，還要同時滿足兩架飛機翼尖凈距至少不小于3m的要求，則碼頭的寬度要相應加寬，因此碼頭的自重和造價會相應增加。

表3 游艇碼頭主浮橋寬度最小寬度表

主浮橋長度（m） 最小寬度（m）

<100 2.0

100～200 2.5

200～300 3.0

>300或行走電車 4.0

“H”型碼頭既可滿足兩側均停靠水上飛機時的翼尖凈距要求，又可達到節省碼頭材料、減小自重的效果，大大節省了投資。建議該碼頭兩條平行甲板的寬度參照表3的要求執行，如溫哥華港灣水上機場“H”型碼頭長度在100～200米之間，單條甲板寬度為3.5米，滿足主浮橋最小寬度的要求。

雙“H”型碼頭一般用于旅客吞吐量較大、碼頭長度較長的水上機場。中間布置一條較寬的豎向甲板，方便乘客和貨物的快速通行，或允許行走電瓶車通過，兩側的豎向甲板稍窄，供乘客登機使用，三條豎向甲板之間以短距橫向甲板相連接，便于人流、物流的集散。一般中間豎向甲板的寬度為4～4.5米，兩側豎向甲板及短距橫向甲板的寬度為2～2.5米，豎向甲板之間距離在5米左右。

2.4水域布置

2.4.1系泊水域

系泊水域的設置是為了確保水上飛機停靠碼頭的安全性及便利性，系泊水域的尺度取決于水上飛機的設計機型，同時考慮因風、浪、海流等引起水上飛機的偏移。《水上機場技術要求（試行）》并未對系泊水域的概念進行明確規定，鑒于水上飛機在水中停泊具有船的特性，本文參照游艇碼頭關于系泊水域的規定，并結合水上飛機的停靠方式、凈距要求，同時考慮水上飛機浮筒、機翼等特有結構，對水上飛機的系泊水域進行探討。

游艇的泊位布置分為單泊位、雙泊位和順岸泊位，除了供私人使用的水上飛機簡易泊位與游艇單泊位類似，其余水上飛機在碼頭的停靠與游艇的順岸泊位類似，本文僅考慮水上飛機順岸泊位的情形。

水上飛機系泊水域寬度（圖6）可按下列公式確定：

圖6 水上飛機系泊水域寬度

W=0.5B+0.5M+d

式中：W——水上飛機系泊水域寬度（m）；B——對于浮筒型水上飛機，為主起落架浮筒外側間距（m）；對于船身型水上飛機，為船身的寬度（m）；M——水上飛機的翼展（m）；d——水上飛機系泊水域富裕寬度（m），參照游艇的系泊水域富裕寬度表的數值。

表4 系泊水域富裕寬度表

設計水上飛機機身長度L（m） L≤12 12<

L≤24 24<

L≤36 L>36

系泊水域富裕寬度d（m） 0.8 1.2 1.6 2.0

注：①泊位受橫流作用或常風向為橫風時，富裕寬度適當加大。②當碼頭設置連續橡膠護舷時，富裕寬度應增加護舷高度。

水上飛機系泊水域長度（圖7）應滿足水上飛機前后停放時，兩飛機之間的安全凈距要求，可按下列公式確定：

單個順岸泊位：Lb=L+2da

端部順岸泊位：Lb=L+1.5da

中間順岸泊位：Lb=L+da

式中：Lb——水上飛機系泊水域長度（m）；

L——設計水上飛機機身長度（m）；

da——水上飛機前后停放時，兩飛機前后之間的凈距，應不小于一個機身長度或6m（取大值）。

此外，水上飛機系泊水域的布置還應考慮避免機翼之間的相互碰撞，當水上飛機在碼頭兩側停泊或在碼頭一側平行停放時，兩個水上飛機系泊水域的距離應能使兩架飛機翼尖凈距至少不小于3米。

2.4.2無障礙水域及掉頭區

在碼頭停泊水上飛機的一側應具備至少寬30米的無障礙水域，滿足水上飛機轉彎掉頭的需要；如果碼頭兩側均停泊水上飛機，則碼頭兩側均應具備寬度至少為30米的無障礙水域。碼頭停泊區宜設置掉頭區（回旋水域），掉頭區應設置在方便水上飛機進出水上跑道和靠近碼頭的水域，當水上飛機泊位一字型連續布置時，掉頭區宜連片設置，其尺度應考慮當地風、浪、流等條件，水上飛機自身的性能、水上飛機掉頭的方式等因素。游艇碼頭的回旋水域直徑為2.0～2.5倍設計船長，一般情況取50米；水上飛機的掉頭區與游艇碼頭的回旋水域類似，直徑不小于水上飛機機身長度或翼展寬度（取大值）的3倍，且不小于60米。

3水工建筑物

水上飛機碼頭按照結構形式可分為浮動式碼頭和固定式碼頭，由于我國適于水上機場建設的水域水位變化一般較大，水上機場多選用浮動式碼頭。根據《游艇碼頭設計規范》，浮動式碼頭可分為躉船式、浮橋式和拼裝浮箱式。其中，躉船式為一個大型平底浮箱，上部填充輕質材料產生浮力，底部填充配重材料；浮橋式碼頭為若干個體積較小的浮箱通過頂部浮橋框架結構連接在一起，并在浮橋框架的上表面鋪設木材、水泥等面板；拼裝浮箱式由若干個充氣浮箱單元組成，通過螺旋等連接器使浮箱連接。

水上飛機碼頭多采用浮橋式，碼頭平臺面板材料可采用水泥、木材、復合甲板等，面板鋪裝板塊之間宜留1.3cm的間隙，供排水和膨脹用；浮橋框架可采用鋁合金結構、鋼結構或者鋼筋混凝土結構；浮箱可采用鋼結構空心浮箱、鋼筋混凝土浮箱或塑料浮箱，浮箱內的空腔應填滿密度較小的填充物，填充物的體積吸水率不得大于3%。浮橋式碼頭可采用定位樁、彈性錨繩、錨鏈、導槽或撐桿等錨定方式，定位樁樁頂高程應不低于極端高水位以上1.0m，抱樁器應設滑塊或導輥，其與定位樁的間隙宜0.1～0.3m，且水位差較大時宜適當增大。

4結語

隨著我國經濟社會的發展，科技的進步，以及水上機場相關標準、規范的不斷完善，水上機場具有廣闊的發展前景。水上飛機碼頭是水上機場一項重要的基礎設施。本文針對水上飛機碼頭的特點，在水上飛機碼頭選址方面，探討了與相關規劃的協調、掩護要求、水深要求、水上飛機運行要求等選址應考慮的因素；在水上飛機碼頭的平面布置方面，對水上飛機碼頭平面布局、碼頭構型及尺寸給出了相關建議，并且提出水上飛機系泊水域的設置方法；在水工建筑物方面，闡述了水上飛機碼頭的一般結構型式。對同類水上飛機碼頭的選址、設計以及建設具有一定的參考價值。

參考文獻：

[1] 水上機場技術要求（試行）（AC-158-CA-2017-01）[S].

[2] 田大方，劉巖.談游艇碼頭規劃設計[J].山西建筑，2013，39（09）：3-5.

[3] 游艇碼頭設計規范（JTS 165-7-2014）[S].

[4] Benedikt Mohr， Joachim Sch?mann， Technische Universit?t München. Seaplane Data Base[R]. FUSETRA.

[5] 何文欽.游艇碼頭設計[J]. 水運工程，2004（03）：61-64.

[6] 楊勇，宋良.黃浦江游艇碼頭設計淺析[J].中國水運，2016，16（02）：250-252.