淺析港口水運工程設計工作

肖笛

【摘要】在目前社會經濟的新常態下，港口水運的相關行業發展勢頭迅猛，港口運輸在目前的運輸方式中占據著越來重要的地位。在目前逐步減少的優良海岸線資源，以及逐步大型化的運輸船舶的大環境下，水運工程正在朝著深水化、外海化的方向發展。目前，港口水運的相關單位也逐步配備了高效率的大型船舶和設備。在如此情況下，對于港口水運工程的設計工作，更應當考慮到各個方面因素的影響。該文對此進行了簡要分析。

【關鍵詞】港口；水運工程；設計

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021. 26.035

如今，港口建設事業經過了多年來持續高速的發展，導致我國現有的天然沿海岸線遭到不同程度的破壞，良好的陸域條件日益減少，隨之而來的就是越來越不利的建港條件。在船舶的使用方面，船舶逐漸顯現出大型化的發展趨勢，越來越多的四十萬噸級礦石船舶投入使用，港口水運工程目前的發展狀況處于逐步深水化、大型化的進程中。這些都對現在的港口水運工程設計提出了新的要求，現代各項新的技術與手段也應用其中。因此，對于目前的港口水運工程設計工作，應當進行合理分析，從而達到更高效高質量的完成相應的建設工作。

1、水運工程設計的含義與內容

設計人員參照對應的設計計劃書，為具體付諸實踐的施工工程規劃出所需要運用的項目技術和相應的經濟要求，擬定各個步驟如建造、安裝及所需設備的制造等進行必要的規劃、將數據處理后制圖等技術類工作，被稱之為工程設計。其中，就項目成本控制而言，這主要是在設計階段能夠通過對所使用的材料和結構形式規模進行規劃控制等，影響投資過程的大部分因素也是水運工程的設計結構的一部分。這已成為控制工程造價最關鍵的因素。

在水運方面的工程設計中，主要包括了如施工項目的社會客觀因素與自然的環境條件、水運項目工程所需要運用的相關技術、與項目建設相關采用的施工條件、在工程項目建設中所必需的投資成本與經濟效益的進行對比分析等的這幾個方面。應從其中分別從不同的角度，對項目建設的技術所具有的先進性和經濟合理性展開論述。

水運工程的預期目的是為了實現港口船舶的順利通航，從而安全抵達靠泊作業。而水運工程設計就是在外部環境中各種客觀因素的約束作用下，為使以上目的達到，對于多種方案進行選擇的過程。其中，外部環境的約束因素主要分為兩種，一種是強制性約束，另一種是非強制性約束。強制性約束包括國家相關法律法規條文以及地方各級人民政府的規定要求、相關規范類文件中的有強制性要求的部分、對于港口水運工程建設在功能等方面具體的應用要求等；非強制性約束主要包括用于設計的面積、建筑物和航道的水力設計部分的形式和布局、擬建建筑物的具體位置和結構形狀、在紅線的部分等，一般施工條件下均受非強制性條件約束，但在特殊條件下，也可能是強制性約束。

將工程設計最終的設計圖紙通過對應的施工過程轉化成所需求的建筑結構實體是工程設計的最終目的，而不僅僅是完成相應的設計圖紙和文字報告，從而真正實現其預期的使用功能價值。因此，在進行工程設計的過程中必須要考慮到相關條件和過程對應的施工方案的實際性和可行性。

2、港口水運工程的特點

港口水運工程由于自身條件的復雜性具有眾多的特點，特點如下：

第一，港口水運工程的建設具有與其他工程項目不同的特殊性。由于不同港口的環境不同，需要建設的水運工程在地理位置、結構、形態及工程的規模大小上也具有差異性，因此，采用到的相應的技術手段也不盡相同。設計過程必須結合項目本身的特點，而不僅僅是簡單地對傳統經驗進行套用。

第二，港口水運工程的建設周期較長。由于港口水運工程的規模大、施工難度高，所需要的配套設施設備較多且成本高，因此在設計中的規劃施工各個環節相互聯系，一旦某一個環節細節出現了問題和偏差，將會對整個的工程施工過程造成影響。最佳方案是選擇進行階段性的施工模式，各個單位對應其負責部分，因此會使建設周期拉長。

第三，在施工過程中所使用到的設備多且復雜。港口水運工程項目的建設施工會采用到多種設備，其中有很多是大型設備，部分設備可能需要提前定制制作，且需要在施工前做好相應的預設，這增加了工程設計部分的難度。

第四，施工過程的特殊情況多。由于整個施工周期較長，且港口的自然條件具有其復雜多變性，縱觀港口航道建設，港口自然環境影響明顯，如天氣、氣候、潮水等，設計方案容易頻繁變化，導致設計難度加大。

3、港口水運工程設計的風險性

3.1 安全風險種類多，發生頻率高

由于水運工程大多處在與水相關的區域之中，而水周邊環境復雜，港口水運工程由于這一基本環境條件特征，在其設計與施工的過程中，存在各類的較大風險。從目前港口水運工程的實際情況來分析判斷，其中的環境復雜性主要在于空間條件、垂直方向以及施工種類三個方面。由于水運工程的施工過程涉及到了海洋及海陸交接、陸地上的各個方面的施工作業，因此空間條件具有其復雜性；在整個設計施工的各個環節，包括了高空作業、深基坑作業以及地下和水下作業等在垂直方向的復雜作業；而在水運工程的施工中有包括了各種的施工作業類型，如混凝土、土石方以及軟土等的路基作業，因此施工種類繁多。在進行相關的港口水運工程設計的過程中，應當充分考慮到多種的環境因素所造成的復雜性影響。因此，關于港口水運的工程項目安全風險的種類多，存在相應的較大風險，在整個建設環節體現出高風險的特點[1]。

3.2 分項工程的關聯性和程序性較強

由于大多數的水運工程項目的投資力度和規模較大，因此，在具體的項目實施過程中，一般情況下包括了很多的分項工程，且各個分項工程之間具有較強的關聯性和程序性，這從而導致了在進行工程設計的時候具有一個突出性的風險[2]。在進行關于水運工程的設計時，水體的自然移動規律規模是整個設計過程的基礎，由于不同的分項工程之間所具有的關聯性使得工程設計的風險更加增大，一旦其中的某一環節的設計細節處存在偏差和問題，將導致與其相關的環節內容也同樣的出現設計性問題。

4、港口水運工程設計的基本要求和流程

4.1 工程設計者在安全設計中的責任

設計人員作為整個水運工程設計中風險防控的關鍵性主體，在促進整個水運工程設計風險的有效防控方面，應做到以下幾項基本要求。首先，設計人員在進行實際的設計工作時，應當充分意識到工程設計對于整個工程項目的重要性，認真履行其崗位職責。然后，工程設計人員在參與設計工作之前，必須經過相應的專業技能培訓并通過，從而使其具備高素質高水平的設計技能，熟練掌握與港口水運工程相關方面的設計技術要點，能夠將各種資源進行合理配置。其次，應當做到與業主方密切有效的交流與溝通，使其能夠全方位地了解對應工程設計中的相關安全風險和條件，以及其對應的責任問題。再次，能夠針對設計完成后的方案中各個環節細節進行全方位的分析評估，從而能夠及時高效地以分析評估結果為基礎進行對設計施工環節細節的優化與調整。最后，在進行水運工程設計中，應當對可能出現的各種風險進行相應的信息提示，提供給整個工程主體。

4.2 安全設計的一般流程

為達到提升水運工程項目設計水平的目的，就必須遵循與安全設計所具有的設計規范和設計流程。首先是以水運工程的設計子項為依據，按照相關的施工設計標準，相關設計人員的技術水平和設計經驗作為其基礎，從而得到初步的港口水運工程設計方案，在確定了初步設計方案之后，由各個部門和相關人員相應的針對方案中的各個環節進行風險評估，如果通過風險識別未發現設計中存在較大設計安全風險和隱患，便可以確定為最終的工程設計方案。如果在這一過程中發現了工程的初步設計方案中存在著較大的設計風險，就必須及時的針對這一安全風險通過相關技術進行調整和改進處理，從而確定最終的設計方案。

5、BIM技術在港口水運工程設計中的應用

在二十世紀七八十年代，BIM技術的核心理念已經出現雛形，目前已經發展為結合著頂尖的計算機技術和智能化技術等，具有較強的綜合型應用技術，并且廣泛的應用到各個領域。其中，BIM技術也被廣泛應用于港口水運工程設計的相關工作中。

5.1 BIM技術在勘測階段的應用

在進行港口水運工程施工的前期準備階段時，對現場條件的勘察是其中的一部分重要內容。為了使施工現場及其周圍的環境地質條件更加完整和完整，進行現場研究和測量這是一條有效途徑，有利于在設計環節避免由對現場了解的不夠充分所產生的安全風險等問題。在對港口實地勘察中加入對BIM技術的應用，能夠極大的改善了對于傳統模式的地質勘測對信息獲取程度的不夠全面、同時勘測效率較低且精度較差等問題。同時還改善了數據收集和錄入的形式，將數據制成地質圖供給施工設計單位，確保了項目的前期工作準備充分[3]。

5.2 BIM技術在地形測繪階段的應用

在整個港口水運工程中，進行初步制定和形成設計方案的階段是地形測繪階段。相關設計單位在將BIM技術與GPS等技術相結合，進行配合使用，比傳統的繪制地形圖的方法對地形測繪的質量水平以及效率等方面有了更加全面的提升。通過運用BIM技術形成三維立體的圖形結構，實現了再現施工現場的實際地形情況及變化趨勢，同時不斷修正和完善了施工模型和方案。

5.3 BIM技術在場地設計階段的應用

對施工現場的各個施工環節進行整體規劃與設計，屬于場地設計階段。這一階段的工作過程中，應用和分析了大量的地質地層信息結構情況，導致這一階段工作量巨大、復雜性強。但通過對BIM技術的合理利用，能夠使信息統計和運算等變得更加簡單便捷[4]。此外，BIM技術的應用還能實現對關鍵參數和數據的統計管理、運算等，更好的適應目前機械設備智能化控制系統的發展趨勢。

6、水運工程設計的市場營銷

水運工程設計企業的相關設計產品屬于知識類型，其中主要是由相關的可行性研究分析報告、設計方案及圖紙等“軟件”，以及相應的配套服務等構成，具有安全性、經濟適用性、環保以及資源節約性等對于基本技術的要求，客戶所關注的主要因素在于港口水運工程的設計質量及完成時間。

水運工程的設計產品為充分掌握客戶的需求，應從五個層面入手。第一層面是客戶的核心利益，這一層面包括了客戶所需要的最基本的利益。第二層面是基本產品層面，是產品為實現客戶的核心利益所出現的產品的基本形式。第三層面屬于期望產品，是客戶對所購買的產品給予的期望屬性和條件。第四層面是關于產品的附加層面，使產品達到超出客戶期望值的部分。而第五層面是產品的潛在部分，這一層面是產品最終能夠轉化為附加部分。

以上幾大層面以一個港口的水運工程設計承包為例。第一層面是能夠為客戶提供船舶停泊、裝卸樞紐的相關功能，這些是客戶最基本所需要的核心利益；第二層面是港口所要具備的碼頭裝卸搬運設備及儲存場所等作為其運輸樞紐功能所具備的條件；第三層面是客戶所期望的港口設備應具有可靠安全性、經濟性及環保性等；第四層面是在保證前三層面的基礎上，能夠為客戶提供的超出其期望值的部分，如上述的建筑信息模型即BIM技術；第五層面是港口能夠隨著時代未來的發展而發展，即為潛在產品的層面。

在控制港口水運市場營銷的風險時，要分析到各方面因素。首先應當考慮企業目前設計水平是否能夠滿足顧客需求，接下相應設計訂單是否能進行良好的設計和把控。再要對客戶進行調查，確保其信譽度。同時應當提升產品的認可度，不斷提高服務質量，充分分析好客戶對產品的相關要求，防止設計方案“以我為主”，盡可能多的與客戶進行交流溝通，充分采集相應信息，找準客戶設計意圖，從而能夠建立起長期有效的合作關系。隨著目前市場競爭逐漸規范法治，一個設計單位的品牌效應對所招標的項目具有關鍵性作用。由于品牌影響力能夠在無形中改變客戶的主觀意愿，因此企業應當具有文化競爭力。應當從企業在業內的口碑及綜合評分抓起，在企業長期積累下，逐步形成企業影響力。

小結：

港口水運工程的設計工作需要在對現有的環境條件及施工條件有全面地了解分析之后展開，從而能夠保障在設計方案之中呈現工程實施建設的可行性。同時再根據外部客觀條件的變化對相應的設計環節進行不斷完善，提出更高層面的要求，從而盡可能地規避可能產生的安全風險。施工場地的不斷開發改造和港口的工程技術要求，為船舶的大規模建造和多樣化提供了便利。因此，對于港口水運工程設計工作也應當與時俱進，不斷地創新和發展。

參考文獻：

[1]巴特.淺析水運工程項目的風險管理[J].城市建設理論研究（電子版），2016，000（011）：1717.

[2]楊靜.水運工程設計市場營銷風險及其控制[J].中國水運，2018，582（05）：23-25.

[3]亢保軍，王頔，任耿祥，等.基于奔特力平臺的水運工程勘察BIM應用研究[J].港工技術，2017，54（6）：82-86.

[4]倪寅.BIM技術在水運工程中的應用[J].水運工程，2018（4）：128-133，166.