港口水域航道規劃設計與安全評價

常冠宇

【摘 要】 為了保護港口水域和航道，分析港口航道規劃設計，闡明航道規劃設計原則，并對具體的規劃設計和安全性進行分析。通過對港口水域航道規劃設計與安全評價分析，提升航道服務質量保障船舶安全通行，推動港口功能性和服務性的體現，促進水運的可持續發展。

【關鍵詞】 港口;船舶;水域航道;規劃設計;安全評價

1 航道設計工作的重要性

一個國家的水運體系是否完善、經濟發展是否良好，對該國的水運業發展前景有著決定性的影響。此外，水運系統的發展應能滿足國民經濟的需求，以及能滿足國內產品和原材料異地交換運輸的要求。我國許多省份因其特殊的地理位置，已成為對外貿易發展迅速且發達的地區;因此，在我國社會主義市場經濟不斷發展的同時，我國航道設計工作也應與時俱進。我國船舶正在向大型化方向發展，對航道的要求也就越來越高，對航道設計人員的設計水平也是如此。隨著我國城市規劃的不斷發展，河道采砂、疏浚、填筑改變了原有河道河床的物理狀態，破壞了原有的正常通航環境和條件，專業設計人員及研究人員必須積極探索和創新當前情況下航道設計新模式，在選擇適用于如今航道設計工作的高新技術的同時，努力創新，提升航道服務質量，促進我國水運可持續發展。

2 港口的水域航道規劃設計

2.1 航道規劃過程中應當注意的因素

航道規劃需注意航道走向、船舶交通安全、港口貨物吞吐量、航道建設的經濟性和建成后航道的環境協調性等因素。航道建設應盡量選擇直線布置，同時還應根據各個航道可容納的船舶交通量和港口規模，合理規劃航道布局。航道規劃設計要考慮船舶的通航安全和港口可停泊的最大船型。為充分考慮港口建設的經濟性，在保證質量和安全的前提下，盡可能降低港口運營維護的建設成本和維護成本。在港口航道建設前，要提前做好調研及準備工作，以此為基礎做好港口、航道與周邊生態環境的協調工作，盡可能降低建設對周邊環境的影響，確保航道與周邊環境的和諧相處。

2.2 航道選線

水域航道走向是影響船舶通航距離的關鍵環節。具體航道選線應按施工銜接、開挖量小、疏浚維護和施工費用低等基本要求進行。在航道選線過程中，專業測量人員需要對港口環境進行現場測量，并詳細記錄測量數據。利用計算機軟件對港口環境調查數據進行處理，借助GIS技術進行航道選線，綜合分析選線的經濟性、安全性和建設性，最終完成航道選線。在確定方案時，需要考慮到以下5個問題：

（1）水域航道選線平面布置應盡量避免急彎。對于轉彎點的規劃設計，可通過增大轉彎半徑來控制航道轉彎角度，并可設定一定的轉彎角度限值，還可以控制轉向角個數，綜合控制轉向距離。

（2）港口航道周圍的建筑物會影響航道的規劃設計效果，甚至可能對船舶通航造成干擾。在規劃設計中要注意安全距離的設計，必須保證建筑物與航道之間有足夠的安全距離。為了保證航道的穩定性，控制船舶與兩岸的距離，必須選擇直線布置，設置防波堤的方向。

（3）線路規劃設計可能會受到環境的影響，特別是地形條件、氣象和水文條件的影響。結合GIS技術的基本功能控制地質條件的影響;應考慮橫風這一影響因素，盡量避開垂直于航道軸線的高級風向。

（4）河口的自然環境對選線也有影響。在航道選線時，必須對航道中水流落差的沖刷干擾進行分析，以此確定航道水深。要結合大江大勢和水利原貌，著手布線規劃。

（5）根據航道規劃區域具體的潮落情況，綜合考慮地理位置因素，確保線路易于維護、安全簡單。

2.3 航道寬度設計

2.3.1 航跡帶寬度設計

自然因素對航道的設計有很大的影響。即便是不考慮自然因素的影響情況，船舶在運行過程中產生的螺旋槳致偏效應也會導致航路與航道不平行，從而經常出現圍繞航行中心線的“S”形航道。即使使用舵角來控制船舶的航跡，也很難保證船舶的航路與航道平行，因而有必要增加航跡帶的寬度。

2.3.2 船舶富余寬度設計

船舶在會遇時，需要運用科學合理的方法進行錯船，避免船吸現象，因而有必要對船舶富余寬度的設計提出要求。船與船之間的力主要分為船舶的橫向作用力和回轉力矩，其中橫向作用力主要與船舶的體積、停泊位置和水面橫向力有關。當兩船之間發生船舶吸力時，船舶橫向運動方向的阻力逐漸變大;相反，如果兩船的航行方向和航速相同，阻力就會減小，相應的轉向力矩也會相對減小。船舶全寬設計的關鍵是控制兩船內部的轉向力矩，根據實際情況，確定標準設計參數，使其達到參考范圍，可以避免船吸現象。

2.3.3 船舶與航道底邊間距設計

航槽壁效應是人工渠道設計過程中非常常見的一種現象。航槽內外水深不同，河岸對行駛過程中的船舶產生橫向的吸力或推力，易發生船舶擱淺、擦壁岸吸現象。水深不足、寬度過窄、船速過快、船距岸壁距離過小、船型過大等因素都會產生岸吸力，影響船舶通航安全。

考慮到航道長度、自然條件、船舶定位和導向靈敏度等多種因素，合理控制航道寬度是十分必要的。在規劃單向航道寬度時，寬度應為最大航行寬度的5倍;在規劃雙向航道寬度時，寬度應為最大航行寬度的8倍。

2.3.4 航道水深

航道深度是指從河底到航道最淺部分的垂直距離。在航道規劃中，該區域水深與船舶的安全性關系重大。水深不足會導致船舶難以安全通過甚至擱淺，因此，航道水深規劃需考慮船舶吃水、船底龍骨下至水底的最小安全距離、航道淤積深度、淺水波、波浪影響的富余量等因素，確保足夠水深。除上述因素外，還需要從多方面考慮到水深測量誤差對航道水深的影響，確保足夠水深，從而確保船舶通航安全。

3 規劃航道的安全性評價

航道的重要性對于航行過程中的船舶十分重要，必須做好航道安全規劃。航道安全評價可從風險性和安全性兩個方面進行，評價指標包括航標、航道底質、航道寬度、航道彎曲半徑、航道水深、船舶穿越情況、水流流向、風向和能見度。在滿足相關技術需求的同時，完成對水域航道的選線、寬度、水深等方面的設計，并對設計方案是否具有可行性進行科學的評估。

因為航道屬于多功能的基礎設施，其與船舶是否可以安全通行有著密切聯系。細致評估氣候條件、管理動態、通航環境等因素，可以有效減少外界因素對港口水域航道帶來的不利影響。從安全性總體評價的角度來看，應當緊緊圍繞危險性和安全性這兩大標準來對風向及航道的流向、深度、底質等多種因素進行科學評定。

4 結 語

分析航道規劃設計中的航道選線、寬度控制和水深等具體影響因素及設計需求，從而達到合理規劃設計航道的目的。借助有效的安全舉措，合理規劃水域航道設計，提升航道后續的安全性，發揮航道功能，推動港口功能性和服務性的體現，進而確保船舶通航安全。