港口航道設計寬度問題的解決方案

趙燕 蔡珉

摘 要：為了提升港口航道設計水平，本文結合實際，在闡述航道寬度設計原則的同時，對國內、外航道寬度確定方法內容進行分析，并且在指出航道寬度問題的基礎上，給出提高港口航道設計寬度的解決措施，希望論述后，可以給相關設計人員提供一些幫助。

關鍵詞：港口航道;設計寬度;問題;解決方案

中圖分類號：U617.8? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）08-0068-02

港口航道設計寬度是較為復雜的一項內容，目前還沒有一種非常有效的設計計算方式。本文以當前的港口航道寬度設計中存在的主要問題為出發(fā)點，重點分析目前國內外的計算公式存在的差異，從而可以總結出二者之間的優(yōu)缺點，尋找出切實可行的設計方式，希望可以促進港口航道寬度設計水平的提升，使得設計算法更加的科學與合理。

1航道寬度設計的原則

航道設計中不僅需要從字面意義上理解為航道寬度數據的設計，而是在設計中需要綜合考慮到多個方面的影響因素，比如港口建設、航道所在地區(qū)的水域狀況、地質條件、氣候因素以及船舶規(guī)格等等，同時還要綜合分析船舶與港口的未來發(fā)展趨勢，防止在設計完成之后僅使用幾年就無法正常的應用，這樣就會造成巨大的經濟損失。就目前的實際情況來分析，很多港口航道設計中都沒有充分的重視船速，在傳統的航道寬度設計中，沒有將船速作為重要的因素來考慮，而現代社會的高速發(fā)展之下，船舶的發(fā)展比較快，船速對于整個航道的正常運行影響是比較大的。此外，航道寬度設計計算時，必須要綜合考慮到未來的發(fā)展趨勢，要有前瞻性，不能保守設計，可以根據需要將寬度適當的增大，但是也應該考慮到目前的船舶精度在逐漸的增加，設備的性能也逐步地完善，所以寬度設計還需要重視思想觀念的轉變，適應社會的發(fā)展趨勢[1]。

2國內、外航道寬度確定方法簡介

2.1國內設計方法

當前我國的港口航道的直線段部分的寬度設計主要遵循的標準就是《海港總平面設計規(guī)范》，這是非常重要的指導性文件。如圖1所示，直線段航道中的有效寬度主要包含了三個主要的部分，即船舶間富裕寬度、船舶與港口航道最低富裕寬度以及航跡帶寬度等。上述幾個寬度尺寸可以利用下述的公式進行計算確定。

單向航道W=A+2c

雙向航道W=2A+b+2A=n（Lsin?+b）

A為航跡帶寬度，單位為m;b為船舶間富裕寬度，取設計船寬;Bc為航道底邊的富裕寬度;W為航道有效寬度;?為風、流壓偏角;n為船舶漂移倍數。

2.2國外設計方法

從國際市場中的研究結論分析可以發(fā)現，美國在該方面的研究最具代表性性意義，從《深水航運項目的水力設計》中可以發(fā)現有直接進行港口航道寬度設計方法。該文件中明確規(guī)定，在航道寬度設計中需要綜合考慮到航道斷面與船舶在行駛過程中直接受到的水流因素的影響，并且需要將其寬度設計以倍數的方式增加。而對于加拿大來說，其漁業(yè)資源異常豐富，海洋利用率比較高，所以在進行航道寬度設計有著更高的要求，其研究也是非常先進的，充分考慮到航行的特殊要求，合理的確定航道寬度與富裕寬度尺寸。在設計中，航道的有效寬度尺寸設計中綜合考慮到傳播的操縱能力，并且以單、雙向的航道船舶航行有著相對的作用，同時也考慮到在船舶行駛過程中所產生的水動力因素。此外，在進行岸灘、泥沙沖擊作用的分析之后可以確定，對于一些地質條件較為特殊的地帶，砂石的運輸對于整個航道的寬度設計也會產生直接的影響?？傮w來講，在進行航道寬度設計時，其考慮到引航員的視覺的開闊性，并且可以通過浮標位置的確定可以確定坐標位置[2]。

3 航道寬度問題的提出

3.1 船舶與航道底邊間的富裕寬度

綜合考慮到各種影響因素之后，我國的航道設計人員考慮到當前的航道寬度設計計算公式中還存在一定的數據偏差問題，也就是說船舶與巷道底部的富裕寬度，其是用c值來表示。隨著我國船舶事業(yè)的發(fā)展，很多大型船舶被投入使用，舊規(guī)范內的一些設計方法無法滿足使用的需要，所以需要不斷的更新。從實際應用的角度出發(fā)，船舶在航行的過程中，其行駛速度越快，則c值越大。

3.2 航跡帶寬度

經過長期分析秦皇島港口的運營情況之后可以確定，跡帶寬度數據A值在進行計算確定時還存在很多的問題。船舶在航行的過程中，航跡寬度尺寸的確定一般是在考慮到流壓偏角、船舶漂移倍數、風力等因素之后才能確定，如果只通過公式的計算是無法滿足實際應用的需要，并且很多特殊環(huán)境也會產生較大的影響。

3.3 船舶航行實踐證明

從初步了解可以發(fā)現，在充分地了解當前我國的航道航道設計寬度的一些影響因素之后，應該準確地判定船舶是實際航行狀況。以某港口為實際案例進行分析，經過測量之后可以確定該港口的水深為13m、航道長度達21km，本次試驗中所選取的船舶為5t的散貨船，采用人工方式來調整風力、流壓角等，然后可以初步的確定航道寬度受到疏浚工程的影響。下表1即為航跡寬度對于船舶的行駛速度所產生的影響，所以在航道寬度設計中應該充分的考慮到航跡帶寬度[3]。

4 建議及解決方案

4.1 綜合考慮自然因素

港口航道寬度設計的過程中，非常重要的一項工作就是明確寬度設計的影響因素，航道寬度設計是否能夠達到科學性與合理性的要求，主要取決于在設計中是否充分考慮到各個方面的因素。綜合實際情況來分析，港口船舶的設計外形尺寸，比如船長、船寬、橫風以及橫流等因素都會給航道設計寬度有著直接的影響，這些都是設計中需要重點考慮的因素，同時還需要考慮到船舶的航速、航行安全等方面。比如，風速如果過大會直接導致船舶航行的過程中航跡帶寬度的增大，航行的方向也會發(fā)生一定的偏移，并且對于載重量比較大的船舶來說，在惡劣的天氣影響之下，發(fā)生安全事故的概率會大幅提升。對于自然影響因素來說，在進行航道寬度設計中需要綜合考慮，了解當地的氣候條件，并且需要準確的分析其各項技術參數，要長期是搜集船舶的航行數據資料，并且需要結合實際情況進行必要的模擬試驗，然后將船舶的航行情況進行準確的記錄，這樣能夠通過降低自然影響因素而保證寬度數據達到要求[4]。

4.2 儀器設備改進

美國在進行航道寬度設計的過程中，綜合分析了通航與導航設施等方面來保證航道寬度設計達到實際使用的需要。我們需要總結經驗教訓，了解美國設計的實際情況，進而可以獲取一定的啟發(fā)。船舶航行時，不僅需要通過人來進行控制，助航設備也是保證行駛安全性的重要基礎。很多情況下，如果只通過船員來進行判斷也無法有效的避免緊急事故的發(fā)生，這就需要通過儀器設備的支持下才能實現。在進行航跡帶寬度設計的過程中，應該在試驗船舶中安裝測量儀器設備，比如安裝儀器來準確的測量不同水深的吃水尺寸等。有了科學儀器的支持，對于船舶航行安全性有著積極的促進作用。因此，在航道寬度設計中應該結合實際情況選擇先進的儀器設備。

4.3 船員專業(yè)能力

操作人員的專業(yè)技術和素質水平對于船舶行駛安全性往往有著直接的決定作用，任何航行進行中，船員都必須要結合船舶的航行情況進行客觀的分析，并且通過長期的實際操作總結經驗教訓，這對于航道寬度的準確設計有著非常重要的影響作用。儀器對于人類的影響是不可忽視的，而船員的能力也是不能忽視的，其可以通過自身的經驗和技術來解決實際工作中的突發(fā)實踐[5]。從大量的實際經驗總結分析可以發(fā)現，很多情況下航道寬度的試驗中，很多有經驗的船員在進行航行時，船舶航道的變化、對于緊急情況的處理等方面都有著非常重要的意義。因此，在進行航道寬度設計中，需要充分考慮到船員的素質和實踐經驗，要積極總結經驗教訓，多方面的聽取船員的建議。

4.4 航法改進

很多情況下，有些難題難以解決往往是受到經驗的限制，很多人花費大量的時間和精力來總結前人的研究成果，卻忽視了創(chuàng)新的重要性。從多年的實踐經驗分析，在進行港口航道寬度設計中，必須要從各種影響因素方面處理，尋找突破口，徹底地解決當前存在的問題。從實際應用的角度出發(fā)，對于航速大于五節(jié)的集裝箱船舶來說，其需要適當的增加航道的寬度。目前我國的大型船舶性能比較高，裝載有大量的先進設備，可以適當的放寬設計要求，只要保持思路正確，秉承先進設計理念，就能夠保證航道寬度設計符合科學性與合理性的要求。

5 結論

港口是非常重要的交通基礎設施，航道對于港口的正常運行起到了積極的促進作用，對于國家的經濟發(fā)展也有著非常重要的影響。基于此，在航道寬度設計中，要綜合分析實踐經驗以及各種影響因素，解決目前存在的問題，保證港口運行更加的安全和順暢。

參考文獻：

[1] 邊曉麗，嚴慶新，陳立家.海港航道設計寬度模擬試驗研究[J].水運工程，2013，（9）：99-102，128.

[2] 吳耿潮.關于港口航道設計寬度問題的解決方式[J].珠江水運，2012，（4）：60-61.

[3] 劉保軍.關于港口航道設計寬度問題的解決方式[J].低碳世界，2017，（3）：223-224.

[4] 徐昕.港口航道設計中的選線和寬度問題研究[J].建筑工程技術與設計，2017，（4）：414.

[5] 張志鋒.廈門港主航道擴建四期工程港口航道設計寬度問題的探討[J].中國水運，2016，16（2）：276-277.