《港口规划与布置》课程设计13172

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1、 港口规划与布置课程设计 计算说明书 学 院：海洋科学与工程学院 专 业：港口航道与海岸工程 班 级： 港航 113 班 姓 名： XXXXXXX 学 号： 3098 指导教师： 李 XXXXX 完成日期： 2014 年 12 月 29 日 目 录 港口规划与布置课程设计任务书 一、原始资料.1 1、吞吐量、集疏运方式.1 2、船型. 1 3、营运系数. 1 4、地形、地质.2 5、水文与气象.2 二、设计说明书要求：.2 三、设计指导与要求：.2 第一章 陆域码头设计 一、码头泊位数. 4 二、泊位长度和岸线总长. 6 三、码头前沿高程. 8 四码头前沿作业区设计.9 五、仓库、堆场面积.1

2、0 第二章 水域航道和锚地设计 一、锚地设计.11 二、航道设计.13 第三章 防波堤和口门布置 一、防波堤.19 总结 一、码头泊位数.20 二、泊位长度和岸线总长.20 三、码头前沿高程.21 四、仓库、堆场面积.21 五、锚地.21 六、航道.21 七、防波堤.21 八、口门设计.21 九、码头规模总表.22 港口规划与布置课程设计任务书 一、原始资料 1、吞吐量、集疏运方式 学号 内容 学号数/3余数为 1 学号数/3 余数为 2 学号数是3 的倍数 集疏运 方式 杂货 合计 进口（50%入库、50%入场） 出口（20%入库、80%入场） 适箱货（占杂货合计百分比） 201 111 9

3、0 30% 120 24 96 无 154 64 90 40% 铁路、公路 各占 50% 矿石 合计 入场 水水直取（锚地） 1200 1200 无 510 410 100 1000 1000 无 皮带机 驳船 煤炭 合计 入场 水水直取（锚地） 290 210 80 无 无 无 404 294 110 皮带机 驳船 钢材 合计 出口（入场） 无 无 140 140 无 无 公路 注：未来二十年，杂货吞吐量可能有成倍增长。 2、船型 学号 船型 学号数/3 余数为 1 学号数/3 余数为2 学号数是3 的倍数 杂货 1 万 1 万 1 万 煤炭 2 万 2 万 矿石 10 万 5 万 5 万

4、集装箱 1 万 1 万 驳船 1000吨 载重量利用系数 3、营运系数 单位 杂货 矿石 煤炭 集装箱 钢材 泊位月通过能力 万吨 40 19 万 TEU 5 堆堆存量 吨/平方米 2 20 6 4 库堆存量 吨/平方米 1 堆存期 天 15 20 20 5 10 运量月不平衡系数 面积利用率 注： （1）水水能力为码头能力的 20%。 （2）除上表所列参数外，其余均有设计人员自行确定。 4、地形、地质 学号 1 班 2 班 3 班 地形图编号 图 1 图 3 图 4 地质情况 软基 软基 软基 年回淤量（厘米/年） 7 12 10 5、水文与气象 半日潮型：平均潮差米 潮位历史统计资料见附录

5、 1 风况统计资料见附录 2 根据风资料判断强波向 恶劣天气 13/天 年营运天：345 天 二、设计说明书要求： 1、设计依据（设计资料） 2、计算水陆域各建筑物的规模 3、分析建港条件与环境 4、绘制风、潮位曲线，推求设计值. （风玫瑰图应绘于图纸的右上方） 5、说明规划布局的依据、理由。 6、根据港口规模及建港条件，进行港口水陆域设施的规划与布置，绘制港口规划总平面图（一个方案） 三、设计指导与要求： 1、 计算内容、方法、参数值可参考教材、规范和其他参考书。 2、 独立完成，不得抄习！ 3、 成果提交： （1） 任务书、设计说明书 （2） 总平面布置图 打印稿和电子稿，电子稿分别由各个

6、班班长刻录到光盘上 4、 要求图纸清晰、整洁、准确。 (1)布置图建议先用铅笔勾绘草图，一旦确定后再正式加粗线条。 (2)可用 CAD 绘制。 上海海事大学交通运输学院 附录 1：潮位历史统计资料 潮位间隔 出现次数 2 19 86 188 339 515 608 647 609 501 494 496 486 479 522 527 524 456 355 235 124 57 17 2 潮位单位：米 附录 2：风况统计资料 风向 总次数 最大风速 m/s 风向 总次数 最大风速 m/s N 467 S 309 NNE 523 SSW 184 NE 88 SW 249 ENE 77 WSW

7、117 E 218 W 114 ESE 214 WNW 185 SE 222 NW 169 SSE 232 NNW 368 第一章 陆域码头设计 本设计采用的地形图如图 4 所示，其地质情况为软基，年回淤量（厘米/年）为 10 厘米/年。 如图所示，此地区陆域宽广，有天然的港湾且海岸线较长，水深适宜，足够布置船舶回转、制动、港内航行、停泊作业、锚地和港池等水域。水域有一定的天然掩护，与陆地形成一个伸向陆地的港湾，十分适合建港。 此外， 该地区有小岛可以作为防波堤的一部分,节省施工投入,较大的岛屿则可以作为码头的陆域,则考虑架桥将较大岛屿与陆地相连,形成交通网,而且可以较好的为扩建留下更多的陆域

8、水域面积. 故拟在该地区右侧陆域建造顺岸式码头。 一、码头泊位数 码头规模确定： 根据JTJ211-99 海港总平面设计规范 ： 泊位能力伐估算泊位数，tQNP； 式中：N：泊位数 Q：码头年作业量（t） ，指通过码头装卸的货物吨数，根据设计吞吐量和操作过程确定； tP：单个泊位的年通过能力(t). 1.散货码头 有设计资料： 杂货 合计 进口（50%入库、50%入场） 出口（20%入库、80%入场） 适箱货（占杂货合计百分比） 154 64 90 40% 铁路、公路 各占 50% 单位 杂货 码头泊位月通过能力 万吨 由上表可知，Q=154，Pt=12 3.440.8tP 1543.7740

9、.8tQNP 取 N=4 注：由于未来二十年，杂货吞吐量可能有成倍增长，预留 1 个泊位总共取 5 个泊位。 考虑到建港期间吞吐量增长， 设计散货码头 5 个， 另外增加 3 个泊位的预留用地共 8 个泊位。 2.矿石码头 有设计资料： 矿石 合计 入场 水水直取（锚地） 1000 1000 无 皮带机 驳船 单位 矿石 码头泊位月通过能力 万吨 40 由上表可知，Q=1000，Pt=480 10002.08480tQNP 取 N=3 设计矿石码头泊位 3 个。 3.煤炭码头 煤炭 合计 入场 水水直取（锚地） 404 294 110 皮带机 驳船 单位 煤炭 码头泊位月通过能力 万吨 19

10、由上表可知，散货船泊位有，Q=294，Pt=228 2941.29228tQNP 取 N=2 设计煤炭码头散货船泊位 2 个。 4.驳船 由上表可知，驳船泊位有，Q=110，Pt=228 1100.48228tQNP 取 N=1 设计驳船泊位 1 个。 5.钢材码头 本设计中没有钢材运进运出，故不做钢材码头设计 6.集装箱码头 由于设计吞吐量未给定，由题意按杂货中：适箱货（占杂货合计百分比 40%） ，杂货码头共 5个泊位，故集装箱占 2 个泊位。 二、泊位长度和岸线总长 根据设计资料所给船型资料，杂货船为 1 万吨级，矿石船为 5 万吨级； 根据JTJ211-99 海港总平面设计规范附录 A

11、，设计船型尺度及典型船舶尺度： 船舶吨级 DWT（t） 设计船型尺度（m） 总长 L 型宽 B 型深 H 满载吃水 T 杂货船 10000t 146 22 矿 石 50000t 223 煤炭 20000t 164 驳 船 1000t 85 根据JTJ211-99 海港总平面设计规范 ： 端部泊位：1.5bLLd 中间泊位：bLLd 富余长度 d 设 计 船 长（m） 40 4185 86150 151200 201230 230 富 余 值 d（m） 5 810 1215 1820 2225 30 本设计船型吨位为：杂货船 1 万吨，矿石船 5 万吨,煤炭船 2 万吨，驳船 1000 吨 由上

12、表可知： 设计船长：L 杂货船=146m，L 矿石散货船=223m，L 煤炭散货船=164m， L 驳船=85m 富裕长度：d 杂货船=15m，d 矿石散货船=25m，d 煤炭散货船=20m， d 驳船=10m 1.杂货专用码头： 端部泊位：1.51461.5 15168.5bLLdm 中间泊位：14615161bLLdm 杂货专用码头总长=2L 端+3L 中=2+3161=820m 2.矿石专用码头： 端部泊位：1.52231.525260.5bLLdm 中间泊位：22325248bLLdm 矿石专用码头总长=1L 端+2L 中=1+2248= 3.驳船码头： 端部泊位：1.585 1.5

13、10100bLLdm 驳船码头总长=1L 端=1100=100m 4.煤炭专用码头： 端部泊位：1.51641.520194bLLdm 煤矿专用码头总长=2L 端=2194=388m 三、码头前沿高程 1. 计算潮位累计频率 如下表： 潮位间隔 出现次数 累积频数 累积频率 2 2 % 19 21 % 86 107 % 188 295 % 339 634 % 515 1149 % 608 1757 % 647 2404 % 609 3013 % 501 3514 % 494 4008 % 496 4504 % 486 4990 % 479 5469 % 522 5991 % 527 6518

14、% 524 7042 % 456 7498 % 355 7853 % 235 8088 % 124 8212 % 57 8269 % 17 8286 % 2 8288 % 由上图可知： 高潮累积频率 10%的潮位约为米。 最大潮高米。 根据JTJ211-99 海港总平面设计规范对于开敞式码头： 对于有掩护码头的前沿高程，按照两种标准计算： （1） 基本标准： 码头前沿高程=设计高水位+超高值 （取） 。 =+1. 5= （2） 复核标准： 码头前沿高程=极端高水位+超高值 （取 0） =+ = 上述两种标准中按高值选取，所以码头前沿高程为； 四码头前沿作业区设计 根据规定，件杂货码头生产纵深不

15、宜小于 250m，分别由以下三部分组成： （一）码头前沿作业地带，范围为自码头前沿至前方库（场） ，包括前沿通道及门机、货物接卸操作场以及库（场）前道路，其总宽度宜为 4050m。码头前沿的装卸船作业可选用门机或船上吊机，矿石码头选用斗轮式卸船机。布置门机时，这一宽度为 1415m； （二）前方库（场）区，包括库（场）及铁路（或公路）装卸作业带。考虑到道路及引道的占用，前方库（场）的长度一般为泊位长度减 2030m，宽度取 4060m，且在布置上尽可能与泊位对应； （三）矿石码头与件杂货码头基本相同， 库（场）与生活、 生产辅助区之间设置防护林。 五、仓库、堆场面积 根据JTJ211-99 海

16、港总平面设计规范 。 件杂货、散货库（场）所需容量按下式计算： hBKrdcykKQ KKEtT a；maxBKHKH； 式中： E：库（场）所需容量（t） ； hQ：年货运量（t） ； BKK：库（场）不平衡系数； tK： 货物做大入库（场）百分比（%） ； ykT：库（场）年营运天（d） ，为 345d； K：堆场容积利用系数，对件杂货取；对散货取； dct：货物平均堆存期（d） ，可取 715d，码头前方库（场）不宜超过 10d； maxH：月最大货物堆存天（）; H:月平均货物堆存吨天（）; 件杂货库（场）总面积：KEAqK 式中： A：库（场）总面积（） ； q：单位有效面积的货物堆

17、存量（t/） ； KK：库（场）总面积利用率； 1.杂货码头： 设计按照 50%入库，50%放置在堆场 a.仓库面积 h64*50%90*20%=*15=2.8345*1.0BKrdcykKQ KKEtT a（）*1.3 2.83=3.671*0.77KEAqK =0.77KK取 仓库面积万平方米 b.堆场面积 h64*50%90*80%=*15=5.88345*1.0BKrdcykKQ KKEtT a（）*1.3 2.16=1.412*0.77KEAqK 堆场面积万平方米 2.矿石码头 堆场面积 1000 1.2 2077.290.9 345hBKtdcykKQ K KEtT 77.295.

18、0220 0.77KEAqK 堆场面积万平方米 3.煤炭码头： 294 1.1 2020.830.9 345hBKtdcykKQ K KEtT 20.834.516 0.77KEAqK 堆场面积万平方米 第二章 水域航道和锚地设计 一、锚地设计 1.锚地规模,数量和水深： 根据JTJ211-99 海港总平面设计规范有： 对新建港口的锚地，其锚位数可根据港口的重要性，按在港船舶保证率 90%95%相应推算。 锚地的锚位数取决于同时系泊的船数， 可根据排队论的理论和数学模拟的方法推算。 可按下式计算锚位数： An=n-S 式中，n在港船舶艘数（包括港内和锚地） ； S码头泊位数。 取 An=2 本

19、设计中规划设计两个锚地，分别供件杂货、煤炭专用码头和矿石专用码头使用。 锚地水深： 锚地港外水深：h1=*+= 锚地港内水深等于码头前沿设计水深：15m。 2.锚地半径 锚地采用单浮筒系泊 单浮筒系泊水域的系泊半径（图 6）可按下式计算： 图 6 单浮筒系泊水域尺度 R=L+r+le 式中，R：单浮筒水域系泊半径（m） ； r：由潮差引起的浮筒水平偏位（m） ，每米潮差可按 1m 计算； l：系缆的水平投影长度（m） ，DWT10000t，取 20m，10000tDWT30000t，取 25m，DWT30000t 可适当增大； e：船尾与水域边界的富裕距离（m） ，取。 本设计港内采用单浮筒系

20、泊，则： 杂货船锚地半径：R=L+r+le1463.5200.1 146184.1m 矿石散货船锚地半径：R=L+r+le2233.5300.1 223278.8m 煤炭散货船锚地半径：R=L+r+le1643.5250.1 164208.9m 3.锚地面积 杂货船锚地面积：S=*=万平方米 矿石散货船锚地面积：S=*=万平方米 煤炭散货船锚地面积：S=*=万平方米 二、航道设计 1. 航道通航方式 航道通航方式采用双向航道方式设计。 2.码头前沿水深 （1）码头前沿水深： 根据JTJ211-99 海港总平面设计规范 ，码头前沿水深可用下式计算： 123424%1DTZZZZZKHZ 式中：

21、D:码头前沿设计水深（m） ； T：设计船型满载吃水（m） ； 1Z：龙骨下最下富余水深（m） ； 2Z：波浪富余深度（m） ，当计算结果为负值时，取2Z=0； K：系数，顺浪取，横浪取； 4%H：码头前允许停泊的波高（m） ； 3Z：船舶因配载不均匀而增加的尾吃水（m） ；油船和散货船3Z=，其他船舶考虑实载率的影响，3Z=0； 4Z：备淤深度（m） ；一般不小于 满载吃水 T 船舶吨级 DWT（t） 设计船型尺度（m） 总长 L 型宽 B 型深 H 满载吃水 T 杂货船 10000t 146 22 矿 石 50000t 223 煤炭 20000t 164 驳 船 1000t 85 取最大

22、T= 龙骨下最小富裕深度 Z1 海底地质 Z1（m） 淤泥质 含淤泥的砂、含粘土的砂和松砂土 含砂或含粘土的块状土 岩石土 因为该地区水底为淤泥质土，故 Z1取 由潮差表 潮位间隔 出现次数 累积频数 累积频率 2 2 % 19 21 % 86 107 % 188 295 % 339 634 % 515 1149 % 608 1757 % 647 2404 % 609 3013 % 501 3514 % 494 4008 % 496 4504 % 486 4990 % 479 5469 % 522 5991 % 527 6518 % 524 7042 % 456 7498 % 355 7853

23、 % 235 8088 % 124 8212 % 57 8269 % 17 8286 % 2 8288 % 可知 H4%约为 由风玫瑰图 风向 总次数 最大风速 m/s 风向 总次数 最大风速 m/s N 467 S 309 NNE 523 SSW 184 NE 88 SW 249 ENE 77 WSW 117 E 218 W 114 ESE 214 WNW 185 SE 222 NW 169 SSE 232 NNW 368 由风玫瑰图可知，从频率上来看，北风（N）和北北东风（NNE）在该选址占主导地位；从最大风速上来看，北风（N） 、北北东风（NNE）和东风（E）的最大风速在该选址同样占主导

24、地位。由此推断该地区波浪以顺浪为主，K= 故，由于设计时只考虑最大船型满载吃水，所以 T=（m） ，散货船3Z =（m） ，备淤富裕水深4Z=（m） Z2=KH4%-Z1=*24%112341123420.3*3.40.2=0.8212.80.2+0.820.150.45=14.42m8.70.20.820.150.45=10.32mZKHZDTZZZZDTZZZZ水深米，取米。 3.航道水深 01234DTZZZZZ 式中： D：航道设计水深 Z0：船舶航行时船体下沉值 Z1：航行时龙骨下富裕水深 Z2：波浪富裕深度 Z3：船舶装载纵倾富裕深度 Z4：备淤设计深度 1Z：龙骨下最小富余深度（

25、m） ，按下表计算 土质类别 DWT500 5000DWT10000 10000DWT50000 50000DWT1000000 1000000DWT300000 淤泥土 含淤泥沙、 含粘土的沙、 松沙 含沙或粘土的块状土 岩石土 2Z：波浪富余深度（m）按下表计算 ( ) 0 （180） 10 （170） 20 （160） 30 （150） 40 （140） 50 (130) 60 (120) 70 (110) 80 (100) 90(90) Z/H4% 设计船型的船舶航速都为 8kn 取大值 5 万吨级矿石船的航道： 船舶航行时船体下沉值 Z0= 航行时龙骨下富裕水深 Z1= 波浪富裕深度

26、 Z2=*= 船舶装载纵倾富裕深度 Z3= 备淤设计深度 Z4= D=T+ Z0+Z1+Z2+Z3+Z4=+= m 航道水深至少米，取米 4.航道宽度 a.航迹带宽度： 根据JTJ211-99 海港总平面设计规范航迹带宽度 A 按下式确定： ( sin)An LB 式中： n：船舶漂移倍数，按下表计算； ：风、流压偏角( )，按下表计算； L、B：分别为设计船长和设计船宽（m） 。, 航迹带宽度一般在（）B 的范围内。 满载船舶漂移倍数 n 和风、流压偏角值 风力 横风7 级 横流 V（m/s） V V V V n ( ) 3 7 10 14 设计采用假设横流 V 满足V，取 n=，=10。

27、取最大船型散货船，B=（m） ，L=223m。 A=(223sin10+= b.航道宽度 W： 根据JTJ211-99 海港总平面设计规范 双向航道：W=2A+B+2C； 单向航道：W=A+2C； 船舶与航道底边间的富余宽度 C 船种 杂货船、集装箱船 散货船 油船或其他危险品船 航速（kn） 6 6 6 6 6 6 C（m） B B 设计船型的航速都为 8kn,C 按最大值取 B 航道设计为双向航道 W=2A+B+2C=2*+2*=米 5.回转水域 根据JTJ211-99 海港总平面设计规范有： 回旋圆直径 使用范围 回旋圆直径 允许借码头或转头墩协助转头的水域 有掩护水域，港作拖轮条件较好

28、，可借岸标定位 无掩护的开敞水域，或港作拖轮条件差 受水流影响较大的河口港： 回旋椭圆水域宽度（垂直水流方向） 回旋椭圆水域长度（沿水流方向） （）L （）L 设计港口的回旋圆直径：取进行计算： 取最大船长 223 米 对于 5 万吨级散货船=223=446m 港口的陆域纵深: 我国沿海的件杂货码头陆域纵深一般在200m400m 之间 所以我取件杂货码头陆域纵深为 350m；散货码头纵深根据经验取 500m。 第三章 防波堤和口门布置 一、防波堤 防波堤布置形式参照布置规划图 （1）外堤的平面布置型式： 采用岛堤形式： 岛堤系筑堤海中， 形同海岛， 专拦迎面袭来的波浪与漂沙。 适用于海岸平直、

29、水深足够、风浪迎面而方向变化范围不大的情况，对迎面有暗礁、小岛等可以利用之港址为宜。 （2）防波堤的口门布置： 根据海港总平面设计规范(JTJ 211-99)中相关规定： 防波堤的布置，可根据自然条件和建设规模采用单堤、双堤或多堤组成的形态和防护系统（图 9） 。设计防波堤时，应对沿岸流及泥沙运动的强度进行详细分析 ，避免堤后水域发生严重淤积或冲刷，必要时应通过模拟试验验证。 图 9 防波堤布置的基本形式 （a）单堤； （b）双堤； （c）多堤 防波堤轴线的线形，宜采用直线、向海方向的平顺凸曲线或折线。当必须布置成向海方向的凹曲线时，需要特别论证。同时，轴线位置应选择地质条件好、水深较浅的地方

30、，有条件的可利用礁石、浅滩及岛屿等。防波堤的接岸点宜利用湾口岬角或海岸的突出部位。 根据港口规划与布置教材相关规定： 口门的航道中心线应与强风向和强浪向夹角设置为 3035； 口门宽度一般为 1设计船长。 一般设两个口门，其有以下优点：进出港可分口门，干扰少； 增强港内水域自净能力 综上所述，根据本设计的实际情况，拟定采用双口门布置形式，并使防波堤的口门航道中心线与本设计强风向成约 30夹角（见图 10） 。 防波堤布置示意图 2.口门宽度 根据JTJ211-99 海港总平面设计规范有： 口门的有效宽度 B0应为设计船长的倍。 取 B0=*223=米。 总结 一、码头泊位数 1.散货码头 考虑

31、到建港期间吞吐量增长， 设计散货码头 5 个， 另外增加 3 个泊位的预留用地共 8 个泊位。 2.矿石码头 设计矿石码头泊位 3 个。 3.煤炭码头 设计煤炭码头散货船泊位 2 个。 设计码头驳船泊位 1 个。 二、泊位长度和岸线总长 1.杂货码头 杂货码头岸线总长 820 米。 2.矿石码头 矿石码头岸线总长米。 3.煤炭码头 煤炭码头岸线总长 488 米（散货 388 米、驳船 100 米） 三、码头前沿高程 码头前沿高程为米； 四、仓库、堆场面积 1.杂货码头： 仓库面积万平方米 堆场面积万平方米 2.矿石码头 堆场面积万平方米 3.煤炭码头： 堆场面积万平方米 五、锚地 1.锚地数量

32、 本设计中规划设计两个锚地，分别供杂货、散货（矿石、煤炭）码头使用。 2.锚地面积 杂货船锚地面积 万平方米 散货船锚地面积万平方米 六、航道 1. 航道通航方式 航道通航方式采用双向航道方式设计。 2.码头前沿水深 水深取米。 3.航道水深 航道水深取米 4.航道宽度 航道宽度米 5.回转水域 回转水域取 446 米 七、防波堤 防波堤布置形式参照布置规划图 八、口门设计 口门宽度：米。 九、码头规模总表 件杂货码头 矿石码头 煤炭码头 停船吨级 1 万吨 5 万吨 2 万吨 泊位数 5 3 3 个（含 1 个驳船） 码头长度 (端部) 194 码头岸线总长 820 488（散货 388 米、驳船 100 米） 码头纵深 350 500 500 港内锚地水深 港外锚地水深 航道水深 航道宽度 码头前沿水深 口门宽度 仓库面积 万 堆场面积 万 万 万