关于港口航道设计宽度问题的解决方式

陆勇发

陆勇发

身份证号码：45030419821218XXXX

摘要：在经济发展的同时，各国之前的联系愈发紧密，这同时也推动着经济全球化趋势的不断蔓延，这就在一定程度上带动了交通运输行业的高速发展，基于此，水利运输的重要性也随之凸显，依托经济建设，对水路运输提出了更高的要求，在轮船体型发生改变的同时，吃水量也显著增加，虽然运输速度呈现大幅度提升趋势，对港口建设发展来说却面临着较多挑战，为了进一步提高船舶进出港口的安全指数，合理规避安全问题，就应当以运输条件为基准进行规范设计，促使港口宽度达到最佳标准。

关键词：港口航道设计；宽度设计问题；解决策略

水路运输作为较为重要的运输形式，依托经济发展，获得了更为广阔的发展空间，在这一趋势下，轮船的发展速度也明显提升，无论是轮船体型还是运行速度，都在改良的同时更加趋于完善，但是港口航道的发展却呈现出了明显的滞后性特点，其中最为关键的水深及宽度都不能达到最佳标准，这就使得其承载力不断下降，轮船出港需求也无法得到满足，在安全指数下降的同时，急需对港口进行优化设计，促使其宽度与预期标准高度相符。本文就围绕港口航道设计宽度问题，对其解决策略进行了细化阐述及分析。

一、港口航道设计宽度及确定

港口作为轮船进出口的关键区域，一旦设计指标下降，其宽度及深度就难以达到既定标准，不仅严重影响出港效率，更会导致安全隐患的存在，因此，应当根据实际需求，对港口航道的宽度进行精细化设计。而港口航道中本身就涵盖较多细化部分，而航迹带宽度、船舶间的赋予宽度及船舶与航道底边间的富裕宽度，都是衡量设计质量的重要指标。首先，航迹带宽度是船舶本身处于航道中进行波动而依托的宽度，在实际变化阶段，会受到船舶的直接影响，再加之自然因素作用，波动宽度也会随之发生改变；其次，船舶间的富裕宽度从本质上来看，就是船舶主体相互作用阶段应当预留的宽度，其影响因素主要为船舶；最后，航道底边间的富裕宽度是船舶与航槽壁之间的距离，应当根据既定标准对其宽度进行有效设置。

航道宽度是否能够达到有效标准，应当对上述三个细化宽度进行综合衡量，单考虑其中任一宽度，则会导致宽度设计存在漏洞，因此，这就需要将港口航道的关键宽度进行叠加，同时还应当以航道的单向及双向为基准，对拼接方法进行最优化选择。由于我国港口航道设计的起步较晚，这就使得设计阶段可借鉴的经验较为匮乏，为了进一步提升设计效果，应当结合航道宽度本身设计需求融合外国成功经验，再加之应用现代计算方法，就能对航道设计的有效宽度进行确定。例如：单向航道：W=A+2c；双向航道：W=2A+b+2c；A=n（Lsinγ+B）。

上述这些公式中字母分别表示的意义是：W为航道有效宽度；A为航迹带宽度；n为船舶漂移倍数：γ为风、流压偏角；b为船舶间富裕宽度；B为设计船宽；c为船舶与航道底边间的富裕宽度。虽然利用公式能够依托参数值对设计宽度进行确认，但是上述公式在实际应用阶段却存在相应漏洞及缺陷，宽度设计的合理性及有效性也会受到直接影响，这就在一定程度上增加了航道宽度设计的难度，后续运行指标也会随之下降。

二、港口航道设计宽度分析

从当前形势来看，我国在港口航道宽度设计中仍旧存在较多问题急需解决，再加之我国航道以单向形式为主体，这就使得设计及分析侧重点大多集中在单向航道的宽度控制上。在上述的公式中我们可以看到单向航道的有效宽度受两个因素影响：A（航迹带宽度），c（船舶与航道底边之间的富裕宽度）。下面我们对这两项影响因素进行分析。在进行分析之前我们先对设计规范进行分析，名义上规范是与1999年所编，但实际上采用的是更之前的船舶分析，亦即20世纪80年代后期，对湛江港和秦皇岛港等进行船舶和港口条件的观察，当时的规范设计是认为在未来20年内船舶设计没有太大的进展，但事实恰好与此相反，不光船舶行业在这几十年内发生了翻天覆地的变化，船舶无论是在体型、速度还是在性能上都有了长足的进展，而且在世界经济全球化的背景下，贸易往来更加繁荣从而促进了船舶运输行业的发展，这使得船舶进出港口的频率更为频繁，也发现了更多的问题，这时再采用旧的设计规范就有些跟不上时代节奏了，只能在这基础上借用往日经验和国外先进建设经验。但我们需要的是重新进行实船观测并制定新的设计标准规范。

在航道宽度设计规范的制定中，由于当时条件所限，并没有考虑到船舶航速的影响，但随着船舶体型和重量的增加，航速的影响便不能够被忽略了。由上述计算航迹带宽度和航道有效宽度的公式可知，n和γ在计算中发挥着重要的作用，在某港口的主航道设计实例中，我们得知在n和γ变动了较小幅度后，无论是航迹带宽度还是航道有效宽度都有了较大改变。而航道宽度的改变又对疏浚工程的量和资金的使用量有着影响。随着航道宽度的逐步增加，疏浚工程量也在逐步上升，而上升的疏浚量又会转化为资金的上升。而在横风和横流的影响下，适当地增加船舶的航行速度会减小n和γ的影响，而相应的航道宽度也会减小，直接导致投入资金的减少。从上面这些分析来看，船舶航速的是很重要的，无论是对于航道宽度而言还是对于工程量和资金而言，所以在航道宽度的设计中，加入船舶航速的影响是必行之策。

三、航道宽度设计的原则及宽度问题的解决方案

1.航道宽度设计的原则

航道设计绝不仅仅是从字面意思上理解的进行宽度数值上的设计，在它的设计过程中还要考虑到与之相关的各种元素，如港口的建设因素、航道所在水域的地质和水文条件、气候因素、船舶本身的性能和精度等，它们的存在都会对航道设计的宽度造成影响，因此航道宽度在设计时要全方位考虑各种因素，并且要将船舶和港口的未来发展因素考虑进去，避免出现制定的规范在短短十几年就过时而又没有及时更新的状况；船速是一个很容易被忽视的因素，在过去航道宽度设计规范的制定中，在进行实际船测时并没有将船速考虑进去，但随着现在船舶的性能和体型等都有了巨大变化的前提下，船速对于宽度设计的影响还是很大的，因此船速也是航道宽度设计中需要重点关注的一点；另一个原则就是设计思想要超前，富有远瞻性，目前我国的宽度制定规范有些偏向于保守，即在宽度的制定上为了安全保证使得宽度过宽，但要考虑到现在船舶的精度越来越高，设备也越来越完善，在宽度设计上还是要放开思想。

2.宽度问题的解决方案

进行宽度设计规范的测定是依靠实际船测来确定的，如现在通用的航道设计规范，就是经过66艘次的实际船测确定的，要确定新的宽度设计规范，可以在保证船舶、气候等航行条件的基础上将航行速度作为自变量来进行实测，将航行速度逐级递增，然后观察速度对n和γ的影响，通过它们之间的数值变化来确定变化关系，从而进一步精确c值。而在对n和γ的取值规范中，也要加入航速的影响。

结语：

随着经济贸易往来的繁荣，港口的重要性越来越高。为了保证进出港船只的安全和效率，在船舶快速发展的背景下，我们需要对港口的航道进行重新设计，但航道宽度的设计规范还是沿用几十年之前的，无法适用于当下，我们需要重新考虑航道宽度的影响因素，尤其是船舶速度，再经过实测来获取新的资料和计算方法。

参考文献：

[1]张志锋.厦门港主航道扩建四期工程港口航道设计宽度问题的探讨[J].中国水运(下半月),2016,16(2):276-277.

[2]徐昕.港口航道设计中的选线和宽度问题研究[J].建筑工程技术与设计,2017(4).

[3]刘浩辉.港口航道设计中宽度的确定及相关问题探讨[J].建筑工程技术与设计,2016(14).