港口水域航道合理规划设计研究

龙剑

【摘要】随着社会经济的快速发展，船舶日益大型化，港口规模也日益扩大，与此同时给港口水域航道的交通运输也不断增添了压力。因此，为了让港口航道发展与时俱进，适应时代发展的需求，非常有必要对其进行更为合理、科学的规划和优化。文章在总结一些经典航道的规划的基础上，以进一步加强港口水域船舶通行的安全为目的，就航道合理规划提出几点建议，希望能给同行提供一点参考。

【关键词】港口航道；航道规划；规划设计

船舶进出港口必须依赖于航道这一特定航行路线，它对船舶安全进出港口具有重要的意义。在大部分情况下，航道是需要人为开掘才能形成的，这主要是因为近海区的自然水深是达不到船舶吃水要求的。而为了有效避免船舶进出港口发生海事事故，它们在遵守相关航行规则的基础上按照航行标志进行航行。因此，进出港口的航道就成了港口规划、港口设计、港口维护当中一个重要的问题，总的来说航道规划设计主要指的是航道的选线和尺度（主要包含了水深、宽度、转弯段的参数等多方面），导航标志和助航标志等各个方面的内容。

一、航道相关理论

简单地说航道就是一条可航行开敞的水道，也可以是由港口当局用来疏浚并需要维持一定水深的水道。而在中华人民共和国航道管理条例中依据我国的实际情况对航道做出了如下的定义：“中国人民共和国沿海、湖泊、江河、运河内的船舶、排筏可通航的水域。”

在实际工作中航道的规划应符合以下五个原则：第一，具备通行的安全性。港口若要满足未来发展的需求，一定要坚决杜绝通过港口的最大船舶搁浅、碰壁事故的发生，这是航道规划的首要原则；第二，网络设置。目前直接进港直线布置的方式是最好也是最为普遍采用的網络设置的方式，当然在实际操作当中也是要以港口的具体规划与不同航道在运输上的要求进行相应的调整与优化；第三，根据港口吞吐的实际要求，应该在合理范围内拓宽必要航道规划指标，以此实现港口吞吐效率的提高和交通流的增加；第四，合理处理航道规划设计与港口所在地附近生态环护的关系，确保航道在建设和运行中不至对周边的环境生态遭到破坏；第五，在降低设计维护费用的同时必须确其保安全性。

二、 航道的具体规划方案

（一）航道选线

航道选线的时候必须把握住一下几个合理的技术经济原则：挖方量一定要比较少、操船必须安全、施工期尽量短、投资要节省、疏浚维护要求方便等，具体来说选线设计的布置原则和要求主要归纳为一下几点：

（1）在布置进出港航道过程中进行航线方案选择的时候，首先应该做到是根据设计阶段的具体要求，对水文气象进行相应的观测，对地形水深进行测量，进行地质地貌勘查与研究分析等相关工作，当这些指标和条件能满足港口总体规划的情况下，就应该以具体的地形条件为依据，尽可能地利用天然的水深，选择相对较短的航道，这在很大程度上能够减少暗礁、岩石、底质不稳定的浅滩的开挖量，与此同时，应论证航道的泥沙回淤。

（2）要实现航道内船舶安全而便捷地进出港口，具备操船作业的良好条件，进一步让航道通过能力的到提升，必须让航道轴线的平面布置达到如下要求：第一，尽可能地让航道轴线顺直，尽量不要出现“s”行弯转向的情况；第二，尽量不要出现多次转向的情况，但是由于地形的限制和航道比较长，多次转弯进出港不可避免时，就应该根据导助航的具体设施、航道断面的尺度、实际的自然条件、船舶自身的吨级大小及性能等，可以采取减小转向角的方式，同时，还应该符合转弯前调整修正船位的直线段的相关要求，并满足两次转弯间的直线段长度的具体要求；第三，在航道转向不可避免的时候，尽可能将转向角控制在30°以内，在超过30°的情况下，可以根据地形等实际条件采取加大转弯半径和加宽航道的方式进行处理，同时，也可以减小航行的速度或者使用拖轮助航的方式；第四，对于防波堤口门内进出港的航道以及转头水域进行连接的时候，直线布置是目前最好的方式，当然制动距离的相关要求是必须要得到满足的，而针对进口门之后如果必须进行转向的航道，建议的转弯半径一般来说为5L到8L；第五，对于防波堤口门前的航道一定要采用直线布置的方式，当然在实际地形条件的约束下，需要有弯道时，弯道的直线长度也可以按照前面讲述的两次转弯间的直线长度的实际要求进行控制；第六，对于桥梁等较为狭窄水域，两侧航道的直线长度均需5L，才能让调整船位对标进线的相关要求得到满足。

（3）进行航道布线方位的选择时一定要对水文气象条件给船舶运动以及操船作业带来的影响进行详细的分析和研究，同时，应充分顾及到地质与地形条件等实际情况。具体要求如下：第一，尽可能地避免航道轴线同较高频率的、大于7级风力的风向正交，让船舶尽量能够减少强横风情况下行驶的机会；第二，大型船舶即使在1kn横流的状况下微速航行也是会出现较大的偏位的，因此，应该尽可能地避免航道轴线同流速大于1kn的水流形成较大交角；第三；防波堤口门处的航道，船舶航行的速度速较慢，横浪对小型船舶的影响比较大，因此，应该尽量避免其航道方向摄氏30°范围内尾斜浪带来的影响；第四，为了进一步减少港内入射波造成的影响，并让港内水域的泊稳条件得以保持，需要进行防波堤口门方向的合理布置，最好是将航道轴线同强浪向之间的夹角控制在30°到60°这个范围内。

（4）河口航道的选择原则主要归纳为如下几个方面：第一，河口上游近口段选槽定线，首先应该维持其原有水力状态，布线时应沿河道主流冲刷而成的深槽进行，弯道的河势需保持，这是为了航槽的稳定，第二，让通航的条件得以保证，这就必须通过工程措施来实现，采取加强落潮流对航道的冲刷，达到维持航深的目的；第三，航道轴线的选择，应该沿着落潮主流路进行，这样能够让航槽比较稳定，有利于工程措施的实施；第四，对于我国北方地区，选择冬季港口航道方位，要充分对冬季封港冰况进行分析和研究，主要涉及到封港的时间，出现岸冰及浮冰的时间以及其消失的时间。

（二）航道宽度

（1）航迹带宽度的选择

由于受到流和风等影響，船舶的航迹要与航道保持平行是较为困难的，就算在无流和风的情况下航行，船舶也会在螺旋桨的致偏作用影响下产生船舶首向右或左偏转的现象，这时需要对舵角进行操纵才能够保持航向，因此，船舶在航道中的航迹是在导航中线左右摆动的蛇行路线，根据长期的经验总结得出：一般应保持航迹带宽度2.0B到4.5B。

（2）船舶间富裕宽度的确定

船舶在航道中行驶错船是在所难免的，为了确保航行安全，杜绝船吸现象，两航迹带之间应保持一定的内侧距离。而影响两艘船舶之间的相互作用因素主要有两船之间的距离、船型的尺度大小和比例、航行的速度和速度比例等，一般来说可将其分解成船舶的回转力矩与横向作用力，其中，横向力的方向和大小的变化是由于两船相对位置不同所引起了。而回转力矩（特别是向内侧的回转力矩非常之重要）会把两船都向内侧转向，致使它们相互急剧靠近。要保持两艘船舶之间最小的安全距离应该参考大量科研结果进行相关研究。

（3）船舶与航道底边间的富裕间距的确定

在航道比较长，自然条件相对来说非常恶劣、不容易控制导标灵敏度，船舶的定位也比较困难的情况下，可以将航道宽度在合理范围内进行加宽，而在与之相反的情况下，就可以进行缩窄。对较为典型双向航道来说，其宽度一般是船宽八倍左右，而单向航道宽度一般则是船宽的五倍左右。弯曲航道段内的船舶航行由于转向时飘动，通过时必须以投影宽度为准，这就要求其宽度要大于直线段。对此，可以使用规范建议的图解法对需要进行加宽的各项数值以及转弯半径与转向角进行相应的设计，常用的有折线切割法和切角法，折线切割法主要是对航道内侧边缘进行设计确定，具体来说就是采用n次转向的方式，其中每一次都进行1/n的转向，最后实现转向目的；切角法主要是对航道转弯内侧边缘进行设计确定，采用两次转向的方式，一次就转半个预定转向角，经过两次转向来实现转向的目的。

结束语

总之，笔者在文中就港口航道的一些理论，航道的选线、宽度、水深等航道合理规划谈了几点建议，与此同时将一些航道设计的安全及其评价观点也引入其中，希望能对港口航道的合理设计带来帮助，为港口航道更能适应社会经济的发展做出贡献。

参考文献

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