港口综合规划与布置优秀课程设计.doc

港口计划和部署课程设计计算说明书学 院：海洋科学和工程学院专 业：港口航道和海岸工程班 级： 港航113班 姓 名： XXXXXXX 学 号： 10413098 指导老师： 李XXXXX 完成日期： 12月29日 目 录港口计划和部署课程设计任务书一、原始资料.1 1、吞吐量、集疏运方法.1 2、船型. 1 3、营运系数. 1 4、地形、地质.2 5、水文和气象.2二、设计说明书要求：.2三、设计指导和要求：.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.10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 防波堤和口门部署一、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港口计划和部署课程设计任务书一、原始资料 1、吞吐量、集疏运方法 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倍数集疏运方法杂货累计进口（50%入库、50%入场）出口（20%入库、80%入场）适箱货（占杂货累计百分比）2011119030%1202496无154649040%铁路、公路各占50%矿石累计入场水水直取（锚地）12001200无51041010010001000无皮带机驳船煤炭累计入场水水直取（锚地）29021080无无无404294110皮带机驳船钢材累计出口（入场）无无140140无无公路注：未来二十年，杂货吞吐量可能有成倍增加。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倍数杂货1万1万1万煤炭2万2万矿石10万5万5万集装箱1万1万驳船1000吨载重量利用系数0.750.93、营运系数 单位杂货矿石煤炭集装箱钢材泊位月经过能力万吨3.440190.8万TEU5堆堆存量吨/平方米22064库堆存量吨/平方米1堆存期天152020510运量月不平衡系数1.31.21.1面积利用率0.750.8 注：（1）水水能力为码头能力20%。（2）除上表所列参数外，其它全部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）712105、水文和气象 半日潮型：平均潮差3.5米 潮位历史统计资料见附录1风况统计资料见附录2依据风资料判定强波向恶劣天气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规模3、分析建港条件和环境4、绘制风、潮位曲线，推求设计值. （风玫瑰图应绘于图纸右上方）5、说明计划布局依据、理由。6、依据港口规模及建港条件，进行港口水陆域设施计划和部署，绘制港口计划总平面图（一个方案）三、设计指导和要求：1、 计算内容、方法、参数值可参考教材、规范和其它参考书。2、 独立完成，不得抄习！ 3、 结果提交：（1） 任务书、设计说明书（2） 总平面部署图 打印稿和电子稿，电子稿分别由各个班班长刻录到光盘上4、 要求图纸清楚、整齐、正确。(1)部署图提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4.194.0023.993.80193.793.60863.593.401883.383.203393.193.005152.992.806082.792.606472.592.406092.392.205012.192.004941.991.804961.791.604861.591.404791.391.205221.191.005270.990.805240.790.604560.590.403550.390.202350.190.001240.010.20570.210.40170.410.602 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/sN46719.2S30911.2NNE52321.0SSW18414.0NE8816.2SW24916.3ENE778.4WSW11712.7E21817.5W11416.9ESE21414.1WNW18517.8SE22212.3NW16918.2SSE23217.3NNW36818.0第一章 陆域码头设计本设计采取地形图图4所表示，其地质情况为软基，年回淤量（厘米/年）为10厘米/年。图所表示，此地域陆域宽广，有天然港湾且海岸线较长，水深适宜，足够部署船舶回转、制动、港内航行、停泊作业、锚地和港池等水域。水域有一定天然掩护，和陆地形成一个伸向陆地港湾，十分适合建港。另外，该地域有小岛能够作为防波堤一部分,节省施工投入,较大岛屿则能够作为码头陆域,则考虑架桥将较大岛屿和陆地相连,形成交通网,而且能够很好为扩建留下更多陆域水域面积.故拟在该地域右侧陆域建造顺岸式码头。一、码头泊位数码头规模确定：依据JTJ211-99海港总平面设计规范：泊位能力伐估算泊位数，；式中：N：泊位数 Q：码头年作业量（t），指经过码头装卸货物吨数，依据设计吞吐量和操作过程确定； ：单个泊位年经过能力(t).1.散货码头有设计资料：杂货累计进口（50%入库、50%入场）出口（20%入库、80%入场）适箱货（占杂货累计百分比）154649040%铁路、公路各占50%单位杂货码头泊位月经过能力万吨3.4由上表可知，Q=154，Pt=取N=4注：因为未来二十年，杂货吞吐量可能有成倍增加，预留1个泊位总共取5个泊位。考虑到建港期间吞吐量增加，设计散货码头5个，另外增加3个泊位预留用地共8个泊位。2.矿石码头有设计资料：矿石累计入场水水直取（锚地）10001000无皮带机驳船 单位矿石码头泊位月经过能力万吨40由上表可知，Q=1000，Pt=480取N=3设计矿石码头泊位3个。3.煤炭码头煤炭累计入场水水直取（锚地）404294110皮带机驳船 单位煤炭码头泊位月经过能力万吨19由上表可知，散货船泊位有，Q=294，Pt=228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.集装箱码头因为设计吞吐量未给定，由题意按杂货中：适箱货（占杂货累计百分比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依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；依据JTJ211-99海港总平面设计规范附录A，设计船型尺度及经典船舶尺度：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 10000t1462213.18.7矿 石 50000t22332.317.912.8煤炭0t16425.013.59.8驳 船1000t8512.34.3依据JTJ211-99海港总平面设计规范：端部泊位：中间泊位：富余长度d设计船长（m）40418586150151200201230230富余值d（m）581012151820222530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=10m1.杂货专用码头：端部泊位： 中间泊位：杂货专用码头总长=2L端+3L中=2168.5+3161=820m2. 矿石专用码头：端部泊位： 中间泊位：矿石专用码头总长=1L端+2L中=1260.5+2248=756.5m3.驳船码头： 端部泊位： 驳船码头总长=1L端=1100=100m4.煤炭专用码头：端部泊位： 煤矿专用码头总长=2L端=2194=388m三、码头前沿高程1. 计算潮位累计频率以下表：潮位间隔出现次数累积频数累积频率4.194.00220.02%3.993.8019210.25%3.793.60861071.29%3.593.401882953.56%3.383.203396347.65%3.193.00515114913.86%2.992.80608175721.20%2.792.60647240429.01%2.592.40609301336.35%2.392.20501351442.40%2.192.00494400848.36%1.991.80496450454.34%1.791.60486499060.21%1.591.40479546965.99%1.391.20522599172.29%1.191.00527651878.64%0.990.80524704284.97%0.790.60456749890.47%0.590.40355785394.75%0.390.20235808897.59%0.190.00124821299.08%0.010.2057826999.77%0.210.4017828699.98%0.410.6028288100.00%由上图可知：高潮累积频率10%潮位约为3.3米。最大潮高4.19米。依据JTJ211-99海港总平面设计规范对于开敞式码头：对于有掩护码头前沿高程，根据两种标准计算：（1）基础标准：码头前沿高程=设计高水位+超高值（取1.01.5m）。 =3.3+1. 5=4.8m（2）复核标准：码头前沿高程=极端高水位+超高值（取00.5m） =4.19+0.5 =4.69m上述两种标准中按高值选择，所以码头前沿高程为4.8m；四码头前沿作业区设计依据要求，件杂货码头生产纵深不宜小于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），包含前沿通道及门机、货物接卸操作场和库（场）前道路，其总宽度宜为4050m。码头前沿装卸船作业可选择门机或船上吊机，矿石码头选择斗轮式卸船机。部署门机时，这一宽度为1415m；（二）前方库（场）区，包含库（场）及铁路（或公路）装卸作业带。考虑到道路及引道占用，前方库（场）长度通常为泊位长度减2030m，宽度取4060m，且在部署上尽可能和泊位对应；（三）矿石码头和件杂货码头基础相同，库（场）和生活、生产辅助区之间设置防护林。五、仓库、堆场面积依据JTJ211-99海港总平面设计规范。件杂货、散货库（场）所需容量按下式计算：；式中： E：库（场）所需容量（t）； ：年货运量（t）； ：库（场）不平衡系数； ： 货物做大入库（场）百分比（%）； ：库（场）年营运天（d），为345d； ：堆场容积利用系数，对件杂货取1.0；对散货取0.70.9； ：货物平均堆存期（d），可取715d，码头前方库（场）不宜超出10d； ：月最大货物堆存天（t.d）; :月平均货物堆存吨天（t.d）;件杂货库（场）总面积： 式中： A：库（场）总面积（）； q：单位有效面积货物堆存量（t/）； ：库（场）总面积利用率；1.杂货码头：设计根据50%入库，50%放置在堆场a.仓库面积 仓库面积3.67万平方米b.堆场面积 堆场面积1.14万平方米2.矿石码头堆场面积堆场面积5.02万平方米3.煤炭码头：堆场面积4.51万平方米第二章 水域航道和锚地设计一、锚地设计1.锚地规模,数量和水深：依据JTJ211-99海港总平面设计规范有：4.7.2对新建港口锚地，其锚位数可依据港口关键性，按在港船舶确保率90%95%对应推算。锚地锚位数取决于同时系泊船数，可依据排队论理论和数学模拟方法推算。可按下式计算锚位数：An=n-S式中，n在港船舶艘数（包含港内和锚地）；S码头泊位数。取An=2本设计中计划设计两个锚地，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=1.2*12.8+0.5=15.86m锚地港内水深等于码头前沿设计水深：15m。2.锚地半径锚地采取单浮筒系泊单浮筒系泊水域系泊半径（图6）可按下式计算：图6单浮筒系泊水域尺度式中，R：单浮筒水域系泊半径（m）；r：由潮差引发浮筒水平偏位（m），每米潮差可按1m计算；l：系缆水平投影长度（m），DWT10000t，取20m，10000tDWT30000t，取25m，DWT30000t可合适增大；e：船尾和水域边界富裕距离（m），取0.1L。本设计港内采取单浮筒系泊，则：杂货船锚地半径：矿石散货船锚地半径：煤炭散货船锚地半径：3.锚地面积杂货船锚地面积：S=3.14*184.12=10.65万平方米矿石散货船锚地面积：S=3.14*278.82=24.42万平方米煤炭散货船锚地面积：S=3.14*208.92=13.72万平方米二、航道设计1. 航道通航方法航道通航方法采取双向航道方法设计。2.码头前沿水深（1）码头前沿水深：依据JTJ211-99海港总平面设计规范，码头前沿水深可用下式计算：式中： D:码头前沿设计水深（m）； T：设计船型满载吃水（m）； ：龙骨下最下富余水深（m）； ：波浪富余深度（m），当计算结果为负值时，取=0； K：系数，顺浪取0.3，横浪取0.5； ：码头前许可停泊波高（m）； ：船舶因配载不均匀而增加尾吃水（m）；油船和散货船=0.15m，其它船舶考虑实载率影响，=0； ：备淤深度（m）；通常大于0.4m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 10000t1462213.18.7矿 石 50000t22332.317.912.8煤炭0t16425.013.59.8驳 船1000t8512.34.3取最大T=12.8m龙骨下最小富裕深度Z1海底地质Z1（m）淤泥质0.20含淤泥砂、含粘土砂和松砂土0.30含砂或含粘土块状土0.40岩石土0.60因为该地域水底为淤泥质土，故Z1取0.2由潮差表潮位间隔出现次数累积频数累积频率4.194.00220.02%3.993.8019210.25%3.793.60861071.29%3.593.401882953.56%3.383.203396347.65%3.193.00515114913.86%2.992.80608175721.20%2.792.60647240429.01%2.592.40609301336.35%2.392.20501351442.40%2.192.00494400848.36%1.991.80496450454.34%1.791.60486499060.21%1.591.40479546965.99%1.391.20522599172.29%1.191.00527651878.64%0.990.80524704284.97%0.790.60456749890.47%0.590.40355785394.75%0.390.20235808897.59%0.190.00124821299.08%0.010.2057826999.77%0.210.4017828699.98%0.410.6028288100.00%可知H4%约为3.40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/sN46719.2S30911.2NNE52321.0SSW18414.0NE8816.2SW24916.3ENE778.4WSW11712.7E21817.5W11416.9ESE21414.1WNW18517.8SE22212.3NW16918.2SSE23217.3NNW36818.0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）最大风速在该选址一样占主导地位。由此推断该地域波浪以顺浪为主，K=0.3故，因为设计时只考虑最大船型满载吃水，所以T=12.8（m），散货船 =0.15（m），备淤富裕水深=0.45（m）Z2=KH4%-Z1=0.3*3.4-0.2=0.82D=T+Z1+Z2+Z3+Z4=11.2+0.2+0.82+0.15+0.4=12.57m水深14.42米，取14.5米。3.航道水深式中： 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：龙骨下最小富余深度（m），按下表计算土质类别DWT5005000DWT1000010000DWT5000050000DWT10000001000000DWT300000淤泥土0.20.20.30.40.4含淤泥沙、含粘土沙、松沙0.30.30.40.50.6含沙或粘土块状土0.40.40.50.60.6岩石土0.50.60.70.80.8：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%0.240.320.380.420.440.460.480.490.500.52设计船型船舶航速全部为8kn取大值5万吨级矿石船航道：船舶航行时船体下沉值Z0=0.45航行时龙骨下富裕水深Z1=0.4波浪富裕深度Z2=0.42*3.38=1.42船舶装载纵倾富裕深度Z3=0.15备淤设计深度Z4=0.45D=T+ Z0+Z1+Z2+Z3+Z4=12.8+0.45+0.4+1.42+0.15+0.4=15.67 m航道水深最少15.67米，取15.7米4.航道宽度a.航迹带宽度：依据JTJ211-99海港总平面设计规范航迹带宽度A按下式确定：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）。, 航迹带宽度通常在（2.04.5）B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）V0.250.25V0.50.5V0.750.75V1.0n1.811.691.591.45()371014设计采取假设横流V满足0.5V0.75，取n=1.59，=10。取最大船型散货船，B=32.3（m），L=223m。A=1.59(223sin10+32.3)=112.9mb.航道宽度W：依据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；船舶和航道底边间富余宽度C船种杂货船、集装箱船散货船油船或其它危险品船航速（kn）666666C（m）0.5B0.75B0.75BBB1.5B设计船型航速全部为8kn,C按最大值取B航道设计为双向航道W=2A+B+2C=2*112.9+32.3+2*32.3=322.7米5.回转水域依据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许可借码头或转头墩帮助转头水域1.5L有掩护水域，港作拖轮条件很好，可借岸标定位2.0L无掩护开敞水域，或港作拖轮条件差2.5L受水流影响较大河口港： 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）（1.52.0）L（2.53.0）L设计港口回旋圆直径：取2.0L进行计算：取最大船长223米对于5万吨级散货船=2.0223=446m港口陆域纵深: 中国沿海件杂货码头陆域纵深通常在200m400m之间 所以我取件杂货码头陆域纵深为350m；散货码头纵深依据经验取500m。第三章 防波堤和口门部署一、防波堤防波堤部署形式参考部署计划图（1）外堤平面部署型式：采取岛堤形式：岛堤系筑堤海中，形同海岛，专拦迎面袭来波浪和漂沙。适适用于海岸平直、水深足够、风浪迎面而方向改变范围不大情况，对迎面有暗礁、小岛等能够利用之港址为宜。（2）防波堤口门部署：依据海港总平面设计规范(JTJ 211-99)中相关要求：4.5.3 防波堤部署，可依据自然条件和建设规模采取单堤、双堤或多堤组成形态和防护系统（图9）。设计防波堤时，应对沿岸流及泥沙运动强度进行具体分析 ，避免堤后水域发生严重淤积或冲刷，必需时应经过模拟试验验证。图9 防波堤部署基础形式（a）单堤；（b）双堤；（c）多堤4.5.47防波堤轴线线形，宜采取直线、向海方向平顺凸曲线或折线。当必需部署成向海方向凹曲线时，需要尤其论证。同时，轴线位置应选择地质条件好、水深较浅地方，有条件可利用礁石、浅滩及岛屿等。防波堤接岸点宜利用湾口岬角或海岸突出部位。依据港口计划和部署教材相关要求：口门航道中心线应和强风向和强浪向夹角设置为3035；口门宽度通常为11.5设计船长。通常设两个口门，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总而言之，依据本设计实际情况，确定采取双口门部署形式，并使防波堤口门航道中心线和本设计强风向成约30夹角（见图10）。防波堤部署示意图2.口门宽度依据JTJ211-99海港总平面设计规范有：口门有效宽度B0应为设计船长1.0-1.5倍。取B0=1.5L=1.5*223=334.5米。总结一、码头泊位数1.散货码头考虑到建港期间吞吐量增加，设计散货码头5个，另外增加3个泊位预留用地共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756.5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4.8米；四、仓库、堆场面积1.杂货码头：仓库面积3.67万平方米堆场面积1.41万平方米2.矿石码头堆场面积5.02万平方米3.煤炭码头：堆场面积4.51万平方米五、锚地1.锚地数量本设计中计划设计两个锚地，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 10.65万平方米散货船锚地面积24.42万平方米六、航道1. 航道通航方法航道通航方法采取双向航道方法设计。2.码头前沿水深水深取14.5米。3.航道水深航道水深取15.7米4.航道宽度航道宽度322.7米5.回转水域回转水域取446米七、防波堤防波堤部署形式参考部署计划图八、口门设计口门宽度：334.5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533个（含1个驳船）码头长度(端部)168.5260.5194码头岸线总长820756.5488（散货388米、驳船100米）码头纵深350500500港内锚地水深14.514.514.5港外锚地水深15.8615.8615.86航道水深15.715.715.7航道宽度322.7322.7322.7码头前沿水深14.514.514.5口门宽度334.5334.5334.5仓库面积3.67万堆场面积1.41万5.02万4.51万