港口规划调查及分析.ppt

,第二章 港口规划调查与分析,2.1,经济社会条件调查,2.2,自然条件调查与分析,2.3,港口吞吐量预测,2.4,船舶及船型预测,港口腹地,有货物（或旅客）要经某港运输的地区叫该港的腹地。,2.1,经济社会条件调查,货源地,A,和使用地,B,都是港口,P,、,Q,的腹地,广义地说：,A,是后方腹地，,B,是前方腹地。,A,地区,P,港,Q,港,B,地区,通常讲的港口腹地指,后方腹地,。港口与港口之间有着息息相关的协作关系，在某一港装船的货物必须经另一港口卸下，因此在港口规划中研究它端条件,前方腹地,与研究后方腹地具有同样的重要性，以便掌握可能的发展趋势。,第二章,港口规划调查与分析,社会经济调查,直接腹地：直接为港口所在地服务，货物不中转。如：青岛有货运到上海使用，青岛即为上海港的直接腹地。,中转腹地：指货物的中转联运腹地。如：长江流域好多地区的货物运至上海港转海运至大连等地，长江流域的这些地区均为上海港的中转腹地。,通过腹地：在港内不装卸，只进行编组，然后运走。如：某小地区,A,（或小港口）的货运到甲港进行船舶编组，然后运走，则,A,区为甲港的通过腹地。,按运输的性质，腹地可分为三大类：,第二章,港口规划调查与分析,社会经济调查,有的地区由多个港口服务，这些地区又称为重叠腹地。,腹地范围确定 腹地越宽广，经济越发达，货源就越充足，港口的生命力也就越强。因此腹地的扩大与缩小是港口营运的核心问题，任何一个港口都设法扩大其经济腹地,争夺货源。规划中按,“,移位,”,代价最小的原则划分腹地,第二章,港口规划调查与分析,社会经济调查,港口要吸引货流、扩大腹地，必须具备下列条件：地理位置优越，距经济发达地区的距离近，集疏运条件好；自然条件好：如港口水深大、水域平稳等；运输成本低，交通条件好，运输时间短；装卸成本低，车船周转快；服务水平高：对货物的安全以及服务态度等。,第二章,港口规划调查与分析,社会经济调查,社会经济调查,港口、城市调查,客货方面：流量、流向，各种运输方式的价格、时间,港口方面：现状、能力、效益、瓶颈,企业方面：产值、原材料、产品,经济方面：发展速度、发展规划,相关设施调查,土地利用可能性、地价,陆上交通的通过能力及扩展可能性,水电供应能力,与港口有密切关系的重点建设项目规划，运输网规划等,第二章,港口规划调查与分析,社会经济调查,水域调查,近海渔业情况,海滨旅游业的现状与发展规划,港口的航道情况,水下、水上施工的可能性,其它社会调查,沿海、沿江工矿企业的现状和发展规划以及彼此之间的干扰情况,与港口发展有利害关系的部门和企业的现状和发展规划，如：运输公司、外贸公司、主要货主等,第二章,港口规划调查与分析,社会经济调查,2.2,自然条件调查与分析,自然条件调查,地形、地质,地形图,土壤类别：物理力学指标,岸线的冲淤情况：河道演变、稳定性,地震情况,气象,风：强风向、常风向、台风,风玫瑰图,雨：季、量、暴雨,雾：雾日、发生时间、持续时间、强度,冰：封冻时间、范围，解冻时间，冰块大小和厚度,第二章,港口规划调查与分析,自然条件调查与分析,海象,潮：潮型、高低潮发生时间、涨落潮持续时间,流：海流、潮流，大小、方向、夹带泥沙情况,浪：强、常浪大小、方向，破碎情况、夹带泥沙情况,波浪玫瑰图,增减水：发生情况、强度,泥沙：运动情况,河流,流速、流量：季节性变化,流态：涡流、旋流,潮区界、潮流界,环境条件调查,水质；绿化；海岸侵蚀；污染源；工程建筑物对环境的影响,第二章,港口规划调查与分析,自然条件调查与分析,自然条件对港口的影响,地形、地质、地震条件,平面布置：水深、地坪，地物的利用,建筑物结构型式,气象条件,风,对港口有直接影响也有间接影响直接影响：风荷载（直接吹到建筑物上和船物上）间接影响：风作用到船上传给码头建筑物 风作用在水面上形成浪、吹流，增水等,风对平面布置的影响：环境、航道、口门,风对港口作业的影响：波稳条件、作业天数,风对船舶产生作用力：避免船舶受强横风作用,第二章,港口规划调查与分析,自然条件调查与分析,雨,影响港口建设的施工,影响港口陆域的排水系统（暴雨）,影响港口营运的作业天数,雾,影响航行；影响装卸作业,冰,影响港口作业：严重的使码头不能使用,影响建筑物强度：有些码头建筑物受冰荷载控制，封冻产生挤压力，解冻冰块产生撞击力。,影响建筑物的耐久性：冻,融交替,注意：,1),平面布置中口门的方向和位置，防止流冰堵塞口门。,2),建港前不封冻的水域，建港后可能封冻。,第二章,港口规划调查与分析,自然条件调查与分析,海象条件,潮汐,影响码头、港池、航道等高程和泥沙运动,潮位取值：,设计高潮位：取高潮累积频率,10%,或历时累积频率,1%,的潮位,设计低潮位：取低潮累积频率,90%,或历时累积频率,98%,的潮位,基准面：在用潮位资料时必须注意其基准面是否与当地基准面一致，不一致时要做换算。在我国基准面用得较乱，特别要注意。,增减水，对水位的影响是严重的，因为,特大增水与高潮同步，特大减水与低潮同步,第二章,港口规划调查与分析,自然条件调查与分析,波浪,影响港口平面布置：航道、防波堤轴线，口门方位,影响建筑物强度,影响港池水域稳定，减少码头工作天,影响泥砂运动,注意：,设计波要素的取值,近岸波要素变化,波浪折射,港内波高变化,绕射,第二章,港口规划调查与分析,自然条件调查与分析,海流,海流是由不同原因所产生的各类流的合成流。,潮流,涨落潮引起,吹流,流动空气与水界面摩擦引起的水体流动。,波浪流,波浪在岸边破碎引起。,海流主要影响船的航行和泥砂运动。,船速为,4,节的船受,2,节横流时，每前进一个船长就会产生,1,1.3,倍船长的偏位,对航行影响非常严重，海流在水底不易发现，所以：,海流对航行的影响比风的影响更具危险性,第二章,港口规划调查与分析,自然条件调查与分析,海岸泥沙运动,海岸泥沙运动主要由波浪和海流引起，它既可能产生港口淤积也可能产生冲刷，对某些港口而言可能是最严重的问题，在港口规划与平面布置中对泥沙运动应进细致的调查与研究。,泥,沙,的主要来源和运动方向；,泥,沙,的运动形态、输,沙,量；,港口设施本身的冲淤情况及周围区域的冲淤变化；,泥,沙,在波浪作用下的移动临界水深。,第二章,港口规划调查与分析,自然条件调查与分析,河口条件,潮流界,在涨潮时，海水倒灌至河内，理论上存在潮流,V,1,与河水下泄流速,V,2,相抵消（,V,1,V,2,）的截面,潮区界,在潮流界以上虽然潮流不再向上流动，但河水被阻，有壅高现象，潮波继续向上传播，但潮差越来越小，当潮波消失后水位不再受潮汐影响,自潮区界至入海口的河段可分为三段：,感潮河段,以河流水文情势为主，但受到潮汐的影响。,制约河段,河流，潮流相互制约，河床演变其极复杂。,滨海河段,海洋水文情势为主，受到河流的影响。,第二章,港口规划调查与分析,自然条件调查与分析,河口由于受到河流和潮流的共同影响，它有以下特点：是河流搬运泥沙的最终归宿点潮流界附近河段是淤积最严重的河段（,V,0,）大多河口存在拦门沙洲 由于河口条件的复杂性，目前从理论上提出切合实际的工程措施是困难的，只能以理论为指导，凭实际经验采取一些措施来改善河口条件。,第二章,港口规划调查与分析,自然条件调查与分析,河流、河道条件,水流,影响港址选择：流速、流向、流态,影响船舶航行：逆水、顺水,影响岸线稳定：冲刷、淤积,河道演变,主要影响港址选择和港口使用，港口应建在稳定河段，避开冲淤严重、多变河段。,第二章,港口规划调查与分析,自然条件调查与分析,第二章,港口规划调查与分析,吞吐量预测,2.3,港口吞吐量预测,货种,为了装卸、运输、贮存的方便，装货物分样别类，在国际上统计货类时，,大分类分为,9,类，中分类为,17,类，细分类,56,种，我国大分类为,17+1,类。,装卸,件杂货、干散货、液体货,件杂货：凡是需要计件点数的成件运输、保管的货物，不论包装形式如何，也不论有无包装，均称为件杂货。,袋装：面粉、水泥、化肥等,捆装：棉花，草席，生皮等,箱装：纸箱，木箱，铁箱（集装箱）,装贵重物品,桶坛装：易燃、易爆等危险品,无包装：钢材，木材，车辆和机械等,第二章,港口规划调查与分析,吞吐量预测,目前集装箱发展迅速，已单独进行装卸与运输，有专门的装卸设备，专门的集装箱船和集装箱码头，适合于集装箱装箱的货种很多，分三类：,最佳装箱货：易损、易盗的贵重物品，在,56,种货物中占,32,种，如：烟、酒、药品（纺织品、电器、塑料制品等）,适合装箱货：一般的粗杂货，如电气电料，袋装面粉，,生皮等。,勉强可装货：一般原料和贵重的袋装货，如生铁，原木，大米，饲料等。,第二章,港口规划调查与分析,吞吐量预测,干散货：一般指散装的大宗货物，如粮、煤、矿石等。,这类货物具有：,运量大；,不能相互混杂；,有的带污染性等特点。,一般要有专业化码头进行装卸。,第二章,港口规划调查与分析,吞吐量预测,液体货：石油，石油产品，植物油，液化气等，以原油和成品油为主，属易燃液体，按闪点划分其危险级别。闪点,液体挥发性的气体和空气的混合物在正常大气压力下遇到火星能闪起火花，但液体本身尚未燃烧的最低温度。一级,28,如，汽油 二级,28,45,如，煤油 三级,45,如，柴油,第二章,港口规划调查与分析,吞吐量预测,港口吞吐量与通过能力,一年间经由水运输出、输入港区并经过装卸作业的货物总量称为港口吞吐量，以自然吨计。,注意：,强调水运：进行船舶的装卸，才能计入吞吐量 输入输出要迭加,每,1,吨货物：水,水 联运 计,2,吨吞吐量 水,陆 联运 计,1,吨吞吐量,第二章,港口规划调查与分析,吞吐量预测,港口通过能力：一年间在既定的技术装备条件下，按合理的操作过程、先进的装卸工艺和生产组织所允许通过港口的货物量。,港口吞吐量和通过能力都是衡量港口营运的主要指标，也是反映港口规模的指标，值得注意的是：,吞吐量是实际发生的量，通过能力是理论上的最大货物量，实际上达不到。,但有的港口往往出现吞吐量超过通过能力的现象（主要是超负荷运行的结果）,第二章,港口规划调查与分析,吞吐量预测,吞吐量统计与调查,调查主要是以,“,过去,”,为主，其目的是从过去的发展情况预测未来的发展情况。调查内容：,历年货物的种类、流向和流量，一般是分航线、分货种、分季节地进行统计调查。,港口腹地内经济发展状况，如工农业总产值，外贸额等直接影响港口吞吐量的项目以及历年发展情况，找出这些项目与历年吞吐量的相关关系。,各大货主需经港口转运的货种、运量和流向，以,及,运输能力、价格、时间等方面的资料，运输部门能够满足的货运量要求。,第二章,港口规划调查与分析,吞吐量预测,第二章,港口规划调查与分析,吞吐量预测,吞吐量预测,一般的预测思路和步骤：,收集有关数据资料；,社会经济发展水平预测；,区域内客、货总运输量预测（进、出）；,运输方式分担预测（公、铁、水、空、管）；,港口客、货吞吐量预测。,第二章,港口规划调查与分析,吞吐量预测,预测方法很多，通常可分为经验法、函数法和概率法,经验法,凭以往的经验确定将来的运量，包括许多种方法。,经验系数法：增长系数、扩大系数等。,趋势目估法：将历史运量与时间的关系点到图上，据点的分布情况判断其变化趋势，顺延趋势线、预测将来。,第二章,港口规划调查与分析,吞吐量预测,第二章,港口规划调查与分析,吞吐量预测,类比法：找出与预测港条件相似，且有较长历史的港口作为类比模型，与预测港进行全面、深入比较，然后作出预测结论。,特尔裴专家判断法：选择对预测问题的专家若干名，征集预测结果，将结果分析整理作为参考资料再发给每个专家，供他们进一步分析判断，提出新的意见，如此重复几次，使各专家的意见趋于一致，从而得到比较可靠的预测结果。,函数法,选取与预测量,y,有直接或间接关系的量作为自变量,x,，根据历史上,x,与,y,的关系建立函数表达式进行预测。,第二章,港口规划调查与分析,吞吐量预测,自变量,x,可以是时间、社会经济参数（国民生产总值、,对外贸易额等）等等。自变量的个数可以是一个，也可以是,多个。函数,f,的形式根据历史上的,x,与,y,的关系确定，如线,性函数、指数函数等。,概率分析法,吞吐量的发展受众多因素的影响、制约，具有较大的不确,定性，可以把达到某一数值视为随机事件，用概率来描述。,概率分析法实际上是主观概率法，也可归于经验法一类，预,测者根据自己的经验及所收集到的资料进行分析，对将要发生的,预测值进行概率推断，然后根据概率计算的原则推求预测值。,第二章,港口规划调查与分析,吞吐量预测,该方法人为因素对预测结果影响很大，最好请多个专家分别,对预测值做出概率推断，预测者再进行综合分析得出主观概率，,据此进行预测。例如某港的专家调查结果如下：,第二章,港口规划调查与分析,吞吐量预测,第二章,港口规划调查与分析,吞吐量预测,从图上可以看到预测值的概率分布情况，预测者通常取期望值（平均值）作为预测值。,=0.09,30+0.25,35+0.4,40+0.22,45+0.04,50,=39.35,有时不以期望值作为预测值，而是先确定一个概率，从概率,分布图上确定预测值,y,。,例如：取,含义是港口规模按吞吐量,y,=41.9,设计时，可满足需求的保证率为,85%,，仍有,15%,的时段不能满足需求。,第二章,港口规划调查与分析,吞吐量预测,吞吐量预测原则,实事求是，取用的历史数据正确、可靠；,预测方法合理，预测结果可信。,吞吐量预测一般步骤（以函数法为例）,收集有关的历史数据资料；,分析、整理统计资料，审查资料的可靠性；对明显不合理或有疑问的数据进行修正或舍弃。,选择预测方法，建立预测模型,式中：,X,自变量向量；,A,待定常数向量,第二章,港口规划调查与分析,吞吐量预测,例如（线性组合模型）：,其中的常数根据历史数据，用最佳逼近法确定,模型标定。,设,第,i,年因变量的历史值；,与第,j,个自变量对应的第,i,年的自变量值；,以函数表达式计算的第,i,年的数值。,构造函数：,令：,上式是由,m,+1,个方程组成的方程组，其中含有,m,+1,个未知量，联立求解可唯一地确定向量,A,，预测模型随之建立。,第二章,港口规划调查与分析,吞吐量预测,吞吐量是港口设计的基础,是确定港口设施规模的依据,预测工作的关键是：,实事求是、资料可靠、方法合理,第二章,港口规划调查与分析,吞吐量预测,时间序列法,以时间作为自变量，认为事物的发展具有贯性，将来的发展与历史的发展具有相同的规律。,因果分析法,-,相关分析法,认为吞吐量变化是由于某种原因引起的，以这个,“,原因,”,作为自变量建立模型进行预测。,时间序列法预测,以时间作为自变量，是一种常规的、最常用的预测方法,基本思想是：事物的发展具有贯性，将来的发展与历史的,发展具有相同的规律。,平均增长率,第一个历史数据,最后一个历史数据,n,历史数据个数（统计年数）,x,年份序号，对应于基准年的年份序号为,1,。,第二章,港口规划调查与分析,吞吐量预测,直线模型,预测量随着时间按线性规律变化：,系数,a,，,b,根据历史数据由下列方程组确定,自变量,x,可以是年份，也可以是年份的序号。,高次曲线模型,系数 由下列方程组确定,第二章,港口规划调查与分析,吞吐量预测,相关分析法预测,自变量与预测量具有相关关系,例如：可取区域内国民生产总值、工业生产总值、农业生产总值、对外贸易额等与货流密切相关的量作为自变量。,只取一个自变量时称为一元相关分析，方法同时序法的线性模型，多个自变量进行预测时叫多元相关分析，预测模型为：,其中的系数 由下列方程组确定,第二章,港口规划调查与分析,吞吐量预测,吞吐量预测算例,某港口货物运输量及区域内工农业总产值的调查资料如下表所示，预测,2006,年的货物运输量。,吞吐量预测,算例,解：,资料分析与处理,将统计资料绘制成图。,吞吐量预测,算例,时间序列法预测,选用线性模型,系数,a,，,b,根据历史数据由下列方程组确定,一般都用计算机计算，若手算建议列表计算,吞吐量预测,算例,吞吐量预测,算例,自变量取为序号时得方程组：,8,a,+36,b,=2212,36,a,+204,b,=10303,解得：,a,=239.1071,；,b,=8.3095,，预测模型为,y,=239.1071+8.30951,x,y,2006,年,(,x,=14)=355.44(,万吨,),自变量取为年份时得方程组：,8,a,+15972,b,=2212,15972,a,[phone],b,=4416607,解得：,a,=-16313.4643,；,b,=8.3095,，预测模型为,y,=-16313.4643+8.3095,x,y,2006,年,(,x,=2006)=355.39(,万吨,),吞吐量预测,算例,吞吐量预测,算例,相关分析法预测,货物运输量与区域的经济发展密切相关，工农业总产值是反,映经济发展的重要指标，可选为自变量,x,。,从资料分析中可以看到货运量与工农业总产值也具有较好的,线性关系,取用线性模型预测。,方法与时间序列法相同，结果如下：,y,=198.9057,+,0.9969,x,y,2006,年,(,x,=180)=378.34,万吨,取,=0.1,得,:,t,/2,=1.943,，,S,2,=420.484,，,S,14,=41.292,y,2006,年,(,x,=180)=298.11,458.57,万吨,吞吐量预测,算例,作业,1:,吞吐量预测,某港口吞吐量及其腹地工农业总产值的统计资料如下表，预测该港口,2020,年的吞吐量,(,用时间序列法或相关分析法均可，,2020,年规划工农业总产值为,210,亿元,),。,吞吐量预测,作业,2.4,船舶及船型预测,第二章,港口规划调查与分析,船舶及船型预测,船舶是水上运输工具，是港口的主要服务对象,船舶的组成与构造,1,船体：龙骨肋骨、肋板甲板船舱船舷,2,上层建筑,3,推进器,4,船舶设备：舵锚系缆设备起货设备救生设备助航设备,5,辅机,6,其它设施：舱底水排泄系统压载系统 消防系统 生活用水系统等等,船舶的主要尺度,船长，船宽，型深，吃水等两种量测方法：船型尺度：是从船壳板内侧的表面丈量得到的尺度，主要用于船舶性能的计算和研究；实际尺度：是从船体外缘丈量得到的尺度，即全部尺度，用于船舶的制造和运行。,在设计港口水工建物（码头，防波堤，船坞，船闸，桥梁等）和装卸机械时均用实际尺度,全部尺度,第二章,港口规划调查与分析,船舶及船型预测,实际,/,全部尺度：,全长,L,c,：船体首尾两端间的最大水平距离（沿船纵向）全宽,B,c,：船体横向最大水平距离 全高,H,c,：龙骨底面的水平切面至船最高点的垂直距离 吃水,T,：水面线至龙骨底面的垂直高度,通常讲的船舶吃水指满载、夏季吃水线至龙骨底面的垂直距离,连桅高度,h,=,H,C,-,T,这里的,T,为空载吃水，,h,用于设计桥梁净空高度。,第二章,港口规划调查与分析,船舶及船型预测,船舶吨位 船舶的大小与运输能力的标志,1.,容积吨位 以体积折算的吨位，用于船舶登记，又叫登记吨位 折算关系为：,1,吨,=100,尺,3,=2.83m,3,总登记吨位,GT,：船上所有封闭空间的体积折算而得的容积吨位。净登记吨位,NT,：实际作为营业使用的有效舱间的体积所折算的容积吨位，它是计算吨税，停靠船费等各种手续费和税款的依据。,第二章,港口规划调查与分析,船舶及船型预测,2.,重量吨位排水量,DT,：船舶包括载货在内的总重量，以吨计，水的密度为,1,左右，所以,DT,也可以说是船舶排开水体的重量，故称排水量。载重量,DWT,：船舶所能载的货物重量。总载重量：包括货，燃料，滑油，淡水等储备消耗物资净载重量：只包括客，货的重量。船舶的类型和大小不同，各吨位之间的换算关系也不同,第二章,港口规划调查与分析,船舶及船型预测,船舶分类,河船、海船 客船、货船 杂货船、散货船、油船、集装箱船、,第二章,港口规划调查与分析,船舶及船型预测,海洋杂货船：数量多、用途广、船型复杂,吨位：一般,1000,40000,吨级,航速：,12,18,kn,船长：,85,200,m,吃水：,4.3,12.3,m,一般设双层底、多层甲板,第二章,港口规划调查与分析,船舶及船型预测,海洋散货船：吨位大、吃水深、仓口大、单层甲板 小型,2000,70000,吨级，大型,10,万,30,万吨级油船：吨位大、吃水深、装卸效率高 如：,45,万吨，长,380,m,，吃水,24.5,m,集装箱船：干舷高、船体窄、航速快、装卸效率高 航速一般为,18,25,kn,如：,20,万吨级（,175001,吨,200000,吨），,长,399,m,，吃水,16.0,m,，载箱量,15,5011,8,000,TEU,多用途船、半集装箱船：件杂货,-,集装箱,设计船型及其预测 设计船型,是一个设计标准，以吨位表示,第二章,港口规划调查与分析,船舶及船型预测,确定设计船型是件复杂的工作，影响因素比较多：,第二章,港口规划调查与分析,船舶及船型预测,1.,国内外船舶发展趋势；,2.,港口的功能定位和发展目标；,3.,港口区域船舶运输市场状况；,4.,港口实际条件；,5.,第二章学习要点：,1.,港口规划调查的主要内容,2.,有关水文资料的获取方法,3.,自然条件对港口建设和使用的影响,4.,港口货物及其分类,5.,港口吞吐量及其预测方法,6.,船舶及其主要尺度,7.,船型及其预测,第二章,港口规划调查与分析,学习要点,