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1、 《港口规划与布置》课程设计 计 算 说 明 书 交通学院港航系 二○一三年八月 目 录 1 设计基础资料··························································································3 1.1 港口状况及发展规划··········································································3 1.2 设计船型·················
2、········································································3 1.3 装卸工艺及装卸能力··········································································3 1.4 港处自然条件···················································································3 1.5 施工能力····························
3、·····························································3 1.6 主要投资项目单价·············································································4 1.7 其他经济参数假设·············································································4 2 港口规模············································
4、····················································5 2.1 件杂货码头最优泊位数······································································6 2.2 散货码头最优泊位数·········································································6 2.3 泊位年通过能力验算························································
5、·················6 3 港口总体布置··························································································8 3.1 港口水域布置···················································································8 3.1.1 码头布置·········································································
6、··········8 3.1.1.1 码头顶高程········································································8 3.1.1.2 码头前沿水深（底高程）······················································8 3.1.1.3 港池宽度···········································································9 3.1.1.4 航道水深（底高程）和宽度·············
7、······································9 3.1.1.5 回旋水域···········································································9 3.1.1.6 泊位长度·········································································10 3.1.1.7 码头长度····································································
8、·····10 3.1.2 防波堤布置··············································································10 3.2 港口陆域布置·················································································11 3.2.1 件杂货码头··············································································11 3.2.2 散货码头
9、·················································································12 4 工程投资经济分析···················································································13 4.1 工程量计算····················································································13 4.2 投资估算及投资时间表·······
10、······························································14 4.3 经济效益分析·················································································14 5 方案评价及总结······················································································16 1 设计基础资料 一、港口状况及发展规划 该港于1999年开工建设，并于当年
11、建成两个泊位，于2000年投产使用，当时吞吐量60万吨。投产初期吞吐量增长较快，为适应增长的吞吐量，于2003年、2004年各建成一个泊位，到2005年港口吞吐量达到150万吨，2009年又增建一个泊位，到2010年吞吐量已达160万吨，预计（条件A）2015年吞吐量可达到240万吨，2020年达到360万吨，到2025年可达到450万吨，以上所说吞吐量均为件杂货。根据需要，规划2025年以后每年有300万吨煤炭从该港出口。 二、设计船型 该港的代表船型为： 远洋杂货船为1.5万吨级，尺度为161.9×21.5×13×9.2m；远洋散货船为3万吨级，尺度为190×26×14.6×10.8
12、m。 两种船在港一天所需费用均为Cs=7.2万元/艘·日。 三、装卸工艺及装卸能力 件杂货的装卸采用门机加流动机械到库场的工艺流程，装卸能力R=1800吨/泊·日，件杂货船舶在该港的平均装卸量为G=8000吨/艘，Cb=3.2万元/泊·日。 煤炭装船规划采用装船机，堆场采用斗轮式堆取料两用机，中间用皮带机输送。装船能力R=7500吨/泊·日，运煤船在该港的平均装船量为G=3.0万吨/艘，Cb=2.4万元/泊·日。 四、建港处自然条件 1 地形地质 建港处陆地宽广、平坦，有足够的场地面积供布置库场及后方设施使用。陆域平均标高+3米左右，附有1：5000地形图一张。 建港区为沙质海
13、岸，海底沙砾粒径0.5毫米左右，泥沙运动弱。趋于平衡，无严重的淤积和冲刷。 2 水文气象 建港处的风浪资料的分析结果见附图的风玫瑰图和波浪玫瑰图。该海区为不规则半日潮，据分析设计高水位+1.76米，设计低水位-0.15米。海流方向多为ES向，流速小于1节。该地区少雨少雾，据统计年最多降雨天数134天，其中雷雨天数28天，每次持续时间多在0.5~1.5小时。在冬季该地区常有封冻现象，但不影响航行和港口作用。 五、施工能力 港口设有专业施工队，最大施工能力每年可完成3个泊位和300米长的防波堤的工程量。 六、主要投资项目单价 1. 万吨级码头岸线15万元/米； 2. 库场：仓库142
14、0元/米2，堆场520元/米2；件杂货泊位仓库与堆场各占库场总面积的50%； 3. 机械设备3200万元/泊位； 4. 防波堤 0米以上：3.16万元/米 0～-2米：6.08万元/米 -2～-6米：28.6万元/米 -6～-10米：42.24万元/米 -10米以下60.8万元/米 5. 基建挖泥40元/方 6. 基建填土60元/方 7. 围堰 0米以上：1.60万元/米 0～-2米：2.96万元/米 -2～-6米：6.48万元/米 -6～-10米：11.28万元/米 8. 征地动迁 港内18万元/市亩，港外10万元/市亩；（1市亩=10000平方米） 9.
15、港内铁路4000元/米，可按200万元泊位估算造价 10. 港外道路及公共设施综合投资1500万元 11. 港内道路综合投资500万元/泊位 12. 水电供应和通讯综合投资420万元 13. 生活办公设施投资1800万元/泊位 14. 每泊位分摊的港作船费用440万元 15. 间接费按直接投资费用的35%计算 七、其它经济参数假设 1. 盈利 扣除营运费后港口每吞吐一吨货物的盈利为：件杂货88.0元/吨，煤炭为66.0元/吨。 2. 税收与还款 港口企业收税5%。港口净盈利的70%用于还款，30%用于职工福利和基金。 3. 现金年利率i=8%，港口一切设施均假设使用到2
16、055年为止，且不计残值。 2港口规模 2015年 2020年 2025年 货种 件杂货 件杂货 件杂货 煤炭 Q 240万吨 360万吨 450万吨 300万吨 R 1800吨/日·泊位 7500吨/日·泊位 G 8000吨/艘 30000吨/艘 Cb 3.2万元/泊·日 2.4万元/泊·日 Cs 7.2万元/艘·日 2.1 件杂货码头最优泊位数 2.11 2015 最优泊位数计算： λ=Q/NG=2400000/3558000=0.845艘日 1μ=Tb=GR=80001800=4.44日艘
17、 a=λμ=3.756 ρ=as 假设S=5、6、7，计算结果列于下。从表中数据可以看出最优泊位数为6。 S ρ Tw nw.s ns ns-ns+1 5 0.75 1.760 1.487 5.243 1.093 0.270 6 0.63 0.467 0.394 4.150 7 0.54 0.147 0.124 3.880 n5-n6>cbcs>n6-n7 1.093>0.444>0.270 2.12 2020 最优泊位数计算: λ=Q/NG=36000003558000=1.268艘日
18、 1μ=Tb=GR=80001800=4.44日艘 a=λμ=5.634 假设S=7、8、9，计算结果列于下。从表中数据可以看出最优泊位数为8。 S ρ Tw nw.s ns ns-ns+1 7 0.81 1.693 2.146 7.780 1.510 0.383 8 0.70 0.502 0.637 6.270 9 0.63 0.200 0.254 5.887 n7-n8>cbcs>n8-n9 1.510>0.444>0.383 2.13 2025最优泊位数计算: λ=Q/NG=4500000/355
19、8000=1.585艘日 1μ=Tb=GR=80001800=4.44日艘 a=λμ=7.042 假设S=9、10、11，计算结果列于下。从表中数据可以看出最优泊位数为10。 S ρ Tw nw.s ns ns-ns+1 9 0.78 0.876 1.387 8.430 0.866 0.296 10 0.70 0.329 0.521 7.563 11 0.64 0.142 0.225 7.268 n9-n10>cbcs>n10-n11 0.866>0.444>0.296 2.2 散货码头最优泊位数 λ=Q/N
20、G=3000000/35530000=0.282艘日 1μ=Tb=GR=300007500=4日艘 a=λμ=1.127 假设S=2、3、4，计算结果列于下。从表中数据可以看出最优泊位数为3。 S ρ Tw nw.s ns ns-ns+1 2 0.56 1.828 0.515 1.642 0.439 0.064 3 0.38 0.268 0.075 1.202 4 0.28 0.040 0.011 1.138 n1-n2>cbcs>n2-n3 0.439>0.333>0.064 2.3 泊位年通过能力验算 一个泊
21、位的年通过能力根据规范5.8.2可用下式计算 对于件杂货码头设计通过能力，T=365天，G=8000吨/艘，tf=1.5h，td=24h，t=3h。 2015年，新增吞吐量80万吨，应新增1个泊位，设3台门机，取p=210t/h, tz=Gp=8000/210=38.1h 则1个泊位的通过能力， 满足要求。 2020年，新增吞吐量120万吨，新增2个泊位，设4台门机，取p=280t/h， tz=Gp=8000/280=28.57h 满足要求。 2025年，新
22、增吞吐量90万吨，新增2个泊位，3台门机，取p=210t/h， tz=Gp=8000/210=38.1h 满足要求。 对于散货码头设计通过能力，T=365天，G=3.0万吨/艘，tf=1.5h，td=24h，t=3h，p=1500t/h。 tz=Gp=30000/1500=20h 满足要求。 3 港口总体布置 3.1 港口水域布置 3.11 码头布置 3.111 码头顶高程 据《海港总平面设计规范》（以下简称规范）4.3.3有掩护基本标准： 码头顶高程=设计高水位+超高=1.76+1~1.5=2.76~3.26m 考
23、虑到陆域平均标高为+3m左右，取码头顶高程为3m。 3.112 码头前沿水深（底高程） 据规范4.3.5条： 码头前沿水深：D=T+Z1+Z2+Z3+Z4 Z2=KH4%-Z1 式中 T——设计船型满载吃水，取9.2m； Z1——龙骨下最小富余深度，查表4.3.5取0.3m； Z2——波浪富余深度，计算结果为负值时，取为0,； K——系数，顺浪取0.3，横浪取0.5； H4%——码头前允许停泊的波高，波列累计频率为4%的波高，取1m； Z3——船舶因配载不均而增加的船尾吃水，杂货船可不计，散货船取0.15m； Z4——备淤富余深度，取0.4m； 件杂货码头：T=
24、9.2m，Z1=0.3m， Z3=0，Z4=0.4m； 根据波浪玫瑰图知常浪向为东南向，为顺浪， Z2=KH4%-Z1=0.3×1-0.3=0 D=9.2+0.3+0+0+0.4=9.9m 码头底高程：-0.15-9.9= -10.05m，取值-10.1m 煤码头：T=10.8m，Z1=0.3m，Z2=0，Z3=0.15m，Z4=0.4m； D=10.8+0.3+0+0.15+0.4=11.65m 码头底高程：-0.15-11.65= -11.8m 3.113 港池宽度 突堤式码头，据规范4.2.8 突堤式码头两侧均有泊位且沿港池方向布置2个以上泊位时，港池宽度B不小
25、于1.5倍设计船长； 另外据规范4.2.4码头前沿停泊水域宽度取两倍设计船宽2B： 件杂货：1.5L=1.5×161.9=242.85m，取值243m 2B=2×21.5=43m； 煤炭：1.5L=1.5×190=285.00m，取值285m 2B=2×26=52m； 3.114 航道水深（底高程）和宽度 据规范4.8.8 航道通航水深：D0=T +Z0+Z1+Z2+Z3 件杂货码头：取H4%=1.0m，T =9.2m，Z0=0.2m，Z1=0.4m， Z2=1.0×0.42=0.42m，Z3=0； D件=D0件+Z4=10.22+0.4=10.62m 航道底高程：
26、0.15-10.62=-10.77m，取值-11m 煤炭码头：T =10.8m，Z0=0.25m，Z1=0.4m，Z2=0.42m，Z3=0.15m； D0煤=10.8+0.2+0.4+0.42+0.15=11.97m D煤=D0煤+Z4=11.97+0.4=12.37m 航道底高程：-0.15-12.37=-12.52cm，取值-12.6m 据规范4.8.7 航道宽度 ，单向航道，取横流0＜V≤0.25， A=nLsinγ+B=1.81×161.9×sin3。+21.5=54.25m W=A+2C=54.25+2×0.5×21.5=75.75m，取值76m 20
27、25年预留： A=nLsinγ+B=1.81×190×sin3。+26=65.06m W=A+2C=65.06+2×0.75×26=104.05m，取值105m 3.115 回旋水域 据规范4.2.3知： 2.0L=2×161.9=323.8m，取值324m 2025年预留： 2.0L=2×190=380m 3.116 泊位尺度 根据规范4.3.6知： 件杂货码头：设计船长L=161.9m，富裕长度d=19m； 煤码头：设计船长L=190.0m，富裕长度d=19m 3.117 码头长度 根据规范4.8.1知：直立式岸壁折角处的泊位长度应按下式确定
28、 Lb=ξL+d2 2015年：1个泊位, Lb=161.9+19=180.9 取值181m 2020年：2个泊位，θ=90°时，ξ=1.25， Lb=2×1.25×161.9+2×19=442.75m， 取值2×225=450m 2025年：2个泊位，θ=60°时，ξ=1.45，θ=90°时，ξ=1.25， Lb=1.45×161.9+19+1.25×161.9+19=253.755+221.375m 取值255m+225m=410m 煤码头：3个泊位 ，θ=90°时，ξ=1.25，，θ=60°时，ξ=1.45， Lb=1.45×190+1.25×190+19+1.
29、25×190+19=532m+256.5m 取值532+257m 预留4个泊位， Lb=4×161.9+19=723.6m 取值724m 3.12 防波堤布置 防波堤布置如设计图所示。 泊稳验算： 港外波高H=3m，波长L=60m。 采用斜坡式防波堤,根据海港水文规范，验算两个最不利点， B r L α B/L (r/L)^0.5 Kd HE 验算点1 35.21 580.53 60 16 0.59 3.11 0.28 0.84 验算点2 35.21 446 60 5 0.59 2.73 0.3
30、1 0.93 HE<1.0m，满足泊稳条件。 3.2 港口陆域布置 3.21 件杂货码头 规范5.8.9.1 E=QhKBKKrTykaK KBK=HmaxH 规范5.8.10 A=EqKk E=Qh KBK=1.3 Kr=100% Tyk=355 tdc=7 2015年新增1个泊位，吞吐量增加80万吨 Qh仓库=Qh堆场=80万t2=40万t E仓库=E堆场=40×104×1.3×100%355×1.0×7=10253.52t 堆场： 综合货种，取 q=1.8t/m2 Kk=75% A堆场=E堆场qKk=
31、10253.521.8×75%=7595m2 取 7650m2 仓库： 综合货种，取 q=0.9t/m2 Kk=70% A仓库=E仓库qKk=10253.520.9×70%=16275m2 取 16500m2 对于每一个泊位： A仓库=16500 m2 A堆场=7650m2 建立堆场尺寸：170m×45m;仓库尺寸250m×66m 2020年新增2泊位，吞吐量增加120万吨 Qh仓库=Qh堆场=120万t2=60万t E仓库=E堆场=60×104×1.3×100%355×1.0×7=15380t 堆场： 综合货种，取 q=1.8t/m2 Kk=75% A堆场=
32、E堆场qKk=153801.8×75%=11393m2 取 11700m2 仓库： 综合货种，取 q=0.9t/m2 Kk=70% A仓库=E仓库qKk=153800.9×70%=24413m2 取 24500m2 对于每一个泊位： A仓库=12250 m2 A堆场=5850m2 建立堆场尺寸：130m×45m×2 仓库尺寸： 230m×38m+60m×60m+180m×69m 2025年新增2个泊位，吞吐量增加90万吨 Qh仓库=Qh堆场=90万t2=45万t E仓库=E堆场=45×104×1.3×100%355×1.0×7=11535t 堆场： 综合货种，取
33、q=1.8t/m2 Kk=75% A堆场=E堆场qKk=115351.8×75%=8545m2 取 8600m2 仓库： 综合货种，取 q=0.9t/m2 Kk=70% A仓库=E仓库qKk=115350.9×70%=18310m2 取 18720m2 对于每一个泊位： A仓库= 9360m2 A堆场=4300m2 建立堆场尺寸：172m×25m×2 仓库尺寸：120m×78m×2 3.22 散货码头 2025年新增3个泊位，吞吐量增加300万吨，取tdc=10d，αk=0.8， Qh=300万t E=300×104×1.3×100%355×0.8×
34、10=137324t 堆场： 取 q=7.5t/m2 Kk=75% A堆场=E堆场qKk=1373247.5×75%=24414m2 每个泊位的堆场面积： A堆场=8138 m2，取A堆场=8320m2 建立堆场尺寸：160m×52m×3 4 工程投资经济分析 4.1 工程量分期计算 图1 挖填土方示意图 运用matlab结合Excel可绘制该挖填量示意图，正数部分代表填土部分，深色部分代表挖土部分，由此可以看出整个港区的挖填状况。 表1 工程投资表 工程项目 单位 2014年 2019年 2023年 2024年 总量 单价
35、总投资量(万元） 基建回填 m3 1285605 354600 669330 1473570 3783105 60元/方 22698.63 基建挖泥 m3 696960 495900 290745 887850 2371455 40元/方 9485.82 码头工程 m 178 450 410 789 1827 15万元/米 27405 港内铁路 泊 1 2 2 3 8 200万元/泊位 1600 仓库 m2 16500 24500 18760 0 59760 1420元/米2 8485.92 堆场 m
36、2 7650 11700 8600 24414 52364 520元/米2 2722.928 机械设备 泊 1 2 2 3 8 3200万元/泊位 25600 围堰 0米以上 m 456 250 156 604 1466 1.60万元/米 2345.6 0～-2米 262 341 104 543 1250 2.96万元/米 3700 -2～-6米 303 0 366 507 1176 6.48万元/米 7620.48 -6～-10米 92 0 0 0 92 11.28万元/米
37、1037.76 港内道路 泊 1 2 2 3 8 500万元/泊位 4000 港作船费用 泊 1 2 2 3 8 440万元/泊位 3520 生活办公设施 泊 1 2 2 3 8 1800万元/泊位 14400 征地动迁 市亩(泊) 1 2 2 3 8 18万元/市亩 29.36 水电供应和通讯 泊 1 2 2 3 8 420万元 420 港外道路及公共设施 泊 1 2 2 3 8 1500万元 1500 防波堤 0米以上 米 0 0 0 0 0 3.16万元/米 0
38、 0～-2米 0 0 0 0 0 6.08万元/米 0 -2~-6米 185.72 0 0 235.66 421.38 28.6万元/米 12051.468 -6~-10米 44.28 0 234.34 0 278.62 42.24万元/米 11768.909 -10米以下 0 0 0 0 0 60.8万元/米 0 直接费用 万元 29805.26 29125.3 40035.062 57247.27 156213 间接费用 万元 10431.84 10193.86 14012.272 200
39、36.55 54674.5 35%直接费用 总费用 万元 40237.1 39319.16 54047.333 77283.82 210887 4.2 投资现值估算 投资序列表计算： 投资现值=D1+8%j 表2 投资序列表 年份 2014 2019 2023 2024 现金年利率i 8% 8% 8% 8% 代号j 0 5 9 10 投资 40237.10 39319.16 54047.33 77283.82 投资现值 40237.10 26759.96 27037.12 35797
40、36 4.3 经济效益分析 4.31 营运费用： 表3 船舶在港发生的总费用 货种 年份 S λ Tb α ρ Tw/Tb Tw nws cs Cs 件杂货 2015 6 0.845 4.44 3.756 0.626 0.105 0.467 0.394 7.2 1008.00 2016 6 0.845 4.44 3.756 0.626 0.105 0.467 0.394 7.2 1008.00 2017 6 0.845 4.44 3.756
41、 0.626 0.105 0.467 0.394 7.2 1008.00 2018 6 0.845 4.44 3.756 0.626 0.105 0.467 0.394 7.2 1008.00 2019 6 0.845 4.44 3.756 0.626 0.105 0.467 0.394 7.2 1008.00 件杂货 2020 8 1.268 4.44 5.634 0.704 0.113 0.502 0.637 7.2 1627.20
42、2021 8 1.268 4.44 5.634 0.704 0.113 0.502 0.637 7.2 1627.20 2022 8 1.268 4.44 5.634 0.704 0.113 0.502 0.637 7.2 1627.20 2023 8 1.268 4.44 5.634 0.704 0.113 0.502 0.637 7.2 1627.20 2024 8 1.268 4.44 5.634 0.704 0.113 0.50
43、2 0.637 7.2 1627.20 件杂货 2025 10 1.585 4.44 7.042 0.704 0.074 0.329 0.521 7.2 1332.00 干散货 2025 3 0.282 4.44 1.127 0.376 0.067 0.268 0.075 7.2 192.96 年份 年份号 投资 年收益 待泊费 纯盈利 还款额 交税 港口净盈利 还款现值 欠款现值 万元 万元 万元 ②-③ ④×70% ④×5% ④-⑤-⑥ ①
44、 ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ 2014 0 40237.10 40237.10 2015 1 7040 1008 6032 4222.4 301.60 1508 3909.63 36327.47 2016 2 7040 1008 6032 4222.4 301.60 1508 3620.03 32707.44 2017 3 7040 1008 6032 4222.4 301.60 1508 3351.88 29355.57
45、 2018 4 7040 1008 6032 4222.4 301.60 1508 3103.59 26251.98 2019 5 39319.16 7040 1008 6032 4222.4 301.60 1508 2873.69 50138.24 2020 6 17600 1627 15972.8 11180.96 798.64 3993.2 7045.90 43092.34 2021 7 17600 1627 15972.8 11180.96 798.64 3993.2
46、 6523.98 36568.35 2022 8 17600 1627 15972.8 11180.96 798.64 3993.2 6040.72 30527.63 2023 9 54047.33 17600 1627 15972.8 11180.96 798.64 3993.2 5593.26 51971.49 2024 10 77283.82 25520 1627 15972.8 11180.96 798.64 3993.2 7746.89 80021.96 2025 11 453
47、20 1525 43795 30656.53 2189.75 10948.8 13148.06 66873.90 2026 12 45320 1525 43795 30656.53 2189.75 10948.8 12174.13 54699.77 2027 13 45320 1525 43795 30656.53 2189.75 10948.8 11272.34 43427.43 2028 14 45320 1525 43795 30656.53 2189.75 10948.8 1
48、0437.35 32990.07 2029 15 45320 1525 43795 30656.53 2189.75 10948.8 9664.22 23325.86 2030 16 45320 1525 43795 30656.53 2189.75 10948.8 8948.35 14377.51 2031 17 45320 1525 43795 30656.53 2189.75 10948.8 8285.51 6092.00 2032 18 45320 1525 43795
49、 24343.75 2189.75 10948.8 6092.00 2033 19 45320 1525 43795 0 2189.75 10948.8 2034 20 45320 1525 43795 0 2189.75 10948.8 0 0 2035 21 45320 1525 43795 0 2189.75 10948.8 0 0 2036 22 45320 1525 43795 0 2189.75 10948.8 0 0 2037 23
50、 45320 1525 43795 0 2189.75 10948.8 0 0 2038 24 45320 1525 43795 0 2189.75 10948.8 0 0 2039 25 45320 1525 43795 0 2189.75 10948.8 0 0 2040 26 45320 1525 43795 0 2189.75 10948.8 0 0 2041 27 45320 1525 43795 0 2189.75 10948.8 0 0
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