Конспект лекций Портовые сооружения

12

Глубину воды у причалов определяют по формуле, принимая в ней значения запасов, вычисленные для условий района расположения каждого причала.

При этом скоростной запас не учитывается из-за малой скорости подхода судна к причалу. Волновой запас определяется не оп расчетной высоте волны в данном районе порта, а по допустимой высоте волны, при которой возможно производить перегрузочные операции.

Полученное в результате расчета значение глубины у причалов округляют до ближайшего большего его типового значения, принятого в целях унификации размеров причалов.

Н0 Нтип

Типовые значения глубины у причалов для морских портов следующие: 5; 6.5; 8.25; 9.75; 11.5;

13.0; 15.0; 16.5; 18.0; 20.0; 20.0; 22.0; 24.0; 27.0.

Отметка дна у причалов устанавливается исходя из наинизшего навигационного отсчетного уровня (ННУ) и требуемой глубины перед причалом (Нтип).

дна ННУ Нтип

корд ср.уч 2мкорд max .ур 1м

Все отметки в порту, в том числе и отметки дна у причалов отсчитываются от наинизших уровней моря определенной обеспеченности – так называемых отсчетных уровней. Следует иметь в виду, что ошибка в назначении отсчетного уровня ведет либо к простоям судов из-за невозможности их подхода к причалам, в связи с недостаточностью глубин акватории в непредусмотренные проектом периоды времени, либо к неоправданному увеличению стоимости строительства тех или иных сооружений порта, из-за завышения глубин перед ними.. В связи с этим при проектировании порта установлению отсчетного уровня должно уделяться серьезное внимание.

Обеспеченность отсчетного уровня устанавливается в зависимости от ряда факторов: от судооборота порта, грузоподъемности расчетных судов, стоимости их простоя, стоимости дноуглубительных работ и так далее. В современных условиях, когда стоимость простоя крупнотоннажных морских судов весьма велика, обеспеченность отсчетных уровней оказывается достаточно высокой.

На морях морских и безливных – 98 (1 раз в 650 лет)-99,9% (1 раз в 1000 лет). На водохранилищных портах – 97-99%.

На речных портах – 95-99%.

4. Размеры акватории порта

Размеры акватории порта определяют исходя из условий безопасного входа в порт, маневрирования судов при подходе их к причалам. Удобной и безопасной стоянки у причалов при перегрузочных и других операциях.

Акватория порта должна быть надежно защищена от ветра и волнения с тем, чтобы суда могли безопасно выполнять все необходимые операции и не оказывали нежелательных воздействий на сооружения.

Движение судна в порту может происходить своим ходом или при помощи буксиров.

Обычно при дедвейте D<50.000г – судно двигается своим ходом, при D>50.000т – судно передвигается при помощи буксиров.

Допускаемая скорость судов при входе в порт составляет 2-6 узлов (1-3м/сек).

При входе в порт судно, как правило, должно двигаться прямолинейно и иметь перед собой достаточную акваторию для снижения скорости. Обычно – это расстояние равно (3÷5) Zсудна.

13

Минимальный радиус закругления переходного криволинейного участка траектории судна обычно принимается в пределах

R=(3÷5) Zсудна.

В пределах акватории порта необходимо создать возможность для полного поворота судна на 180˚, для чего в пределах углубленной акватории должен вписываться круг (называемый кривой циркуляции).

Минимальный диаметр разворотного круга принимается при движении своим ходом, равным (3,5÷4) Zсудна. При перемещении судна с буксирами диаметр равен (2÷2,5) Zсудна. Границы площадки, предназначенной для маневрирования, должны

быть расположены на расстоянии не менее 2Всудна (Всудна - ширина судна) от оградительных и других

сооружений.

14

Лекция 3 Проектирование причального фронта

Итак, мы рассмотрели, как определяются глубины в порту и отметку портовой территории. Следующая техническая характеристика – это определение длины причального фронта, но прежде чем перейти к определению ее длины, мне бы хотелось немного рассказать Вам о формах очертания причальной линии.

Начертание причального фронта - в значительной степени зависит от типов судов швартующихся у причалов и соответственно от видов грузов.

Отечественный и зарубежный опыты портостроения показывают, что в настоящее время используется следующее расположение (начертание) береговых причальных линий:

–фронтальное – при котором причалы размещаются вдоль прямых или ломаных линий, следуя один за другим вдоль береговой полосы ил по внутреннему контуру оградительных сооружений;

–ковшовое – с врезкой причального фронта в территорию порта (иногда это расположение называют – бассейновое);

–пирсовое – когда причалы размещены по периметру выдвинутых в акваторию выступов – пирсов, имеющих форму прямоугольника, параллелограмма, трапеции и т.д.;

–ступенчатое, являющееся разновидностью фронтального, при котором причалы расположены по ломаной линии, имеющей форму степеней.

Возможно так же использование смешанных форм начертания причальной линии.

При выборе рационального начертания причального фронта необходимо учитывать: физикогеографические условия, топографические условия (очертание береговой линии, форма рельефа берега

идна), гидрологические факторы (режим волнения, течения, колебания уровня, ледовой режим), геологические факторы (вид и форма залегания грунтов на территории и акватории порта), принятую технологию переработки и хранения грузов, наличия и возможности создания водных и сухопутных подходов к причалу, перспективы развития порта.

Помимо всех перечисленных факторов необходимо еще знать достоинства и недостатки форм начертания причальной линии.

Перечисленные формы причальной линии имеют свои достоинства и недостатки, которые должны учитываться при проектировании.

Фронтальное расположение

Прямолинейное

1 – прикордонные ЖД пути 2 – склады

3 – тыловые ЖД пути

Преимущества:

а) более простая по форме акватория, не стесняемая выступающими частями причального фронта, что упрощает маневрирование судов и уменьшает возможность скопления льда на акватории;

б) упрощается создание широкой портовой территории, что особенно важно при строительстве причалов для перегрузки контейнеров и других специализированных причалов, требующих больших складских площадей;

в) грунты по длине причалов обычно оказываются более однородными, что благоприятно отражается на конструктивных формах причалов;

15

г) упрощается строительство причальных сооружений, прокладка коммуникаций, размещение тыловых складов и связь их с причальным фронтом;

д) малая заносимость акватории. Недостатки:

а) чрезмерно растянутая компоновка порта, связанная с удлинением сухопутных и водных подходов и коммуникаций;

б) при наличии оградительных сооружений возникают затруднения для развития и реконструкции порта;

в) усложняется начертание сухопутных подъездных путей, необходимо самостоятельное ответвление железнодорожных путей на каждые 5-6 причалов;

г) затрудняется районирование причалов порта, связанное с созданием разрывов между группами причалов, так как территория и береговая линия в зоне этих разрывов могут оказаться неиспользованными.

В итоге, можно сказать, что фронтальное расположение причального фронта может применяться в хорошо защищенных естественных бухтах и заливах большого размера, а так же в устьевых и речных портах. В морских портах (на открытых морских акваториях), когда акваторию приходится защищать от волнения, открытый причальный фронт, занимаемый значительную длину береговой черты, оказывается малоприемлимым из-за большой стоимости оградительных сооружений.

Ковшовое расположение

Ковшовая форма причального фронта (применяется в основном в речных, внерусловых портах) применяется в виде отдельных бассейнов, в которых сосредоточены все грузовые причалы – при малом грузообороте, или в виде группы бассейнов со специализацией (районирование) отдельных бассейнов для определенного вида груза – при значительном грузообороте. Особенно часто бассейны применяются для устройства изолированных нефтяных гаваней со специальными боновыми плавучими затворами на случай пожара. За рубежом получили широкое распространение, особенно в районах с большими приливно-отливными колебаниями уровня (Лондон, Ливерпуль, Гавр и др.)

Преимущества ковшовой формы – компактность всего порта и удобство связей с городом и промышленностью.

Недостатки:

а) при устройстве бассейнов необходимо выполнить большой объем дноуглубительных работ; б) при гористом рельефе и стесненности береговой полосы ковшовая форма практически

непригодна.

Пирсовое расположение Пирсовая форма характерна для морских и водохранилищных портов при крутом падении берега и

сравнительно узкой береговой полосе для территории порта. Пирсы образуются в идее искусственных сооружений, вынесенных в акваторию порта.

Различают широкие пирсы и узкие.

16

На широких пирсах (шириной 250-400 м) размещают не менее трех-четырех причалов с каждой стороны. Используются они обычно для генеральных грузов, перегружаемых кранами и требующих размещения на пирсах железнодорожных путей и транзитных складов. Относительно береговой линии пирсы могут быть перпендикулярными ей или направленными под острым углом (наиболее часто 60˚-

70˚).

или подводные трубопроводы

На узких пирсах (шириной 10-60 м) с каждой стороны чаще всего размещают только один или два причала. Узкие пирсы используются в качестве специализированных причалов. На них, как правило, не прокладывают железнодорожные пути. Они служат для размещения специализированных перегрузочных устройств или шланго - подъемников для нефтепричалов. Для навалочных и зерновых причалов ширина пирса определяется только необходимостью размещения конвейерной эстакады и устройством пожарного проезда.

Габариты нефтяного пирса определяются условиями размещения трубопроводов. При этом, учитывая возможность сосредоточения перегрузочных шлангов в средней части судна, длина пирса делается укороченной, а для швартовки судна в его продолжении устраиваются палы, соединенные с пирсами переходными мостиками. Кроме того, в состав причала входят эстакада, соединяющая узкий пирс с берегом. По соединительной эстакаде в зависимости от назначения причала прокладываются конвейерные линии или трубопроводы.

17

Основным преимуществом пирсовой формы расположения причалов является компактность, что имеет решающее значение для устройства портов на защищаемых акваториях в морских и водохранилищных условиях.

Недостатки:

а) недоиспользуется территория в местах расположения железнодорожных и автодорожных съездов на пирсы;

б) затруднено использование торцевых частей пирсов в качестве причалов (иногда используют для швартовки вспомогательного флота или для швартовки пассажирских судов);

в) ограниченность ширины пирса не позволяют при необходимости развивать склады – приходится их переносить на берег, что приводит к значительным пробегам внутрипортового транспорта;

г) усложнено проектирование и строительство пирсов по сравнению с береговыми фронтальными причалами в связи с изменением естественных глубин и грунтов по длине пирса.

Тем не менее, недостатки пирсовой системы обычно менее существенны, чем их преимущества и она является основной в практике морского портостроения.

Ступенчатое расположение Ступенчатое расположение причального фронта является промежуточным между фронтальным и

пирсовым; оно имеет некоторые достоинства и недостатки этих двух систем. В определенных местных уровнях оно может найти и находит успешное применение.

Ступенчатое расположение целесообразно при наличии длинных (на 3-4 причала) прямолинейных участков набережных и при загрузке судов через носовые или кормовые лацпорты (например, суда с горизонтальным способом грузообработки). В зарубежной практике эта система получила название «РО-РО».

Кроме береговых, порт может иметь и рейдовые причалы, которые могут быть стационарными в виде палов, островных причалов, вращающихся башен, со швартовкой за несколько причальных буев, с использованием одиночных буев специальной конструкции.

Определение числа причалов

Для расчета числа причалов следует пользоваться рекомендациями НТПМП.

В соответствии с нормами необходимое количество грузовых причалов для каждой группы взаимозаменяемых причалов определяется по формуле:

Qмес – расчетный грузооборот данной группы причалов в месяц наибольшей нагрузки (т); 30 - число суток в месяце;

Qмес Qгод Кнер

12

Кнер – коэффициент неравномерности (1,25-1,75); Рсут – суточная пропускная способность одного причала (т/сут);

Кзан – коэффициент занятости причалов обработкой судов в течение месяца:

18

Кмет – коэффициент использования причалов с учетом перерывов по метеорологическим причинам; он изменяется от 0,3 до 1,0.

В случае отсутствия данных по Кмет его значение следует определять по формуле:

720 – число часов в месяце;

tмет – число часов в течение месяца наибольшей загрузки, при которых нельзя производить погрузо-разгрузочные операции (связанные с обработкой судов у причала) по метеорологическим причинам.

Полученные в результате расчетов значения числа причалов следует округлить в большую сторону до целого числа. При этом, однако, округление на величину более 0,5 нежелательно. В этом случае целесообразнее, если это возможно, повысить пропускную способность причалов путем увеличения грузовых линий на них или передать часть грузооборота на другие причалы порта.

Суточная пропускная способность причала Рсут определяется исходя из продолжительности грузовых работ и производственных стоянок при обработке расчетных судов.

24 – число часов в сутках;

DГ – чистая грузоподъемность расчетного судна (расчетная загрузка судна); tгр – продолжительность грузовых операций (ч);

tгр DГ

Pc ч

tгр - судо-часовая норма, то есть количество груза, которое может быть погружено (выгружено) на одно судно за 1 час.

В НТПМП приведены значения для tгр в зависимости от вида груза и типа технологического оборудования и схемы механизации перегрузочных работ (приложение № 2).

tвсп – продолжительность вспомогательных операций (ч). Время на оформление прихода и отхода судна, открытие и закрытие люков, швартовка, перестановка судов и т.д. значения приведены в НТПМП в таблицах – № 16,17,18.

Годовая пропускная способность причала определяется по формуле:

Ргод 30Рсут К зан К мет , где К мес

30 – число суток в месяце; Пм – число месяцев навигации;

Кмес – коэффициент месячной неравномерности переработки груза за навигацию, определяется по фактическим данным для каждого порта и груза. Изменяется от 1,0 до 1,75.

Пропускная способность порта определяется таким образом суммой пропускных способностей соответствующих групп причалов.

19

Определение длины причального фронта

Под причальным фронтом подразумевается комплекс причалов. Общая длина берегового причального фронта для судов, устанавливаемых лагом (вдоль), определяется по формуле:

Lпр.фр N прi Liпр , где

N прi и Liпр - соответственно число и длина причалов, соответствующей каждой группе по каждому виду грузов.

Длину причала Lпр определяют исходя их длины наибольшего расчетного судна Zс, которое может швартоваться у данного причала, добавляя некоторый запас d с целью обеспечения безопасности стоянки судна и его маневров в период подхода к причалу и отхода от него.

Lпр Zс d

Величину d устанавливают в зависимости от размерений и типа расчетного судна, начертания причального фронта в плане и типа причального сооружения в соответствии с НТПМП.

Так, расстояние между судами d определяется при фронтальном расположении причалов колеблется от 10 до 30 м.

кормой, на каждое судно отводится участок причального фронта, длиной, равной двойной ширине судна (2Вс).

При проектировании новых портов обычно предусматривают увеличение длины причального фронта Lпр.фр. на 25-30% для технического флота. Учитывая перспективу развития порта обычно оставляют участок береговой линии по длине равной не более общей длины причального фронта.

20

Лекция 4 Природные условия, влияющие на строительство и эксплуатацию портов

Транспортные узлы, связывающие водный и сухопутный виды транспорт, - порты – размещаются на морских и речных побережьях, где соприкасаются все три среды – атмосфера, вода и суша. Соответственно этому основные природные факторы можно подразделить на три основные группы: метеорологические, гидрологические и геологические.

Кметеорологическим и климатическим факторам относятся все явления, происходящие в атмосфере, причем набольшее значение для построения имеют ветры, температура воды и воздуха, осадки и туманы.

Кгидрологическим факторам относятся: колебания уровней воды, волнения, течения и ледовой

режим.

Кгеологическим и геоморфологическим факторам относятся: геологическое строение дна и берегов, свойства грунтов, изменяемость берегов и дня под влиянием эрозионных процессов и режима потока наносов.

Помимо перечисленных факторов большее, а иногда и решающее значение оказывают топография района. К топографическим факторам относятся: очертание линии берега, рельеф берегов и дна. Совокупность всех природных факторов в данном районе объединяется понятием естественный режим побережья.

Недооценка или недостаточна изученность природных факторов часто приводит к излишним затратам или даже крупным авариям.

Так, порт Цеара (Бразилия) через 17 лет эксплуатации был полностью занесен наносами и прекратил существование. Причина – недооценка режима наносов прилегающего побережья. Мол Мустафа (Алжир) через 3 года после завершения строительства при сильном волнении был разрушен в результате размыва основания.

Описанные в литературе многочисленные аварии портовых гидротехнических сооружений подтверждают, что для рационального строительства и эффективной эксплуатации портов первостепенное значение имеет тщательное изучение элементов естественного режима.

Характеристика морских побережий

Морской берег в плане имеет извилистую форму в виде выпуклых и вогнутых участков, сопрягающихся с более или менее прямолинейными вставками. В зависимости от формы в плане соответствующие участки побережья получали характерные названия.

Узкие или широкие, но значительно вдающиеся в материк (иногда на десятки км) части моря или океана называются фиордами. Они характеризуются извилистой формой и значительной глубиной. Благодаря естественной защите от волнения имеются благоприятные условия для создания в них портов.

При удлинении береговой косы, которая идет параллельно берегу образуется лагуна (береговое озеро).

Врезультате двойного осаждения наносов морских и речных образуется обыкновенно обширное мелководное пространство, называемое багом.

Втех случаях, когда наносов мало ил же река впадает в море с приливами значительной амплитуды, создающими сильные промывные течения, аккумулирования наносов не происходит, бара не образуется и устье получает форму однорукавную, в виде несколько расширяющейся к морю воронки, именуемой эстуарием.

Рельеф берега оказывает немаловажное влияние на расположение портовых сооружений. Различают приглубые и отмелые берега.

Приглубые берега характеризуются значительной крутизной суши и довольно приличными подходными глубинами. Для Кавказского побережья Черного моря, Южного берега Крыма, берега Баренцева моря, уклоны дна до глубин 5м характеризуются величинами порядка 0,03-0,01 (резкое нарастание глубин). Грунт основания обычно – скала.