第二节 港口的布置
对于沿海、沿河城市而言,港口是其一个重要组成部分,在城市总体规划中需要全面综合考虑。 要合理地布置港口及其各种辅助设施在城市中的位置,妥善解决港口与城市其他组成部分的联系。
一、海港的组成及平面布置
图3-6为某沿海城市海港组成与布置图。 它由水域与陆域组成。 水域是供船舶航行、转运、锚泊和船舶装卸用的水面;水域分港外、港内两部分。 港外包括进港航道和港外锚地;港内包括港内航道、转头水域、港内锚地和码头前水域或港池。
图3-6 海港组成与布置
1-码头;2-工作船码头及航修站;3-维修基地;4-港界;5-港口仓库;6-露天货场;7-铁路装卸线;8-铁路分区调车场;9-作业区办公室;10-港口管理局;11-储存仓库;12-客运站;13-港外锚地;14-进港航道;15-防波堤;16-港内航道;17-护堤
(一)海港水域要求
1.设计低水位及水深
受潮汐影响的海港,其设计低水位一般采用低潮累积频率90%的水位,或多年历时累积频率98%的潮位。 港口设计水深H(如图3-11所示)为
H=T+h (3-1)
式中:T——设计船舶满载时最大吃水深,m;
h——总的富余水深,m。
不同吨位船舶满载吃水深见表3-3。
2.进港航道
大型船舶航道宽度一般为80~300m,小型船舶航道宽度一般为50~60m。港外航道要求宽些,港内航道可以窄些。
表3-3 不同吨位船舶满载吃水深
3.锚地
每个水上泊位所需的面积,由船舶大小及船舶系泊方式决定。 如150m长、18m宽的船舶,单锚系泊所需水域面积约为20万m2。
4.港内航行水域
港口口门至码头(泊位)的水域距离,一般采用最大船舶长度的3~3.5倍。
5.港内转头水域
船只凭借拖轮或本身的车、舵、锚等设备进行转头时,其内接圆直径可采用最大船只长度的2.5倍。 船只在港内自航转头时,其内接圆直径可采用最大船只长度的3.5倍。
6.码头前港池
顺岸式码头[如图3-7(a)所示]前港池宽度,当船只需要在码头前调头靠岸时,港池前沿有效水域宽度可采用1.5~2倍的船只长度。 突堤式码头[如图3-7(b)所示]或凹入式码头间港池宽度,当考虑船只在内转头时可采用船只长度的1.5~2倍。 当不考虑船只在内转头时,其宽度不应小于船只宽度的4倍。港内两侧为双泊位时,其宽度不应小于船只宽度的6倍。 港内两侧为多泊位时,其宽度不应小于船只宽度的8倍。
图3-7 泊位长度示意
(二)海港陆域要求
海港陆域是供旅客上下船、装卸货物、堆存货物和转运用的陆地。
陆域由码头前沿作业区、库场区和辅助生产设备区三部分组成。 由港口库场至码头前沿称为码头前沿作业区,包括码头及通往港外的道路、铁路、装卸及运输机械等。 库场区供货物在装船前或卸船后短期存放用,设置仓库、堆场、铁路线和道路等。 当港口有大量货物需火车运输时,可设置港口车站和调车场。为辅助生产工作,完成水陆联运,设有各种辅助生产设备。
1.码头泊位数及码头泊位长度
码头的泊位数主要根据货物年吞吐量(即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)决定。 而一个码头泊位的通过能力(一年间既定的设备条件下,按合理操作过程、先进的装卸工艺和生产组织所允许通过的货运量)又与货种、装卸工艺与合理调度有关。 一般可用下式计算:
式中:n——码头泊位数;
Qm——货物最大月吞吐量,t;
P——一个码头泊位的月通过能力,t。
图3-7(a)和(b)为顺岸式码头与突堤式码头泊位长度示意图。 其单个泊位的长度为
l=lc+d (3-3)
式中:lc——设计最大船舶总长度,m;
d——沿码头线相邻两船间距,m,一般采用0.1~0.15lc。
所谓顺岸式码头即码头沿海岸平行布置,形式简单,船舶靠岸方便,一般用于河口港及具有狭长的海岸港。 突堤式码头又称直码头,码头自岸边伸入水中。这种码头占用岸线较少,使港口布置紧凑,多在海港中采用。 突堤式码头宽度以满足布置各种设备需要为宜,码头长度应满足铁路布置的要求。 还有一种挖入式港池可以在很短的岸线范围内获得较长的码头线,不受风浪影响。 但这种港池工程量大,造价高,没有较好的地形和地质条件,不宜选用。
2.各类码头的间距
装卸有粉尘的货物(如煤、矿石、石灰等)码头,应位于其他各类码头常风向下方,应与食盐、粮食、杂货、木材加工码头保持不小于100m的距离。 表3-4为各专业码头之间要求的最小间距。
表3-4 各专业码头最小间距 单位:m
3.码头前沿作业区宽度
码头前沿作业区宽度与码头形式、装卸工艺流程、道路宽度、铁路股道数以及仓库布置有关。
仓库的容量和面积是库场布置、设计的基本依据,关系到库场能否有效地发挥其功能。 要求前方库场的容量与泊位的通过能力相适应,保证装卸作业连续不断地进行。
前方仓库(货场)通常与码头泊位相对布置。 仓库长度L=(lc+d)-a,式中a为仓库间距(考虑道路布置与安全距离),如图3-8所示。
4.库场区库场区面积大小应根据货物种类、货物多少、储存期限、运输条件等决定。库场容量可按下式计算:
图3-8 前方仓库布置图示
1-仓库货场;2-码头前沿线
式中:E——库场容量,t;
Q——月最大货物吞吐量,t;
Kr——设计最大入库百分比,一般在80%~95%;
td——货物在库场内平均存放天数。
库场面积可按下式计算:
式中:A——库场总面积,m2;
E——所需库场容量,t;
q——单位堆货面积上的货物存放量,t/m2;
k——库场总面积利用系数,为有效面积与总面积之比。
(三)大连海港各作业区分布举例
大港区是城市客运码头、新建的国际旅游码头以及件杂货装卸作业区,与城市联系方便;黑嘴子作业区水域较浅,主要是沿海小船靠泊;香炉礁作业区主要装卸木材、生铁,供应邻近的木材加工和机械加工工业;北部的甘井子作业区处于城市主导风向的下风侧,主要是配合化工厂、热电厂、石油化工厂等需要而建的煤炭、石油码头。 此外,已经投产使用的大连新港——鱿鱼湾原油码头以及计划在城东北部辟建的渔港都远离市区,和城市既有联系又互不干扰。 大窑湾新港区与城市有高速公路及铁路联结,交通方便,对大连乃至东北地区经济发展起着重大作用。
(四)大连港老港区改造已纳入大连港总体规划
大连海港平面图展示的是大连湾西岸的港区,它是大连港及大连市“以港兴市”的主要发源地,先后建设的大量港口及厂矿企业码头、船坞等设施,是改革开放30多年来大连港运输生产的主要依托。 为把大连港建成层次清晰、功能完善、核心竞争力强劲的现代化国际大港,在新的《大连港总体规划》中,第一次把老港区城市化改造纳入了大连港总体规划,对老港区改造所涉及的港口功能调整、港航商贸服务区的建设等问题进行较为完整的阐述,特别是明确了集装箱、油品、散矿石、粮食等专业化货种的功能布局等,为老港区改造提供了参考。
(五)大连港总体规划核心内容
2008年8月,国家批复了《大连港总体规划》,确定了大窑湾核心港区和长兴岛临港工业区两大发展重点。 《大连港总体规划》的港口目标是:大连港吞吐量2010年、2020年分别达到2.5亿吨和3.93亿吨,其中,集装箱吞吐量分别达到800万TEU和1700万TEU。
1.总体规划
规划大连港,将以“一岛三湾” (大孤山半岛、大窑湾、鱿鱼湾、大连湾)(参见图3-9位置)综合运输港区和长兴岛临港工业港区为核心,相应发展大连湾西岸和普兰店湾诸港区、旅顺新港港区及庄河港等中小港站,形成重点突出、层次清晰的总体发展格局。 构建集装箱、石油、铁矿石、粮食、商品汽车、陆岛滚装和旅客运输七大专业化中转运输系统,建设以石化、装备制造、船舶制造、电子信息产业为主的四大临港和临海产业基地,构筑综合物流、国际邮轮、航运商务三大服务中心。 依托“两大核心港区、七大运输系统、四大产业基地、三大服务中心”,形成功能完善的现代化港口服务体系。
2.“一岛三湾”核心港区
“一岛三湾”核心港区包括大孤山半岛周边的大窑湾港区、鱿鱼湾港区、大孤山南港区、大孤山西港区、和尚岛港区等。 核心港区通过各港区的功能分工和有机结合,集中发展港口中转综合运输及相关的物流、保税、信息等现代化的港口服务功能,构筑大连港综合运输体系的核心,为整个东北地区各类物资转运和对外贸易服务,使之成为现代化大连港的重要标志,成为建设东北亚重要的国际航运中心的主要载体。
“一岛三湾”各港区规划的具体功能是:大窑湾港区——以国家集装箱运输为核心的大型现代化综合性国际深水港区;鱿鱼湾港区——以原油、成品油和各类液体化工产品为主的大型专业化液体杂货港区;大孤山南港区——以装卸外贸进口铁矿石为主的大型专业化港区;大孤山西港区——以散粮运输为主的大型专业化港区;和尚岛港区——以跨海客运货滚装(货运为主)运输及修造船为核心的港区;大连港区——主要为中心城区范围的内资物资交流和海峡客运滚装、国际旅游客运服务;大石化港区——保留港口功能,根据产业发展需要,适当改进和调整。
3.长兴岛港区
长兴岛和其南邻的西中岛、凤鸣岛一带的葫芦山湾、董家口湾,是辽东半岛尚未开发的优良港口资源,其岸线、土地和交通位势等条件优越,具有发展成为大连港又一个大型深水港区的良好前景。 规划长兴岛港区以葫芦山湾公共港区起步,逐步形成大型石化、冶金、造船和装备制造产业的临海工业基地;远景成为大连港公共运输功能进一步扩张和转移的主要承接地和新的港口发展重心,总体港口容量相当于或超过现有的“一岛三湾”核心港区,可以满足21世纪大连市港口的发展需要。
二、河港平面布置
河港建筑在天然河道、人工运河、湖泊和水库沿岸。 它是内河船舶停靠、装卸货物、旅客来往、编解船队、补给和修理船只的场所,也是水陆联运的枢纽。
河港港口也由水域和陆域组成。 水域包括航道、码头前水域或港池、锚地等。 陆域包括码头、库场及用来布置各种运输、装卸机械和港口辅助生产设施所占的陆地。
图3-9 内河港口组成及平面布置图示
1-航道;2-码头前水域;3-港池;4-码头;5-仓库区;6-铁路;7-锚地
(一)河港水域要求
1.码头前沿高程
码头前沿高程应根据港口吞吐量大小、河流水文特征、地形地势、装卸工艺、货种、铁路与公路的连接条件,特别是防洪水位等因素决定。 根据码头等级(一般分一等至三等)和河流水文特性,码头的设计高水位按洪水位频率10%~1% (即重现期10年遇到100年遇)来选定。
2.码头设计低水位和水深
港口水域的设计低水位,应与所在航道的设计低水位相适应,一般采用多年历时保证率90%~98%的水位。
进港航道和码头前水域的设计深度H同样等于船舶吃水深度T加上最小富余水深h(一般为0.2~0.5m)。
图3-10 河港顺岸式重力式码头水位、水深示意图
1-设计高水位;2-设计低水位;3-船舶吃水深T;4-富余水深h;5-设计水深H;6-原河道底边线
3.航道宽度
单向航行时,航道宽度应不小于设计标准船型(或船队)宽度的1.5倍。 双向航行时,航道宽度应不小于设计标准船型(或船队)宽度的2.6倍。
4.码头前沿水域及港池
顺岸式码头前沿供船舶停靠和装卸所需的水域,不得占用主航道,其宽度一般为3~4倍设计标准船型的宽度。 前沿水域一般自船位端部与码头前沿线成30。~45。交角向外扩张,扩张部分应达到设计水深,如图3-11所示。
图3-11 顺岸式码头前沿水域
1-泊位长度;2-3~4倍船宽;3-主航道
船舶靠岸时必须逆水流方向,船舶和硬绑顶推船队转头所需水域的长度(沿水流方向)一般为2.5~4.0倍的设计标准船型或船队总长,其宽度(沿垂直水流方向)一般不小于1.5倍的设计标准船型或船队总长。 软拖船队转头时,需要的长度、宽度可适当减少。 船型为单车单舵时,水域宽度一般不小于2.5倍的设计标准船型或船队总长。
当河道狭窄、码头前水域满足不了转头需要时,可在港口区附近的上下游河段选择调头水域或采用挖入式港池。
当港池两侧布置泊位,驳船由拖轮拖带进出港池,驳船在港池内自行转头时,港池宽度可按下式计算:
B=1.2lc+nBc (3-6)
当港池一侧布置泊位,驳船由拖轮带进出港池,驳船在港池内自行转头时,港池宽度按下式计算:
B=1.2lc+(n-2)Bc (3-7)
式中:B——挖入式港池宽度,m。
lc——设计标准船型长度,m。
Bc——设计标准船型宽度,m。
n——与港池同一侧船位数有关的系数,同一侧船位数为1~2时,n=2;同一侧船位数为3~5时,n=4;同一侧船位数为6~10时,n=6。
5.锚地
锚地宜选在作业区附近,能避风、浪小、水深、流速较缓、与主航道及其他水上设施干扰少的水域。 锚地底质以砂质黏土为宜,不要占用捕鱼区或设在过江电缆区。 油船锚地应单独设置并位于港区下游。
(二)河港陆域要求
一般河港陆域宽度在120 ~160m范围内,即每米码头线需陆域面积120~160m2。
1.码头型式的选择
河港码头最常见的有斜坡式和直立式两种,图3-12中(a)~(f)为最常见的几种斜坡式码头示意图。 它们总的特点是:斜坡与自然地形吻合,码头修建简单,造价较低,便于维修。 但起重运输条件较差,码头前沿水深不足时,必须使用囤船、墩座等,如图3-12中(b)、(d)、(e)所示,并根据水位涨落经常移泊。 这种型式码头的适用条件是:码头面至设计低水位的高差大于15m或小于15m而岸坡平缓的货运码头;码头面至设计低水位的高差大于5m的客运码头和以客运为主的客货码头。
图3-12 固定式斜坡式码头图示
1-跳板;2-踏步;3-囤船;4-传送带;5-缆车;6-绞车房;7-溜斗;8-固定溜槽;9-活动溜槽;10-高水位;11-低水位
图3-10所示为一种直立式重力式结构码头型式。 它的特点是便于配备各种型式起重设备,以提高码头机械化程度,船舶停靠及装卸作业方便。 但造价高,施工期长,低水位作业时控制起吊不便。 它适用于码头面至设计低水位的高差在12m以下,河床稳定岸坡较陡且有条件采用起重机构的货运码头。 此外,还有突堤式码头,其特点是能停泊较多的船舶,占用岸线长度较少,但造价高。适用于江面较宽的大型码头,还有建造更简便的浮码头,适用于水位变化小于5~6m的情况,沿岸靠船墩,适用于输送液体的码头。
2.货运码头线长度的估算
货运码头线长度可按下式估算:
式中:Lcw——港口码头线长度,m;
ncw——船泊位数;
L——船的泊位长度,m;
Q——根据设计任务,按码头专业分工确定的月最大货物吞吐量,t;
Pzh——一个船位的月综合通过能力,t;
——月平均吞吐量,t;
Kb——货物的月不平衡系数,取1.20~2.00(年吞吐量小取小值,年吞吐量大取大值)。
3.客运站
河港客运站站址选择应满足河港港址选择的一般要求。 客运站的布置首先应考虑便利旅客并与城市规划布局相协调,同时应考虑与铁路、公路的联运及与城市交通的衔接问题。 如有沿江道路时,客运站应尽量建于沿江道路的外侧。进港、离港的旅客出入口应分开设置。 候船室离客运码头较远时,应在码头入口处设置带有雨棚的廊道供旅客临时休息之用。 客运站的建筑标准应与当地建筑标准相适应。 大型客运站在建筑装修、设备条件及建筑标准方面应适当提高。此外,客运站还应根据有关规定考虑设置防火及人防工程设施。
(三)河口港实例——上海港
上海是河口港城市。 港区共有11个装卸作业区和3个服务站,万吨级泊位近50个。 由于整个城市用地集中在黄浦江以西,加之历史原因,以致浦西的港区陆域腹地狭小,库场紧张,而浦东的几个作业区用地情况较好。 在港区规划布局时结合考虑航道水深条件和城市用地的特点,做了如下总的安排。
(1)中转物资如粮、煤、矿粉等码头,尽量设在浦东,不占用浦西各区的库场面积,可减少对城市交通运输的压力。 如浦东第七装卸区为转运煤码头,本市用煤则在第六区,并配有专用线进库。
(2)水深条件较好的地段辟建以外贸为主的作业区,如第九区、第十区都可停泊万吨以上的大船。
(3)第三区、第五区为历史上形成的沿海客运和外轮客运码头,与市中心联系方便;国际旅游客船码头规划在黄浦江下游吴淞镇海滨公园附近,以避免远洋巨轮在江中穿梭运行带来干扰。
(4)在市中心区的江岸线段主要用做城市滨江绿化,如外滩公园附近江段,以供人们游憩,不用做任何装卸作业区。