鐘佳昌 海南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院

經(jīng)濟(jì)發(fā)展的首要條件是交通先行，交通基礎(chǔ)設(shè)施完善程度決定經(jīng)濟(jì)發(fā)展的水平，而港口是水上路地交通運(yùn)輸節(jié)點(diǎn)，是交通綜合運(yùn)輸體系的重要樞紐，因此港口基礎(chǔ)設(shè)施決定地區(qū)，甚至一個區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?有效落實(shí)港口規(guī)劃，能夠促進(jìn)航運(yùn)樞紐發(fā)展，要想加快港口基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，就離不開航道要素保障?但隨著航運(yùn)航線不斷加密，航道海域環(huán)境受限，加大船只交通和海運(yùn)密度造成了海運(yùn)隱患?航道條件能夠?yàn)榇蝗敫蹌?chuàng)造了一個待定的安全通航途徑?在大多數(shù)情形下，由于河道的水深變化無法達(dá)到船只正常吃水深度要求，因此航線多通過人工開挖建立?船只出入海港時需要嚴(yán)格根據(jù)通航標(biāo)志行駛，并嚴(yán)格遵守通航規(guī)定，避免交通事故?由于航線是海港水域的關(guān)鍵組成部分，因此科學(xué)合理建設(shè)航線對通過海港水上交通的效能提高對船只的安全保障有著重大的意義?航路總體規(guī)劃設(shè)計主要包含了航路的選擇線、航路尺寸（包括寬度、水深及轉(zhuǎn)彎段參數(shù)等）和導(dǎo)助航標(biāo)等內(nèi)容?文章重點(diǎn)闡述了航路選線、航路寬度設(shè)計以及航路平均水深的確定內(nèi)容，希望對今后港口水域航路建設(shè)起到很好的指導(dǎo)作用?

1.航道相關(guān)理論

水道指一條比較開闊的、可以通航的水道，或由港航主管部門通過疏浚而保持一定水深的航道?根據(jù)我國當(dāng)前航路管理?xiàng)l例的規(guī)定，航道范圍為：在中國人民共和國海岸、湖泊、江河、運(yùn)河中的船只、排筏等可以通行的區(qū)域?對航路的規(guī)定，應(yīng)當(dāng)符合下列準(zhǔn)則:

（1）船舶行駛的安全性?為了滿足海港的未來開發(fā)，必須保證進(jìn)入海港的最大船只在海港上不碰壁、不擱淺[1]?

（2）航道網(wǎng)絡(luò)設(shè)置?盡量采取直接入港的直線布置方法，并且要按照海港建設(shè)條件以及各種航線的交通運(yùn)輸條件來作相應(yīng)調(diào)節(jié)?

（3）為適應(yīng)海港吞吐需要，在航道設(shè)計指標(biāo)上適度進(jìn)行擴(kuò)建，以提升海港的吞吐質(zhì)量、增加交通流[2]?

（4）航道的規(guī)劃設(shè)計須兼顧港口周邊的生態(tài)環(huán)境，以實(shí)現(xiàn)航線的環(huán)保和諧性?

（5）在保證安全情況下，設(shè)計規(guī)劃所需要的維護(hù)支出盡可能減少，并避免產(chǎn)生不必要費(fèi)用?

2.港口水域航道合理規(guī)劃設(shè)計的要求

2.1 存在的問題

從海港航道建設(shè)角度出發(fā)，在設(shè)計航道中會出現(xiàn)淤泥沉積問題、航路選線問題、主要港灣航線水深問題、航線寬度問題等，都必須要做出進(jìn)一步改善?從航道管理部門角度出發(fā)，由于眾多部門都有涉及水路經(jīng)營活動，因此在航道設(shè)計過程中，設(shè)計職責(zé)不明確、設(shè)計體制不健全等問題尤為突出，譬如：在水域設(shè)計中，水利部門、漁政部門、海事部門、城建部門和環(huán)保部門均有權(quán)設(shè)計，但由于設(shè)計職能不明確，導(dǎo)致設(shè)計部門過多，反而事倍功半，顯得冗腫?另外，在航道治理過程中，涉及到眾多部門的關(guān)系利益，由于責(zé)任分配未落實(shí)到具體的部門，導(dǎo)致航道上舊的臨跨河礙航建筑物無人問津，在一定程度上增加了安全事故發(fā)生的概率?

2.2 地質(zhì)條件、自然環(huán)境對航線影響

在港口航道規(guī)劃設(shè)計中，需要充分考慮到當(dāng)?shù)氐淖匀毁Y源環(huán)境對航道設(shè)計的影響，包括水文氣象、流域水深等實(shí)際情況，并盡可能利用自然水資源的角度設(shè)計航道?另外，還需要充分考慮到自然環(huán)境對航道的影響，在進(jìn)行綜合設(shè)計時，需要注意如下三點(diǎn):一是充分考慮風(fēng)力、強(qiáng)浪等自然條件對軸線位置的影響；二是需要充分考慮自然環(huán)境對擋浪堤口的影響，擋浪堤口的高度通常不大于30°；三是還需要充分考慮到體積很大的艦艇的特點(diǎn)，例如偏位位移大等，所以在航道建設(shè)中要對大風(fēng)、高浪的影響進(jìn)行充分考慮[3]?

3.航道設(shè)計工作的重要性

水運(yùn)事業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r影響著國際國內(nèi)雙循環(huán)的物資流通效率，影響對外經(jīng)濟(jì)交流?雖然國內(nèi)不少地區(qū)由于其獨(dú)特的地理位置，已經(jīng)成為中國對外貿(mào)易發(fā)展迅速、繁榮的地方[4]?但部分區(qū)域水運(yùn)建設(shè)的開發(fā)仍不能有效適應(yīng)當(dāng)?shù)貐^(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，更不能適應(yīng)依托港口對國內(nèi)外商品和原材料異地進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)的需要等?所以，在區(qū)域經(jīng)濟(jì)平衡發(fā)展、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)向發(fā)展地區(qū)轉(zhuǎn)移的今天，中國的水道建設(shè)事業(yè)就更應(yīng)該跟上時代潮流，與時俱進(jìn)?而當(dāng)前的情況是，由于我國造船主要朝著LNG、原油、礦石和集裝箱船舶大型化的方向發(fā)展，所以，對水道建設(shè)的技術(shù)需求也就越來越大，而對其工程人員的技術(shù)要求亦是如此?同時，由于中國港口的日益開發(fā)，隨著航道采砂疏?；蚝降捞钪こ痰拈_展，不少水道的河床狀況影響了原來的物理?xiàng)l件，從而干擾了原來正常的航運(yùn)條件和狀況?所以，專業(yè)設(shè)計人員和研發(fā)工作者都應(yīng)積極探索和革新在當(dāng)前情況下航道研究的方法?在研究適宜于如今航線規(guī)劃作業(yè)技術(shù)的同時，致力技術(shù)創(chuàng)新，進(jìn)一步提高航線質(zhì)量，推動國內(nèi)水運(yùn)發(fā)展[5]?

4.港口的水域航道規(guī)劃設(shè)計

4.1 航道規(guī)劃過程中應(yīng)當(dāng)注意的因素

在航路建設(shè)過程中，需注意航線方向、船舶交通安全、港口吞吐量、航路建設(shè)的經(jīng)濟(jì)度，以及建成后航路與環(huán)境協(xié)調(diào)性等限制因素?在其建設(shè)過程中，應(yīng)當(dāng)盡可能選擇直線布置，與此同時，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)不同航路可承載的交通量和港灣規(guī)模合理規(guī)劃航路布置方式?在航路規(guī)劃設(shè)計中，要兼顧船只在通行過程中的安全可靠和能夠?？吭诟蹫硟?nèi)的最大船舶數(shù)量?并充分考慮了港航建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性，在保障工程質(zhì)量和安全的情況下，減少了港灣運(yùn)營養(yǎng)護(hù)的施工成本和養(yǎng)護(hù)成本?在開展港灣水道工程建設(shè)前后，要及時進(jìn)行調(diào)查和準(zhǔn)備工作，以此為基點(diǎn)進(jìn)行港灣、河道和附近自然環(huán)境的協(xié)調(diào)，盡量減少施工對周邊環(huán)境的干擾，做到河道與周圍環(huán)境和睦相處[6]?

4.2 航道選線

水域內(nèi)河道走向也是影響船只正常通行距離的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?在具體河道選線時，應(yīng)當(dāng)按施工銜接、開挖工作量小、疏浚維護(hù)和施工收費(fèi)較少等基本條件進(jìn)行選線?在航道選線的過程中，專業(yè)檢測技術(shù)人員必須先對港口周邊環(huán)境開展現(xiàn)場檢測，并詳實(shí)錄入檢測數(shù)據(jù)?再利用計算機(jī)軟件對港航周邊的環(huán)境調(diào)查數(shù)據(jù)加以綜合處理，最后利用GIS信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)航道選線，并綜合考慮選線的經(jīng)濟(jì)效益、安全和建設(shè)性，使航道選線工作能夠順利完成?在制定方法的時候，還必須充分考慮到下列問題:

（1）水域航道的選線按照總體水平面設(shè)計，要盡可能減少急彎?針對轉(zhuǎn)向特點(diǎn)，在規(guī)劃設(shè)計時可利用增大轉(zhuǎn)彎半徑來調(diào)節(jié)航道轉(zhuǎn)向高度，并可選擇相應(yīng)的轉(zhuǎn)向高度限值?它能夠調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)彎角度的個數(shù)，綜合調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)彎距離?

（2）在港口航道附近的建筑構(gòu)筑物會嚴(yán)重干擾航道的規(guī)劃設(shè)計過程，甚至?xí)o航道通行功能的發(fā)揮帶來影響?所以，在規(guī)劃設(shè)計時應(yīng)當(dāng)注意安全高度的控制，確保建筑物和航道之間保持適當(dāng)?shù)陌踩叨?為提高航向的安全性，應(yīng)當(dāng)控制船舶與二岸的高度，采用垂直布局，設(shè)置防波堤的方向，實(shí)現(xiàn)對航向安全性的有效保障[7]?

（3）線路規(guī)劃設(shè)計可能受環(huán)境的各種影響，尤其是地質(zhì)、天氣和水文等因素?針對地理?xiàng)l件，還需要結(jié)合GIS技術(shù)的基本功能進(jìn)行管理?由于會受到天氣的限制，參考橫風(fēng)作用的限制因素，進(jìn)行重點(diǎn)考察，盡量避免垂直于航道軸線方向的高級風(fēng)?

（4）河口的自然環(huán)境也對選線有影響?所以，在河道選線中，就需要對河道水流落差的沖刷影響加以研究，并以此判斷河道水位的深淺?另外，還要根據(jù)江河大勢和水利原貌，進(jìn)行布線設(shè)計?

（5）依據(jù)河道規(guī)劃區(qū)內(nèi)具體的潮落狀況，統(tǒng)籌考慮地理位置條件，實(shí)現(xiàn)便于維修、安全簡單的線路?

4.3 航跡帶寬度設(shè)計

目前航跡帶寬度的設(shè)計對于航道也有著很重大的影響?即使是不考慮自然原因的影響情況，船只在行駛過程中產(chǎn)生的螺旋槳偏轉(zhuǎn)效應(yīng)也會造成航路和航向不平行的現(xiàn)象，在航運(yùn)中心點(diǎn)的S字形航路上，出現(xiàn)問題的可能性較大?若只是通過舵角來調(diào)節(jié)船只的航跡，則很難保持船只的航路和船道線平行，所以，必須要擴(kuò)大航跡帶的長度?

4.4 船舶富裕寬度設(shè)計

當(dāng)船只在正常的行駛過程中，若出現(xiàn)相對側(cè)駛來的船只，就必須采取合理的方式進(jìn)行錯船，防止船吸現(xiàn)象?所以，很有必要對船富裕寬度的設(shè)計做出一定要求?由于船舶和船只之間的作用力，一般包括船的側(cè)向作用力和旋轉(zhuǎn)力矩?而側(cè)向的確定程度一般和船只的大小、?？康攸c(diǎn)，以及水面壓力等密切相關(guān)?當(dāng)兩個船舶間出現(xiàn)了船舶吸力差后，對船只橫向移動方向的壓力也就逐漸變大?反之，如果兩船的行駛方向與航速一致，內(nèi)部摩擦力就會降低，相應(yīng)的轉(zhuǎn)向動力就會相應(yīng)降低，因此船體全寬設(shè)計的關(guān)鍵就是可以調(diào)節(jié)兩船內(nèi)部的轉(zhuǎn)向動力?針對實(shí)際狀況，制定設(shè)計參考標(biāo)準(zhǔn)，使之滿足參考范圍，并減少船吸現(xiàn)象?

4.5 船舶與航道底邊間距設(shè)計

航槽壁效應(yīng)也是在人工水道建設(shè)工程中十分普遍的一個問題?由于航槽內(nèi)外的水深差異，造成航道在運(yùn)行過程中與船體類形成了吸引力，從而造成船舶擱淺、擦壁岸吸等常見的現(xiàn)象?而平均水深不夠、寬度太窄、行船速度太快、船舶與岸墻的間距過小、船體類太大等原因也可能造成岸邊吸力，可能威脅到船只的安全性?考慮到航路長度、天氣狀況、船只位置以及導(dǎo)向精度等諸多原因，適當(dāng)限制航路長度是十分必要的?規(guī)定單程航路長度時，寬度應(yīng)為最大航行長度的5倍；規(guī)定雙向航路長度時，寬度應(yīng)為最大航行長度的八倍?

4.6 航道水深

航線水深是河底至航線最淺部分的垂直距離?在航路計劃中，該地區(qū)河水的深淺和船只的安全有著密切關(guān)系?河水的深淺要是不適宜船只通行，會造成船舶擱淺，無法通過?所以，航道的水深建設(shè)也需要充分考慮?在建設(shè)航道水深時，就必須充分考慮船吃水、船尾吃水、淤積深、潛水深度、最大波浪裕度深以及船龍骨的最小裕度深，確定水深是否適宜?而除了以上這些因素之外，還必須充分考慮到水深測量誤差對航線水深的危害，并在多方位加以考量，保證水的深淺適宜，以便于保證船只的安全?

4.7 泥沙疏浚

就海洋的港灣航道工程來說，淤泥疏浚的規(guī)劃設(shè)計也必不可少，盡管相對于航道來說，海洋港灣水道的泥砂淤積相對較小，但它對航道安全卻起著相當(dāng)重要的作用?因此在考慮具體安全性時，應(yīng)對河道原河段作出必要的勘探研究，同時根據(jù)對水文和水的含砂量的科學(xué)合理分析方法，判斷泥沙清淤的風(fēng)險，從而采取正確的處理方法，實(shí)現(xiàn)對泥沙清淤嚴(yán)重時引起的風(fēng)險事故的避免與防范?

5.航道規(guī)劃設(shè)計的安全性評價措施

安全是根本，在航運(yùn)活動中，航道安全的重要性不言而喻，航道作為綜合性設(shè)施，它和船只是否能夠安全通過有著密不可分的聯(lián)系，因此需要對航道設(shè)計進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，并在航道安全性和航道建設(shè)維護(hù)經(jīng)濟(jì)效益方面取得平衡?評估航道安全性需要從航道設(shè)計指標(biāo)、主客觀因素等多角度著手開展，評估航道項(xiàng)目安全性的設(shè)計指標(biāo)有航標(biāo)、航道底質(zhì)、水深、穿越狀況、流向、曲率、寬度?航標(biāo)影響船舶通行方向，航道底質(zhì)、水深影響船舶吃水和等級，航道穿越狀況可分析航道是否有礙航物，流向、曲率影響船舶操縱性，航道寬度也決定了通航船舶寬度和等級?因此在落實(shí)有關(guān)工程技術(shù)要求的時候，在對水面航道工程的選線、長度、水深等相關(guān)方面工程設(shè)計完畢之后，還必須要對方案的安全可行性做出客觀、科學(xué)地評估?此外，評估航道項(xiàng)目安全性的還需要通過對天氣條件、管理動態(tài)、航運(yùn)環(huán)境等多種因素進(jìn)行細(xì)致評價，通過航道設(shè)計和安全管控有效減少外界客觀條件和主觀因素對航道的影響，進(jìn)而在一定程度上降低安全隱患與事故發(fā)生的可能性?從安全性總體評估的視角出發(fā)，還應(yīng)緊緊圍繞著經(jīng)濟(jì)可行這個標(biāo)準(zhǔn)，來對航道建設(shè)進(jìn)行分析，明確可通過經(jīng)濟(jì)手段達(dá)到航道安全通航的目標(biāo)與措施，從經(jīng)濟(jì)角度對航道安全進(jìn)行科學(xué)評價，在安全前提下降低航道建設(shè)經(jīng)濟(jì)成本，在經(jīng)濟(jì)可行下實(shí)現(xiàn)航道最優(yōu)的安全效果，達(dá)到航道安全與經(jīng)濟(jì)平衡的目標(biāo)?

6.結(jié)束語

綜上所述，文章系統(tǒng)分析了在航路方案設(shè)計中，對航路選線、寬度限制和航線水深等的具體影響因素和設(shè)計要求，以便實(shí)現(xiàn)合理規(guī)劃設(shè)計航路的目的?再通過有效的航道規(guī)劃的安全評價分析措施，利用有效手段對航道進(jìn)行安全評價，通過航道的功能性指標(biāo)分析，實(shí)現(xiàn)航道的安全設(shè)計，在安全的基礎(chǔ)上降低建設(shè)成本，促進(jìn)港口水域航道的長遠(yuǎn)發(fā)展?