Причалы, пропускная способность. Основные размеры.

 

Формальной границей между акваторией и территорией порта является причальная линия – причальный фронт, образованный из совокупности всех причалов порта (основных, вспомогательных и др.).

Причал – гидротехническое сооружение, оборудованное устройствами для швартовки судов, проведения погрузо-разгрузочных операций, снабжения, ремонта и т.п.

Количество грузовых причалов, необходимых для переработки расчетного грузооборота определяется по формуле:

 

N_{пр =} , ед. (8.1)

 

где Q_мес – расчетный грузооборот в месяц наибольшей работы, т;

Р_сут – суточная пропускная способность одного причала, т;

k_мет –коэффициент использования бюджета рабочего времени причала по метеорологическим причинам в месяц наибольшей работы;

k_зан – коэффициент занятости причала обработкой судов в течение месяца.

 

Полученное значение количество грузовых причалов округляют до ближайшего большего числа. Округление на величину большую 0,50 не рекомендуется. В этом случае необходимо увеличить интенсивность грузовых работ либо передать часть грузооборота на другие причалы.

Суточная пропускная способность одного причала Р_сут определяется, исходя из продолжительности грузовых работ и производственных стоянок при обработке расчетных типов судов как средневзвешенная величина по формуле:

 

Р_сут = , т (8.2)

 

где m - количество типов расчетных судов;

D_i - расчетная загрузка i–го типа судна, т;

А_i - доля расчетных судов i-го типа, в общем объеме расчетного грузооборота;

t_гр - время занятости причала выполнением грузовых работ с одним судном i-го типа, час;

t_псi- среднее время занятости причала под производственными стоянками судна i-го типа.

 

Время t_грi определяется, исходя из принятой технологии погрузочно-разгрузочных работ, производительности технологических линий и их числа по формуле:

 

t_грi = , ч (8.3)

 

где М_ч – интенсивность грузовых работ (чистая), т/ч.

 

В величину времени t_пс включается продолжительность только тех операций и в таком размере, которые не могут быть совмещены со временем t гр. или с другими операциями и которые нельзя или нецелесообразно выполнить у вспомогательных причалов или на рейде, а именно:

· швартовка / отшвартовка с маневрами, перестановка судна от причала к другому причалу;

· открытие, закрытие, перекрытие трюмов;

· оформление прихода, грузовых документов, осмотр судна, замеры и отбор проб перед сливом, анализ нефтегрузов, осмотр танков, замеры, отбор проб, подсчет грузов, оформление документов после налива и загрузки, оформление отхода;

· зачистка и подготовка трюмов, укрепление поверхности зерна, шланговка/отшланговка, крепление и раскрепление грузов на палубах.

 

Коэффициент k_мет учитывает продолжительность простоя причала по следующим метеорологическим причинам: ветер со скоростью более 15 м/с, осадки (дождь, снегопад, плотность тумана (видимость менее 100 метров), температуры наружного воздуха(от –11 до –31 градуса для разных морей), при которых прекращаются работы или устанавливаются перерывы для обогревания рабочих. Коэффициент колеблется от 0,50 для северных портов до 0, 95 для южных портов и Южной Балтики.

Коэффициент k_зан рекомендуется принимать для перегрузочных комплексов универсальных 0,6-0,7; специализированных (лесной навал 0,5- 0,6) контейнерных 0,4- 0,5; нефтепродукты - 0,4–0,5.

Годовая (навигационная) пропускная способность причала:

 

Р_год = , т (8.4)

 

где n_м - число месяцев навигации,

k_мес-коэффициент месячной неравномерности поступления грузов в порт.

 

Причалы. Основные размеры

 

К основным размерам причалов относятся их глубина, длина и возвышение кордона (территории).

 

Глубина у причалов.

Проектной глубиной причала считается принятая на перспективу глубина от отсчетного уровня.

Порядок определения проектной глубины причала:

- устанавливается расчетное значение проектной глубины причала как сумма осадки расчетного судна и запасов глубины согласно указаниям п.7.1. При этом z₂=z₃=0;

- на основании расчетного значения проектной глубины причала из сетки унифицированных значений глубин выбирается глубина для данного причала с округлением расчетного значения в большую сторону;

- по выбранному унифицированному значению окончательно устанавливается проектная глубина причала.

 

Длина причалов.

Проектной длиной причала считается расстояние между границами причала, измеряемое по длине кордона. Проектная длина причала определяется в зависимости от принятой проектной глубины (унифицированной) как сумма соответствующей расчетной длины судна и запаса свободной длина причала необходимого для безопасной швартовки, стоянки и отшвартовки судна.

Порядок определения расчетной длины судна следующий:

- уточняется осадка расчетного судна как разность между проектной глубиной причала и суммой запасов глубин, учтенных при ее определении;

- на основании осадки расчетного судна выбираются ближайшее значение осадок и соответствующее ей значение унифицированных длин судна;

- исчисляется расчетная длина судна путем интерполяции подобранных величин.

Запас свободной длины причала представляет собой для причалов расположенных:

- внутри прямолинейного участка причального фронта – расстояние “d” между двумя стоящими у смежных причалов судами;

- с края прямолинейного участка причального фронта – величину “d/2 +e”, где e – расстояние между судном и концом данного участка;

- одиночно – величину “2e”.

Численные значением величин “d” и “e” принимаются по рекомендациям норм проектирования в зависимости от расчетной длины судна и планировочного решения причального фронта.

Если предполагается швартовка судов носом или кормой, то длина причала для каждого судна принимается равной “2B_c”, где B_c – ширина расчетного судна.

При трех и более причалах, расположенных прямолинейно и оборудованных подвижной механизацией, разрешается уменьшить общую длину причального фронта на 10%, учитывая несовпадение одновременной стоянки судов имеющих наибольшую длину.

Если на прямолинейном участке располагаются причалы для судов с различными длинами, то запас свободной длины определяется как среднеарифметическая величина.

 

Возвышение кордона причалов.

Возвышение кордона причала или, что одно и то же, отметка портовой территории, над отсчетным уровнем воды в водоеме является одной из важнейших характеристик порта. Выбор ее обуславливается необходимостью обеспечения незатопляемости территории порта в период стояния высоких уровней воды, удобства производства перегрузочных операций, нормальной работы наземных транспортных средств и сохранности груза.

Назначая отметку территории, следует иметь в виду, что затопление подземных инженерных сетей (электроснабжения, освещения, связи, галерей с технологическими трубопроводами и т.п.) недопустимо.

Отметка портовой территории для всей прикордонной зоны обычно принимается одинаковой, что обеспечивает более простую и удобную транспортную связь между причалами. Вместе с тем, необходимо иметь в виду, что необоснованное повышение отметки территории ведет к увеличению высоты причалов и, следовательно, к увеличению их стоимости.

Возвышение прикордонной территории порта (кордона причала) на защищенных от волнения акваториях устанавливается сравнительным расчетом по основной и поверочной нормам, который проводиться на основании нормативов минимального возвышения кордона причала над соответствующими исходными уровнями воды. Наибольший из полученных результатов принимается за проектное возвышение кордона причала (Таблица 2).

 

Таблица 2

Возвышение кордона причала

 

Характер бассейна	Основная зона	Поверочная зона
Исходный уровень	Норматив минимального возвышения кордона причала над исходным уровнем, м	Исходный уровень	Норматив минимального возвышения кордона причала над исходным уровнем, м
Неприливные моря	Средний многолетний	2,0/1,2	Наивысший Годовой обеспеченностью в многолетнем ряду 2% (один раз в 50 лет)	1,0/0,0
Приливные моря	50% обеспеченности	2,1/1,0	1% обеспеченности	1,0/0,0

 

Примечания:

1. В числителях указаны нормативы минимального возвышения кордона грузовых и пассажирских причалов, а в знаменателе - вспомогательных причалов, причалов местного сообщения и портового флота.

2. При необходимости величина возвышения кордона вспомогательных причалов местного сообщения и портофлота может быть повышена до соответствующей величины грузовых причалов.

По основной норме устанавливается возвышение кордона причала относительно уровня отсчета из условия обеспечения удобства стоянки судов у причала и проведения погрузо-разгрузочных работ при средних уровня воды, а по поверочной норме – возвышение кордона относительно уровня отсчета, обеспечивающее не затопляемость территории причала при максимальных уровнях.

Наибольший из полученных результатов принимается за проектное возвышение кордона причала.

Следует иметь в виду, что получаемые таким образом отметки, являются минимально допустимыми, и, обычно, находятся в пределах 2-3 м над средним уровнем моря (для неприливных морей).

Возвышение кордона причала на незащищенных или не полностью защищенных от волнения акваториях устанавливается в каждом конкретном случае в зависимости от совокупности следующих факторов: величины прилива и отлива, высоты волны, конструкции причала, типов и размеров судов, а также технологических требований.

В приливных морях с большой амплитудой колебания уровня воды (более 6м) с целью уменьшения высоты причалов часто устраивают закрытые бассейны (доки), соединяемые с морем шлюзами (Лондон, Ливерпуль, Гавр и т.д.). В этих бассейнах поддерживается уровень, близкий к приливному. Возвышение портовой территории в этом случае отсчитывают от этого уровня и принимают равным 1,0-1,5 м.

При строительстве причалов, предназначенных для приема крупнотоннажных судов (танкеров), на незащищенных или недостаточно защищенных акваториях (рейдовые причалы) возвышение их кордона принимают равным 5,0-7,0 м и более (с учетом необходимости придания трубопроводам уклонов в сторону берега).

 

 

План порта и общие принципы его компоновки

 

Под планом порта понимаются взаимное расположение и основные размеры всех сооружений и устройств порта и компоновка их в одно рациональное целое.

Разработка плана порта является ответственным этапом проектирования, определяющим перспективы эксплуатационной деятельности порта. Неудачное решение вопросов плана порта приводило к нарушению всей эксплуатационной работы морского транспортного узла. Главной причиной таких ошибок чаще всего является неверная оценка гидрологических, геоморфологических и геологических условий района строительства, а также недостаточное внимание к вопросам перспективного развития порта.

Современный морской порт представляет собой наиболее сложный вид транспортного узла, где взаимодействуют все виды транспорта.

Порты по своему назначению, размерам и особенно условиям расположения весьма разнообразны и стандартной формы плана не может быть. Можно лишь указать те общие принципы размещения и компоновки порта, которые должны быть положены в основу проектирования с учетом местных особенностей.

Общие требования к плану порта могут быть кратко сформулированы следующим образом:

- акватория порта должна иметь безопасный и удобный в любую погоду вход с моря, а так же должна быть достаточно защищенной от волнения, заносимости и иметь достаточные размеры для безопасного и удобного передвижения, маневрирования и отстоя судов;

- отдельные сооружения и устройства должны быть так размещены на портовой территории, чтобы грузы могли проходить через них кратчайшим путем без обратных движений; отдельные грузопотоки не должны пересекаться и мешать друг другу;

- при размещении порта в зоне расположения города или жилого района, порт должен располагаться с подветренной стороны для господствующих ветров и отделяться от них санитарно-защитными зонами (разрывами). При этом порт не должен отрезать город от моря, а город не должен ограничивать развитие порта;

- необходимо составить план порта таким образом, чтобы к причалам и складам, как крытым, так и открытым, можно было удобно и рационально подводить железнодорожные пути (подъездные, грузовые, транзитные, маневровые) и автодороги;

- внутри порта его отдельные специализированные районы – пассажирский и грузовые – по отдельным видам грузов должны быть расположены с учетом их специфики;

- при разработке плана порта должно быть предусмотрено возможное дальнейшее развитие порта;

- необходимо принимать такие проектные решения, реализация которых в наименьшей степени будет оказывать неблагоприятные воздействия на окружаемую среду (атмосферу, прибрежную зону, береговые участки и водное пространство);

- компоновку элементов территории порта по условиям пожарной безопасности необходимо производить с соблюдением обязательных разрывов между причалами для перевалки пожарно-взрывоопасных грузов с одной стороны и береговыми зданиями и сооружениями с другой стороны.

Разработка плана порта включает: составление характеристики площадки строительства; назначение границ сухопутных и водных подходов, акватории и территории; расположение навигационной обстановки; организации территории порта; проектирование предпортовых железнодорожных станций, внутрипортовых сетей и коммуникаций и пр.

Важнейшим эксплуатационным требованием является надлежащее районирование порта, под которым подразумевается разделение причального фронта и всех устройств порта на отдельные районы (участки), каждый из которых предназначен для переработки определенного рода груза, направления грузооборота и др.

 

Плановое начертание оградительных сооружений

 

Оградительные сооружения являются наиболее дорогостоящими сооружениями при строительстве морского порта, причем стоимость их резко возрастает с увеличением глубины акватории, размещения их на открытых побережьях с неблагоприятными гидрометеорологическими условиями, необходимостью эффективной защиты от волнения и других факторов. Это связано с появлением новых технологий перевозок грузов, созданием промышленно – портовых комплексов, приближением портов к пунктам производства потенциальных грузов, нуждающихся в перевозках морским транспортом, и к пунктам потребления грузов. Несмотря на факторы, оградительные сооружения стараются строить с наименьшими затратами материальных и финансовых ресурсов.

При разработке планового начертания оградительных сооружений необходимо учитывать: естественные условия (режим волнения, ветра, приливов, топографию, грунтовые условия дна акватории и др.), заданный уровень волнения на ограждаемой акватории; маневренность расчетных судов, степень обмена воды в акватории в условиях ее ограждения, стоимость строительства и эксплуатационные расходы, планы перспективного развития порта. При возможности стремятся расположить порты прежде всего в местах, максимально защищенных от волнения (бухта, залив, лиман и т.д.), дающих возможность или вообще исключить возведение оградительных сооружений или свести к минимуму их длину и стоимость. Поэтому, оградительные сооружения стараются возводить с использованием рифов, банок, отмелей и т.д. В то же время, головы оградительных сооружений рекомендуется выносить на естественные глубины, соответствующей объявленной глубине порта, чтобы не делать подходной канал.

Основные требования, которые необходимо учитывать при возведении оградительных сооружений:

- достаточность плановых размеров портовой акватории для размещения необходимого количества причалов с достаточно удобными подходами;

- надежная защищенность акватории порта и ее входов от волнения, течений, заносимости и плавающего льда;

- плавное криволинейное или слабо искривленное ломаное начертание в плане, не допускающее появления местных вихорных зон с усиленными донными течениями, угрожающими размывом грунта основания;

- минимальность вредных последствий для смежных с портом берегов, связанных с нарушением естественного режима наносов, при котором на одних участках побережья происходит их отложение, на других – размыв берега;

- оптимальность трассировки с учетом глубин и геологических условий в районе грунтовых строительства. Следует учитывать, что значительное по длине сооружение, возведенное на плотных грунтах, может иметь меньшую стоимость, чем короткое сооружение на слабых грунтах.

Сооружение на меньших глубинах может испытывать большее силовое воздействие прибрежных волн, чем на больших глубинах, что потребует усиления его профиля и удорожания; как мы уже говорили – наличие естественных препятствий, защищающих акваторию порта (островов, отмелей, излучин берега, мысов и т.п.) позволяет сократить длину оградительных сооружений.

Внешние оградительные сооружения, ограждающие акваторию подразделяют на:

ü Молы – сооружения соединенные с берегом;

ü Волноломы – сооружения, не имеющие соединения с берегом.

Оградительные сооружения могут иметь различную форму в плане: прямолинейную, криволинейную или ломаную. При этом вогнутые или изогнутости или изломы оградительных сооружений, направленные в сторону открытой воды не допускаются, т.к. в местах, входящих углов возникает неблагоприятный волновой режим со значительным увеличением нагрузки по сравнению с нормальным воздействием волн на прямолинейных участках.

В зависимости от местных естественных условий, технико–экономических и технологических требований состав и расположение в плане оградительных сооружений могут быть разных вариантов. Отсутствуют, какие – либо четкие рекомендации по их компоновке. Обычно решение принимают на основе лабораторных исследований крупномасштабных моделей портов. Наиболее часто встречаются следующие решения планового расположения оградительных сооружений:

одиночные молы, парные молы (параллельные или сходящиеся); волноломы, расположенные параллельно берегу или под некоторым углом к нему; различные комбинации молов и волноломов.

Одиночные молы наиболее часто сооружаются в портах на открытом побережье при резко выраженном волнении одного направления или полузащищенных бухтах. Размер защищаемой акватории в этом случае невелик, поэтому, применение одиночных молов характерно для небольших портов.

Парные параллельные молы направленные перпендикулярно или под острым углом к берегу размещаются обычно в портах, расположенных у входа в узкую бухту, лиман или устье реки. Головы парных молов выносят на глубины, где не происходит обрушения (забурунивания) волн. Молы защищают от заносимости акватории порта.

Парные сходящиеся молы наиболее целесообразны при расположении порта на открытых побережьях, в частности на отмелых песчаных берегах.

Такая конфигурация молов обеспечивает повышенный эффект волногашения, так как постепенное расширение акватории от входа к берегу способствует затуханию волн. Сходящиеся молы могут быть расположены симметрично или асимметрично, что позволяет прикрыть вход в порт от волнения господствующего направления и предупредить проникновение наносов на акваторию или отложение их у входа в порт и на подходном канале.

Волноломы, параллельные берегу сооружают при сравнительно крутых уклонах дна (приглубое побережье).

При этом при необходимости порт расширяют вдоль побережья. Входы в такие порты располагаются под небольшим углом к берегу, что сопряжено с опасностью выброса судна на берег при траверсных (перпендикулярных берегу) направлениях ветра и волнения. В этом случае порт имеет обычно два входа.

Комбинацию молов и волноломов применяют для защиты акватории в тех случаях, когда преобладающие ветры расположены по значительному сектору, что не позволяет обойтись одним молом или одним волноломом. Обычно такие сооружения возводятся в крупных портах. Они имеют один или два входа, другие разрывы не используют для судоходства. Помимо основных внешних оградительных сооружений в портах с развитой акваторией возводят молы и акватории внутри огражденной акватории – внутренние оградительные сооружения. Их строят в тех случаях, когда размеры основной огражденной акватории значительны и расстояние от внешних оградительных сооружений настолько велико, что волны внутри от разгона становятся очень значительной величины у причалов.

Оградительное сооружение (перекрытие) входа в порт.

Если вычисленная по навигационным условиям ширина входа в порт не обеспечивает необходимой защищенности портовой акватории от волнения, предусматривают перекрытие входа в порт. Это достигается продлением одного из молов либо строительством волнолома. Перекрытие целесообразно и тогда, когда под действием сильных ветров затруднен вход в порт.

 

 

Плановое начертание причального фронта

 

Конфигурация причальной линии – расположение причального фронта в плане, отвечающее оптимальности учета многих факторов. Требования, предъявляемые к расположению в плане причального фронта, диктуются необходимостью создания благоприятных условий для обработки судов и эффективной работы сухопутных видов транспорта.

Начертание в плане причальной линии должно обеспечивать:

- размещение расчетного числа причалов при соблюдении необходимых разрывов между отдельными причалами и районами;

- необходимые размеры операционной зоны (морской грузовой фронт, склады, железнодорожный и автомобильный грузовые фронты);

- рациональное размещение перегрузочного оборудования, складских площадок и береговых сооружений, подъездных путей сухопутного транспорта;

- создание рациональных по форме и размерам бассейнов, врезанных в берег или образованных пирсами;

- удобство подходов судов к причалам, их швартовки и отхода от причалов;

- благоприятные условия отстоя судов у причалов с точки зрения допустимых высот волн;

- минимальный объем черпания при создании необходимых глубин у причалов и малую заносимость в районе причалов;

- расположение причальных сооружений в зоне с наиболее благоприятными топографическими и геологическими условиями.

 

Плановое начертание причального фронта может быть:

а) фронтальным;

б) пирсовым;

в) ковшовым.

 

Фронтальное расположение причалов наиболее просто в исполнении и обычно достаточно удобно для подхода судов. Разновидностью фронтального расположения является ступенчатая (пилообразная) конфигурация причального фронта, удобная при загрузке судов через кормовые и носовые лацпорты.

Фронтальное расположение причалов удобно принимать в хорошо защищенных естественных бухтах и заливах большого размера, в портах на открытом побережье при небольшом числе причалов. Довольно часто встречается расположение причалов вдоль оградительных сооружений, при этом причалы находятся в корне молов (широкие молы), хотя встречается глубоководное расположение причалов, для них не требуется дноуглубление.

Однако при фронтальном расположении причалов акватория и территория порта оказываются растянутыми вдоль береговой линии, что приводит к удлинению оградительных сооружений, сухопутных и водных подходов, портовых транспортных коммуникаций и инженерных сетей.

При пирсовом расположении причалов порт оказывается более компактным, уменьшается длина оградительных сооружений и подходов к порту. Узкие пирсы (20-60 м шириной) устраивают для погрузки- разгрузки наливных и навалочных грузов, а также для пассажирских причалов. На узких пирсах устраивают 1-2 причала. На широких пирсах (250-350 м шириной) для рационального использования их территории располагают не менее 2 и не более 4 причалов с каждой стороны.

Главной особенностью пирсового начертания причального фронта является концентрация большого числа причалов на ограниченном участке берега, что позволяет существенно уменьшить длину оградительных сооружений, необходимых для защиты причального фронта. Вместе с тем при пирсовой системе невозможно иметь большие операционные площадки непосредственно у причального фронта. Удаленными от линии кордона оказываются тыловые склады, располагаемые в производственной зоне. Однако недостатки менее существенны, чем преимущества пирсовой системы. Оси пирсов располагаются под углом 90-120 градусов к береговой линии.

В большинстве современных портов используется комбинация широких пирсов и фронтально расположенных причалов.

Причалы в бассейнах, вырытых на берегу (ковшах), имеются во многих портах, в частности, в районах с большими приливно- отливными колебаниями воды. В этом случае бассейны делают закрытыми, со шлюзами и поддерживают в них уровень, близкий к приливному. Такие причалы имеют те же преимущества, что и пирсов; но и недостатки: большие объемы дноуглубительных работ.

Рациональная конфигурация причальной линии выбирается на основе данных о тенденциях развития транспортного флота, естественных условий акватории и территории, транспортных коммуникаций и требований к районированию порта.

При разработке конфигурации причальной линии учитывается общая компоновка порта, или района, или перегрузочного комплекса.

Приведем примеры рекомендуемых конфигураций грузовых и пассажирских ПК (районов).

 

Таблица 3