1、航道整治工程效益影响评价2.1.1.1 评价依据及参数(1)评价的主要依据国家发改委、建设部发改投资20061325号文颁布的建设项目经济评价方法与参数(第三版);交通部水运建设项目经济评价办法;交通部水运规划设计院主编水运建设项目评价手册1996年。本航道整治工程属国家的基础设施建设,无直接的财务收入,因此只作国民经济评价,不作财务评价。(2) 评价参数及有关数据(3) 社会折现率:根据建设项目经济评价方法与参数的规定,目前社会折现率为8,而前评价的时间是2001年,当时的社会折现率是12,为了与前评价一致,本次后评价的社会折现率仍取12。计算期:该工程建设期为2年,生产期为18年,计算期共
2、20年。评价基准年:2001年。残值:根据本工程特点,残值为零。运量:前评价工可阶段以1998年的实际运量8668万吨为基数推算,预测2010年达到13405万吨,2020年到达18191万吨;初设阶段根据运量预测,以2000年的实际运量8747万吨为基数推算,预测2010年达到12350万吨,2020年将到达17160万吨。(3)工程资金筹措工程竣工总投资5290万元,由交通部拨款投资,属国家对非盈利公用基础设施的拨款,豁免本息。2.1.1.2 国民经济效益评价(1)评价方法该工程属于国家基础设施建设项目,其效益主要表现为航道条件改善后航运运输费用的节约和无项目时支出费用的节约。其国民经济评
3、价采用“有项目”情况和“无项目”情况对比的方法。“有项目”情况即实施该项工程后,完成预测货运量的费用支出,“无项目”情况即不实施该工程情况下同样完成设计货运量的费用支出,两者的差值(即费用支出节约额)即为本工程的净效益。评价中的各种费用均按规定进行影子价格的调整,以正确客观地计算和衡量本工程项目实施后对国民经济所作的净贡献。(2)工程投资经济费用工程投资经济费用具体如下:工程投资费用调整。该工程的总投资为5290万元,根据“为了正确计算项目对国民经济所作的净贡献,在进行国民经济评价时,原则上都应该使用影子价格”的规定,对该工程建设期的各项费用进行经济费用的调整。主要调整内容如下:扣除工程投资中
4、属于国民经济内部转移支付的计划利润、税金等费用;土地费用的调整,该工程没有发生永久征地费用;工程费用的调整,该工程建设中主要材料块石、碎石、土工布等均为市场价,与影子价格较为接近,因此调整系数为1.0,人工、柴油影子价格根据现行价格进行调整,配套设施费用不作调整,其它费用按工程费用调整系数调整。根据以上各项费用的调整,该工程投资费用的经济值为4821.28万元,比财务费用减少468.72万元。运行维护费用。工程建成投产后的年运行维护费用,分为日常航标维护及运行管理费用和工程维护费用两部分,航道运行管理费用在工程前后都是必须的,新增的是工程后的工程维护费用。根据以往经验工程维护费用按其工程经济费
5、用的10计列,并分摊至每年,经计算,工程年运行维护费用为每年38万元。流动资金。工程建成后运行管理的流动资金按年运行维护费用的30%计列。(3)工程经济效益计算项目实施后,显著改善了该河段的通航条件,其效益主要体现为航运效益,包括运输费用节约效益、航道疏浚维护费用节约效益和浅滩阻航损失避免效益。运输费用节约效益。根据后评价货运量调整结果,结合航道现状实际情况,该段航道货运量的增长均按正常运量考虑,2010年通过该河段的运量为13426万吨,2020年为18044万吨。正常运量运输费用的节约效益按下式计算:式中:正常运量运输费用的节约效益无项目时单位运输费用及相应的运输距离有项目时单位运输费用及
6、相应的运输距离正常运量“有项目”情况下的水运单位运输(影子)费用,根据2007年4月到相关单位的调查结果,采用0.055元/t.km。“无项目”情况下的水运单位运输(影子)费用,在“有项目”情况的基础上,增加以下两项费用:一是无项目时船舶通过该河段航速较慢增加的燃油费等相应的费用;二是枯水期船舶减载航行但又需满足运量要求时增加的船舶运行费用,经分析计算采用0.07元/t.km。根据运量情况,2006年以前节约效益根据实际运量确定,2006年以后节约效益根据预测运量确定,分别按“有”、“无”两种情况计算运输费用和节约效益。具体见表1,其他年份效益可等差内插。航道年疏浚维护费用节约效益。长江张南水
7、道航道维护水深4.0m,据了解,工程前每年均需挖泥15万m3方能基本达标,参考同类工程报价,按现行市场价估算,单价为12元/m3,故每年航道维护费用约为180万元。浅滩阻航损失避免效益。整治前,张南水道的浅滩碍航现象比较严重。1988年以前,每逢枯季,南港水深不足,被迫封航,曾出现过水深1m(1979.2)、封航101天(1964-1965年枯季)的情况;1998年特大洪水后,浅滩开始恶化,枯水期需采取多种措施进行超常规维护,但仍有船舶搁浅。浅滩阻航损失包括阻航期间的船舶营运费用、货物时间费用和旅客支出、航道部门采取“解阻”措施的支出费用等,据不完全统计,本项目航道整治工程实施后,平均每9年一
8、次的浅滩阻航损失可以避免,参考评价手册,经计算,在现有运量的前提下,张南水道浅滩阻航每次至少导致航运部门损失3964万元,该费用分摊至每年为440万元。(4)国民经济评价指标根据该工程建设期的进度情况及完工后的运营情况,将各项费用与效益汇入现金流量表,进行国民经济评价指标计算,得出计算结果如下:经济内部收益率EIRR:21.22经济净现值ENPV:2932.09万元(is=12)02.1.1.3 社会效益综合评价除上述定量计算的国民经济效益以外,项目还具有以下社会效益:(1)通过本项目的实施,航行条件得到较大改善,出险大大减少,为地方赢造了安全的出行环境,确保了长江沿线上下游物资交流的顺利进行
9、,从而为本区域工农业生产和经济发展及人民生活水平的提高提供了可靠的物质保证。(2)本项目的实施提高了航道尺度,大大提高了航道的通过能力和航运效益,不仅航道条件得到大幅改善,而且万吨级船队也能顺利通行,标志着连接长江中下游航运的一个“咽喉”航道被彻底打通,使这段航道与整个长江中下游航道相适应,为发展长江航运创造了条件,为沿江经济带的建立和形成提供了必要的条件。(3)张南水道紧邻九江港,而九江港又是江西的北大门,因此,项目的实施对九江港的货物运输将带来积极影响,能促进九江港吞吐量的发展,进而促进九江市的经济发展和人民生活水平的提高。2.1.3 航道工程质量管理2.1.3.1 航道工程中常见的质量通
10、病(1)工程实体通病 小型预制构件粗糙、蜂窝、麻面、孔洞。混凝土砼块表面有起砂、掉皮、露石等存在。 成品砼块强度不够、破损较多。 护岸及边坡开挖土方局部坍塌。基础处理分层压实不够、密实度不足。 水下沉(铺)排撕排、漂移。(2)施工工艺通病 混合料计量、级配不严格、拌合不均匀。 预制砼块工艺制作不到位,模具校正不及时。预制构件尺寸控制不严,外观质量不达标。 混凝土养护有的不规范。(3)质量管理通病 施工单位自检体系落实不到位。 因季节性施工造成赶工抢进度。 工程资料存在后补现象。 原材料进场抽样复验频率不足、有的不闭合。 施工管理人员对技术标准、规范执行不严。 监理单位现场平行检测频率不足。 合
11、同段、工作面、工序间衔接不紧。2.1.3.2 航道整治工程质量控制措施(1)严格控制工程施工质量标准 要从思想上正确对待航道整治工程的质量通病问题,正确认识到这些质量通病对航道整治工程质量的恶劣影响,所谓“蝼蚁可以毁堤”,必须要从长远出发,为航道长期的质量安全着想,不能只顾当前的整治效果,而忽视了未来可能出现的问题,必须做到“未雨绸缪”,从各方面对工程存在的质量弊端进行彻底的清查整治。 在工程的设计阶段就必须考虑工程各方面可能出现的通病,采用其他施工技术,后者制定出应对的方案,尽可能的避免质量通病的设计阶段的产生。 在施工阶段,更要严格把好质量安全关,做到事无巨细,即使是最微小的质量问题,也要
12、尽可能的避免。 在国家政策和行业标准所允许的质量评估标准误差范围内的质量通病,也必须给予重视,从实际情况出发,对各种质量通病进行预测。对可能会在未来对航道的整治工程质量产生危害的。要采取应对措施,解决问题。最后在工程维护阶段,对发现的质量通病,也要及时的上报相关部门,以便对这些问题做出专业的预测,对问题严重的弊病,要及时的修补整治,防微杜渐。(2)全面提升航道航行标准只有航道具备一定的航行条件,船舶才能正常安全地航行,而且能获得一定的运输效益。为此,在航道整治的工程中,必须重视对航道航行条件的设置和提升。 要保证航道的深度。航道的深度是河流通航的基本条件之一,决定着船舶的吨位和通过能力。要提升
13、航道的运输能力,就必须在整治工程中,注意对航道水深的控制,保证一定吨位的船只通行。随航道深度增加,吃水深、载重量大的船舶就可以通过,但必须注意增加航道深度与整治和维护费用之间的关系,在保证航道运输能力的同时,也要从地区的实际运输需要出发,制定航道的水深,不能光为增加航道水深,而不考虑整治和维护所要付出的费用。 要保证航道的宽度。要根据航道的实际运输量。来制定航道的宽度,在普通的航道实行双航线航行。 要合理的建设航道转弯半径和许可流速。在整治工程中,要重视对河流转弯半径的建设和完善,防止河流转弯半径过小,造成航行的困难。在建造标准上,转弯半径应以不最大航行船舶长度的45倍为标准。航道许可流速是指
14、航线上的最大流速。应该从航道的运输需要和实用经济的角度出发制定,在整治过程中,可以根据航道的宽度等进行定制。 要建设符合相关质量规定的水上外廓,以保证船舶水面以上部分通过时,所需要的实际高度和宽度。以航道等级来确定水上外廓的高度。(3)做好水上沉排施工水上沉排施工,通常会出现的卷排、叠排、梭排和搭接宽度不足的通病,要具体分析。具体的解决。对卷排、叠排、撕排的防治和整改,可以采取沉排时,对水深及流速变化进行实际勘查,控制移船速度,取好水排入水角度的手段来防治。对梭排防治和整改时,则注意对排布卷入卷排简的分段加强控制,确保排与排间、排尾与系排梁结合处的牢固。沉排过程中注意船的航速。要解决撕排的问题
15、则要注意在排布上游处理好钢筋条的加入,保证排布的抗拉强度达到一定的质量标准,在施工时,必须按照一定的施工程序和技术,防止排体在施工的过程中产生破裂。在搭接宽度的问题上,除了要在技术上做到对沉排轨迹的具体掌控,同时施工指挥人员必须指挥得当,对现场情况进行正确的判断,并做出正确的指挥。(4)严格控制混凝土的质量混凝土的质量直接影响到航道整治工程的质量,因此必须从各方面对混凝土的质量进行监控。 要建立完善的质量监测责任制度,把施工各阶段的质量监测包干到位,权责明确。 要在施工技术上精益求精,在保证施工进度的同时,注意施工技术的应用,做好混凝土施工配比、预应力及浇筑和养护的技术工作。 保证混凝土的原材
16、料质量过关,提高质量技术指标合格率,以及混凝土整体外观质量。2.2 航道整治规划设计2.2.1 全国内河航道与港口布局规划内河水运是综合运输体系和水资源综合利用的重要组成部分,是实现经济社会可持续发展的重要战略资源。积极倡导发展内河水运,符合建设资源节约型、环境友好型社会的要求。近年来,内河航道、港口设施建设取得了显著成绩,内河水运货运量持续增长,运输船舶大型化、标准化趋势明显,水运市场日趋活跃,内河水运进入了快速发展的较好时期。目前,全国形成了以长江、珠江、京杭运河、淮河、黑龙江和松辽水系为主体的内河水运布局,内河水运的服务腹地有了较大的延伸和扩展,服务质量明显提高,为流域经济社会的持续、快
17、速发展发挥了重要作用。为贯彻落实科学发展观,体现国家发展内河水运的意志,进一步理清发展思路,更好地指导内河水运健康发展,充分发挥内河水运占地少、运能大、能耗低、污染小的优势,完善综合运输体系,促进水资源综合开发利用,根据有关法律法规,制定全国内河航道与港口布局规划。规划重点是内河高等级航道和主要港口。内河其他等级航道、地区重要港口和一般港口由各省(自治区、直辖市)人民政府在各地内河水运规划中明确。规划的实施期限为2006年2020年。2.2.1.1 现状评价(1)发展现状 内河航道2005年,全国内河航道通航里程12.3万公里,占河流总长的29%,主要分布在长江、珠江和淮河水系,分别占50%、
18、13%和14%。可通航500吨级船舶的四级及以上航道15328公里,约占12%,其中可通航千吨级船舶的三级及以上航道8631公里,约占7%;其它等级航道约占88%。经过多年的建设与发展,长江干线已成为世界上水运最为繁忙和运量最大的河流,西江航运干线已成为沟通西南与粤港澳地区的重要纽带,京杭运河已成为我国“北煤南运”的水上运输大动脉,长江三角洲、珠江三角洲航道网已成为区域综合运输体系的重要组成部分。 内河港口2005年,全国内河港口1300多个,生产用码头泊位30944个,其中万吨级泊位187个,主要分布在长江、珠江、京杭运河与淮河水系,其中长江水系港口760多个,泊位15237个,珠江水系港口
19、110个,泊位2335个,京杭运河与淮河水系港口290个,泊位11608个。 内河运输2005年,全国内河船舶保有量近20万艘,净载重量4481万吨,载客量86万客位,货运船舶平均吨位229吨/艘。完成内河水运货运量14.9亿吨,货物周转量3635亿吨公里,客运量1.26亿人,旅客周转量31.4亿人公里。内河港口完成货物吞吐量18.45亿吨,旅客吞吐量1.29亿人。(2)存在问题 基础设施薄弱。由于历史上对发展内河水运的认识不一致,资金投入严重不足,总体上内河水运发展较为缓慢,内河航道、港口基础设施薄弱,能力不足,制约了内河水运优势的发挥。 结构性矛盾突出。内河高等级航道少,干、支航道没有高标
20、准贯通;内河港口通用杂货泊位多,集装箱、液体散货等专业化泊位少;运输船舶吨位小,船型杂乱,标准化程度低,安全性能差,运输装备水平有待提高。 协调难度大。内河水运涉及水利、电力、环保、城市发展等方面,受部门、地方对水资源的不同需求驱动,造成了在水资源开发中形成的合力不足,兼顾不够,发展内河水运的协调难度大,水资源综合利用不充分。 行业管理有待进一步加强。在内河水运市场准入、行业监管、依法行政等方面有待进一步提高管理和服务水平。(3)布局评价 现有水运布局主要依托于河流分布,体现了河道特性。目前,我国内河水运布局基本反映了我国水资源的分布状况,内河航道和港口布局围绕河流分布展开,并根据河道特性和流
21、域经济发展需求,实现水运资源的开发,内河水运开发程度与水资源利用和流域经济发展水平密切相关。 内河水运促进了沿江(河)产业发展和生产力布局。内河水运为沿江(河)产业发展提供了便利的运输条件,保障了原材料和产成品运输,促进了沿江(河)产业带的形成,沿江(河)经济和内河水运互为依存、相互促进。内河航道和港口受水量、季节影响较大,江海连接处的水网密集区域运输需求和港口吞吐量绝对值大,且增长速度快,如长江三角洲、珠江三角洲地区等。 内河水运的发展加强了区域间的联系,沟通了沿海运输。长江、珠江、淮河等主要航道沟通了我国东、中、西部地区,促进了区域间的物资交流,加强了区域间的经济联系,并与沿海和远洋运输相
22、对接,形成了开放式的内河水运。 港口布局依托内河航道。内河港口是内河运输的节点,是实现与其他运输方式多式联运的枢纽,内河码头等级与航道通航标准相适应,实现内河水运资源内部的合理配置。与运输市场发展相适应,依托内河航道和城镇的分布,我国内河港口初步形成了长江干线、珠江三角洲集装箱运输系统的框架,以及长江干线矿石运输系统,长江水系、珠江水系,京杭运河与淮河水系煤炭运输系统的港口布局。 内河水运服务范围有待拓展。受航道通航条件限制,目前内河水运的覆盖面和通达度还有待进一步拓展,干支航道的标准不衔接,影响了内河水运优势的发挥。 内河水运涉及面广,较为复杂,开发受到限制。内河水运开发涉及到省市间、行业间
23、、部门间甚至与邻国的协调,水运开发受到限制。2.2.1.2 功能定位(1)优势分析 占地少。内河水运利用现有河道,基本不占或较少占用土地,中下游航道整治还可以吹填造地,增加土地。 运能大。全国内河船舶平均吨位已达229吨/艘,长江干线船舶平均吨位已达800吨/艘,长江干线大型顶推船队已达到3万吨。内河水运在特大型设备和构件运输中具有独特的作用。 能耗低。欧美发达国家和我国内河水运的单位能耗均低于铁路、公路。 更安全、环保。内河水运安全可靠,尤其在危险品运输方面具有优势,而且由于单位能耗低,污染物排放少,是一种环保的运输方式。受目前我国内河航道、港口基础设施较为薄弱等方面的影响,内河水运的优势还
24、没有得到充分发挥,今后内河水运发展的潜力和空间还很大。(2)功能定位在我国广大的内陆江、河流域地区,内河航道和港口是支撑流域经济社会可持续发展的战略资源,是综合运输体系的重要组成部分。科学、合理布局内河航道和港口,体现国家发展内河水运的意志,对发展区域和省际间的客、货运输,实现水资源综合利用,维护国家安全具有重要作用。2.2.1.3 布局原则(1)发展目标按照科学发展观的要求,与水资源开发利用和综合交通网发展相协调,合理开发和有效利用水运资源,用20年左右时间,建成干支衔接、沟通海洋的高等级航道,为船舶标准化、规范化创造基础条件;与航道发展相适应,形成布局合理、功能完善、专业化和高效的港口体系
25、。充分发挥内河水运的优势,提供畅通、高效、安全、环保的运输服务,适应流域经济社会发展和国家安全需要。远期根据流域经济社会发展要求,结合水资源开发利用,进一步扩展覆盖面,提高通达度,延伸内河水运的服务范围。(2)布局原则 适应国家战略和流域经济可持续发展要求,促进区域经济协调发展和对外经贸交流。 结合水资源条件,加强协调,贯彻水资源综合利用方针,统筹兼顾水运与防洪、排涝、发电、灌溉、供水等的关系,符合流域综合规划的要求,并与防洪、河道整治、城市总体规划等相关规划衔接,提高内河水运与其他行业协调发展的水平。 坚持内河水运发展与生态环境保护相协调,合理和节约使用内河岸线资源,提高资源利用效率。 充分
26、发挥内河水运优势,加强与其他运输方式的有效衔接,完善综合运输体系。注重航道与港口、船舶以及干线与支线的协调发展。 因地制宜、突出重点、注重效益,妥善处理需要与可能的关系。2.2.1.4 布局方案(1)层次划分全国内河航道划分为两个层次:包括高等级航道和其它等级航道。高等级航道是全国内河航道的核心和骨干,是国家综合运输体系的重要组成部分,有条件的还可与其他交通方式共同组成发展为综合运输大通道,主要指现有的和规划建设为可通航千吨级船舶的三级及以上航道,个别地区的航道受条件限制为可通航500吨级船舶的四级航道。全国内河港口划分为三个层次:包括主要港口、地区重要港口和一般港口。内河主要港口是指地理位置
27、重要、吞吐量较大、对经济发展影响较广的港口。本次规划的重点是内河高等级航道和主要港口。内河其它等级航道以及地区重要港口和一般港口由各省(自治区、直辖市)人民政府在各省(自治区、直辖市)内河水运规划中明确。(2)布局方案在水资源较为丰富的长江水系、珠江水系、京杭运河与淮河水系、黑龙江和松辽水系及其他水系,形成长江干线、西江航运干线、京杭运河、长江三角洲高等级航道网、珠江三角洲高等级航道网、18条主要干支流高等级航道(两横一纵两网十八线、简称2-1-2-18)和28个主要港口布局。规划内河高等级航道约1.9万公里(约占全国内河航道里程的15%),其中三级及以上航道14300公里,四级航道4800公
28、里,分别占75%和25%。规划内河主要港口包括泸州港、重庆港、宜昌港、荆州港、武汉港、黄石港、长沙港、岳阳港、南昌港、九江港、芜湖港、安庆港、马鞍山港、合肥港、湖州港、嘉兴内河港、济宁港、徐州港、无锡港、杭州港、蚌埠港、南宁港、贵港港、梧州港、肇庆港、佛山港、哈尔滨港、佳木斯港。 长江水系长江水系高等级航道布局方案为“一横一网十线”。“一横”:长江干线“一网”:长江三角洲高等级航道网以长江干线和京杭运河为核心,三级航道为主体,四级航道为补充,由23条航道组成“两纵六横”高等级航道网。两纵:京杭运河杭甬运河(含锡澄运河、丹金溧漕河、锡溧漕河、乍嘉苏线),连申线(含杨林塘);六横:长江干线(南京以
29、下),淮河出海航道盐河,通扬线,芜申线苏申外港线(含苏申内港线),长湖申线黄浦江大浦线、赵家沟大芦线(含湖嘉申线),钱塘江杭申线(含杭平申线)。“十线”:岷江、嘉陵江、乌江、湘江、沅水、汉江、江汉运河、赣江、信江、合裕线。长江水系主要港口布局方案为16个:泸州港、重庆港、宜昌港、荆州港、武汉港、黄石港、长沙港、岳阳港、南昌港、九江港、芜湖港、安庆港、马鞍山港、合肥港、湖州港、嘉兴内河港。 珠江水系珠江水系高等级航道布局为“一横一网三线”。“一横”:西江航运干线“一网”:珠江三角洲高等级航道网以海船进江航道为核心,以三级航道为基础,由16条航道组成“三纵三横三线”高等级航道网。三纵:西江下游出海
30、航道,白坭水道陈村水道洪奇沥水道,广州港出海航道;三横:东平水道,潭江劳龙虎水道莲沙容水道东江北干流,小榄水道横门出海航道;三线:崖门水道崖门出海航道,虎跳门水道,顺德水道。“三线”:右江、北盘江红水河、柳江黔江珠江水系主要港口布局方案为5个:南宁港、贵港港、梧州港、肇庆港、佛山港。 京杭运河与淮河水系京杭运河与淮河水系高等级航道布局为“一纵二线”。“一纵”:京杭运河“二线”:淮河、沙颍河京杭运河与淮河水系主要港口布局方案为5个:济宁港、徐州港、无锡港、杭州港、蚌埠港。 黑龙江和松辽水系黑龙江和松辽水系高等级航道布局为“二线”:黑龙江、松花江。黑龙江和松辽水系主要港口布局方案为2个:哈尔滨港、
31、佳木斯港。 其它水系其他水系高等级航道布局为“一线”:闽江。2.2.2 航道整治设计2.2.2.1 设计目的与任务巩固和提高同学们已学知识,初步掌握航道整治设计的基本内容、步骤和方法。本课题系采用顺直治段上的过渡段沙质浅滩。浅滩的基本特点为:能满足航深要求的上、下深槽宽而浅,且水深相差不大,曲率甚小,但经多年观察,深槽仍然变化不大,基本稳定;上、下边滩低坦,过渡段河面宽阔,水流分散。拟统一采取整治(筑坝)和疏浚相结合的工程措施进行整治。其具体整治措施为:沿溪线布置挖槽,吸引水流,增加航深;两岸用对口丁坝束窄过渡段河面宽度,抬高边滩,稳固中、枯水河槽及其主流方向,加大流速,提高水流输沙能力,确保
32、挖槽稳定。滩险成因和整治方案:浅滩位于两深槽的过渡段,浅滩形成有多种原因,如过渡段的横向流速较小,造成泥沙的携带能力降低,引起泥沙淤积。此外,由于过渡段的水流分布分散,引起水流的冲刷能力降低,继而使泥沙在过渡段淤积。处理方法也有很多种,一般采用的方法是先对河床进行初步的了解,以便进一步掌握该浅摊段的河势变化。然后统计该河段的历年最低水位变化情况,针对各年最低水位变化情况。根据一定重现期与累积频率,利用P-曲线求得设计最低水位。由相关曲线,根据基站水位,求出浅滩的设计最低水位。然后求出浅滩段的整治线宽度,设计坝型以及求出挖槽水深,再进行挖槽水深验算,看是否满足要求。再进行校核。最后进行坝体的结构
33、设计以及挖槽的工程量计算。2.2.2.2 航道整治断面设计(1)设计水位设计水位包括最低通航水位和最高通航水位。最低通航水位是航道标准水深的起算水位,是进行航道整治规划、工程设计及施工的基本依据。目前,我国按照全国内河通航标准确定航道最低通航水位。由于一条河流不断受到人类活动及河床下切或抬高的影响,所以时隔一定的年限以后,最低通航水位的值也要作相应的修改。最高通航水位是设计代表船型正常航行的最高水位,也是确定桥梁等跨河建筑物净高的起算水位。可以根据航道等级,按照相应的洪水重现期标准进行推求。设计水位推求时,需要有多年观测的水位和流量资料,但是,在需要整治的浅滩河段又往往不可能有这么多的观测资料
34、,只有先推求出与该浅滩有直接关系的邻近水文站的设计水位,称基本站的设计水位,然后相关到浅滩上,求出浅滩的设计水位。(2)通航河流的最低通航水位天然河流的最低通航水位的推求,常采用保证率频率法或综合历时曲线法计算确定。 保证率:为统计年限中每年内高于和等于某一水位的天数占全年天数的百分比。对于封冻河流的通航期应以全年总天数减去因冰冻的停航天数计算。 重现期:根据航道的标准确定通航保证率、求出每个水文年对应于该保证率的水位值为样本,再进行平率计算,在频率曲线上查得符合频率标准的水位为设计水位。这就是保证率频率法。一二级航道的通航保证率为98%99%,重现期为510年。综合历史曲线法是五七级航道常用
35、的设计水位计算方法。它是将多年日平均水位进行分级统计,求出各级水位的保证率,绘成保证率曲线,再按照各航道等级规定的保证率,从曲线上查得相应的水位,即为设计水位。(3)浅滩设计水位的确定办法推求出基本水文站的设计水位之后,在相关到整治浅滩上,求出整治浅滩的设计水位,即是工程设计要求的设计水位。为了建立基本水文站与浅滩之间的相关关系,常在整治浅滩的下深槽附近设临时水尺,并要求该水尺的水位读数不受整治浅滩的影响,逐日记录水位读数,并特别注意观测中枯水位时的水位值,待取得一个时段的观测资料后,就可将基本站的设计水位与浅滩水位进行相关。推求浅滩设计水位的方法有:水位相关法、比降插入法、瞬时水位法。(4)
36、天然河流最高通航水位的流量频率法该方法认为通航流量决定着跨河建筑物的高度,给通航流量赋予频率的概念,故称流量频率法。其步骤为: 先确定设计频率P及允许停航天数t0 在各年实测流量过程线上,以t0去截取各年的通航流量,得出Q1,Q2,Qn; 将Q1,Q2,Qn进行频率计算,绘制累积频率曲线; 按照设计频率P在曲线上查出所对应的流量Qp即为设计通航流量,然后换算成设计最高通航水位。2.2.2.3 沿海港口深水航道选线及设计主要参数(1)航道选线在对沿海港口深水航道进行选线的过程中,要综合考虑安全性和经济性两个指标。航道的安全性是最关键的指标,一般要尽可能保证较小的浪、风、流之间的夹角,通常角度保证
37、在20的范围内。然而,20也只是理想的经验值,在实际运行过程中由于水流的方向很难保证和强浪或者强风向是一致的,因此基本很难找到绝对理想的航道。在航道选线的过程中,只能是找到影响航道的最主要的因素,抓住主要矛盾,设计最优的方案。尽量保证航道的轴线方向与水流的方向是一致的,在这样的前提下,尽量减小航道轴线与强浪、强风之间的夹角。在确保航道安全的情况下,应当尽量提高航道选线的经济性,使航道疏通、维护的所需费用最低,此外,一般设计和选择的航道尽量保证顺直。在设计的过程中可以充分的咨询有经验的船长、引航员等,了解港口航道水流、风向等的规律和特点,必要时还可以使用模拟器进行航道的模拟,从而保证航道选线的优
38、化。在航道选线设计过程中,要重点考虑转弯处的加宽处理,一般都设置在航道转弯的内测,宽度范围一般选择为船宽的0到2倍值,主要的加宽方式有圆弧法和切角法。在实践中,对于航道转弯位置,尤其是转弯的弯度非常大的位置采用加宽处理使非常必要的,如果设计不合理会造成船只在转弯过程中的困难。当转弯角度大于30时,一般采取折线切割的方式进行加宽处理;转弯角度等于30时,一般采用切角法进行加宽处理;当转弯角度小于30时,我国相关规定中确定的加宽值比美国和加拿大等国的值略小。(2)航道水深航道水深是针对具体指定船型来计算的,不考虑极端特殊的气候或其他因素的影响,港口在满足船舶满载状态下吃水航行的航道最小安全深度就是
39、航道水深。一般来说,港口的航行条件、船舶自身的参数、水位情况、波浪影响情况以及航道的地质特点等都对水深会产生影响。在进行航道水深设计时,一般要计算通航水深和超深富裕水深。其中,通航水深是指波浪富裕水深、船舶航行时的下沉量、船舶吃水情况、船舶纵倾程度、龙骨下最小富裕水深以及淡水修正水深等。在考虑船舶航行下沉量时,我国目前的计算仅考虑了船舶的航速和吨位对下沉量产生的影响。这种计算方式与美国加拿大等国的计算方法相比,在船舶低速航行时计算得到的下沉量值偏大。再考虑船舶纵倾程度时,一般选定船舶长度的0.25%作为纵倾的取值,而对于有掩护航道的邮轮和散货船来说,我国明确规定其纵倾为0.15m。淡水修正水深
40、值一般设计为船舶在海水中航行时吃水水深值的2-3%。我国关于超深富裕水深的取值规定为0.3到0.8m。备淤深度一般根据疏浚间隔和航道的回淤情况具体处理。(3)航道宽度在顺直形状的航道中,航道的有效宽度包括船舶间距即船舶之间的富裕宽度、航迹带宽度以及船岸之间的宽度,而单向航道和双向航道由于满足的通行需求不同,计算的方式也略有差距。 计算航迹带宽度,进港航道设计导则(PIANC)中认为航迹带宽度主要由基本操作带宽度和附加宽度两部分组成。其中,基本操作带宽度是由船舶自身的结构等因素决定的,而附加宽度则指的是在其他外界因素影响之下,船舶安全航行所需要的宽度要求,具体包括波浪、纵流、船速、航道底质、装载
41、货物、航道水深等。此外,当船舶中装载有危险品或其他特殊物品时,要适当加宽航迹带宽度,以满足安全航行的要求。 计算船岸间距,在该参数的计算中我国海港总体设计规范和PIANC的规定略有不同,例如,在计算散货船、载有危险品船以及软底质航道的船岸间距时,海港总平面设计规范中规定的尺度较大。 计算船舶之间的富裕宽度,我国统一规定取值为设计参考船舶宽度(1.0B),而PIANC中的规定则需要具体考虑船舶交会密度、航速、航道掩护情况等。相比较,在交会密度较大的情况下,我国规范规定的船舶之间的富裕宽度值较低。关于航道总宽度的计算,海港总体设计规范和PIANC的规定基本一致。(5)航道通过能力研究沿海港口的航道
42、是船舶进出港口的重要通道,航道的通过能力直接决定了港口的各方面性能,在进行港口设计、建造以及改建的过程中,要高度重视对航道通过能力的研究。航道通过能力要首先保障港口的服务水平,即在港口正常工作的状态下,经由港口航道通行的全部船舶载重吨位之和是进行航道通过能力研究的重要参数。通过现代化的系统仿真模拟工具可以对相关的设计参数进行人工模拟,从而得到仿真计算结果。具体包括: 在计算航道通过能力时要依据航道本身的通航条件、建设情况等,同时也必须与港区的整体定位保持一致。对于定位较高的港区来说,降低通过能力能够提升到港船舶的服务效果;而对于定位较低的港区来说,可以适当提升航道的通过能力。当航道通过能力已经
43、达到了所在港区能够提供服务的临界值,则需要对航道通过能力进行重新的评估和改建,以保证服务水平。 港区建设的规模由沿海港口深水航道的通过能力所决定,如果不考虑航道通过能力而盲目对港区进行扩建,最终导致泊位远超过了航道通过能力,就会在航道中造成船舶的积压,从而给港口管理部门带来巨大的损失。在进行港口航道选线和设计的过程中,需要充分的预测和考虑港口的吞吐量发展趋势,从而保证航道通过能力和港口泊位的协调发展。 最后,在进行航道通过能力设计时,要重点考虑港区的特征吨级,在特征吨级不变的情况下港区内泊位数量变化也不会影响航道的通过能力。在特征吨级发生变化的情况下,需要对航道的通过能力进行相应的调整。港区泊位的数量变化只会影响航道通行的通畅程度。