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澜沧江60 米级多功能趸船港口与航道适应性分析

2022-03-10蔡会仙俸立文

大科技 2022年8期
关键词:趸船景洪系缆

蔡会仙,俸立文

(云南水运规划设计研究院有限公司,云南 昆明 650051)

1 项目背景

根据《云南省水路交通发展规划(2014—2030 年)》景洪港是云南省12 个重要港口之一,景洪港能够为在湄公河流域内的游客提供内河水路交通服务和公、铁、水中转运输服务,同时为湄公河流域国家的农业产品、工业产品、集装箱及其他货物提供内河水路运输、货物中转运输、现代物流、信息和贸易等服务。通过内河水路与公路、铁路开展水陆联运,尤其是澜沧江—湄公河国际内河联运,景洪港将逐步开发建设成为滇西南和澜沧江—湄公河流域重要的客货水陆交通枢纽和国际国内物流结点,成为澜沧江流域最大的综合性对外开放港口和现代水上客运及物流中心、滇西南地区对外开放的门户。

近年来,西双版纳州景洪市境内澜沧江沿江两岸航运基础设施不断完善,沿江短途观光旅游及夜游已成为澜沧江水上旅游的发展方向。据统计,2018 年西双版纳州水上旅客吞吐量约为350 万人次;2019 年约为370 万人次;2020 年疫情影响旅客吞吐量减少为约320 万人次。随着西双版纳水上旅游业的发展,旅客对旅游服务需求的不断增加,现有的码头客运厅功能较单一,仅作为旅客候船使用,已不能满足旅游业发展的要求。目前,澜沧江上尚无一艘大型多功能趸船,为促进澜沧江航运的可持续发展,因此在满足澜沧江航道条件要求及水上旅游客运需求的前提下,拟在景洪港投入一艘60 米级多功能趸船,该趸船除具备普通趸船功能外,还有候船、办公、休闲等功能,它的投用将显著提升澜沧江景洪港水上旅游基础服务设施的能力和水平。

2 船舶概况

通过对市场调研,随着澜沧江—湄公河四级航道建设及旅游航运的发展,有必要建造一艘大型多功能趸船以适应市场需求。该船可用于船舶靠泊、旅客候船、休闲、办公等。

该船按照《钢制内河船舶建造规范》《内河船舶法定检验技术规则》《澜沧江—湄公河商船检验技术规则》设计,为钢质单体趸船,可容纳1000 人,总长71.2m,水线长68.0m,船宽23.6m,型深3.4m,设计吃水1.6m,设计排水量为2300t,总高26.2m(含装饰顶及桅杆),空载水面以上最大高度25m,停靠于景洪港中心码头,航区为B 级航区、C 级航区J2 级航段[1-2]。

3 港口条件分析

3.1 航道条件分析

目前,景洪港所处航道为Ⅴ级航道通航标准,航道标准为2m水深,航宽40m,弯曲半径300m。按云南省水路交通“十三五”规划要求,澜沧江航道整治工程主要对糯扎渡库区、景洪库区库尾段和景洪电站大坝以下天然河段目前的通航条件还达不到Ⅳ级航道标准进行综合整治,并建设相应的维护基地、护岸、航标及必要航道支持保障系统和通信、道路等。工程按Ⅳ级航道标准建设,航道标准为2.5m 水深,航宽50m,弯曲半径330m,通航保证率95%,涉及船型为500t 级机驳船、500t 级集装箱散货船、600客位双体旅游船和400 客位旅游船。

3.2 码头条件分析

本项目“60 米级多功能趸船”停泊于景洪港中心码头,码头位于西双版纳傣族自治州景洪市内,是澜沧江—湄公河国际航线上的重要港口。码头形式为顺岸斜坡码头,流量在800m3/s 时,码头前沿设计水深2.0m,中枯水码头全长421.58m,中洪水码头全长389.63m,系船桩标准值为300kN。景洪港中心码头150t 级客运泊位,经多年实际运行操作,可以安全系泊、停靠400t 级船舶。目前,停靠在该码头的客船有“印象澜沧江二号”“傣王号”“交融一号”等船舶。

船舶停泊位置上游约90m 处有一个海事码头,海事码头是海事应急搜救码头,码头结构形式及现状仅能满足公务船舶停放,仅设有工作船泊位2 个,码头前沿长度约128.6m。

3.3 与相邻工程的关系

本项目船舶停泊区域附近已建桥梁有允景洪大桥、西双版纳大桥。允景洪大桥位于“60 米级多功能趸船”停泊区域的上游,约1.55km,建成年份较早,于1964 年建成通车,桥全长341.4m,6 跨过江,每跨33m,通航净空高度为7m,通航设计最高水位548m。西双版纳大桥位于“60 米级多功能趸船”停泊区域的下游约350m 处,于1999 年建成通车,为独塔斜拉桥,桥总高107.5m,桥全长600.24m,2 跨过江,每跨156m,引道长599.76m,大桥边跨桥底标高557.153m,中间独塔下桥底标高558.086m,设计最高通航水位548m。

此外,为了提高澜沧江—湄公河对外开放水域景洪港中心作业区的运行效率,满足澜沧江旅游航运及国际航运的发展需要,正在规划“景洪港中心港区锚泊地”,锚泊地位于西双版纳大桥下游约1km,规划客运码头泊位长度503m,锚泊地泊位长度1294m,泊位总长1797m,并建设道路、广场、停车场、客运大楼、水上服务区综合楼等配套设施,其建设规模为:景洪港中心港区客船锚泊地双体客船泊位等级2 个;330 客位客船泊位等级2个;150 客位客船泊位等级4 个;58 客位客船泊位等级9 个,澜沧江航道货船锚泊地500t 级干散货船泊位等级4 个,水上服务区500 吨级干散货船泊位等级5 个。

该项目的建设为船舶停靠留足了空间,满足客运船舶待港和锚泊的要求,缓解了景洪港中心码头船舶停靠压力,大大提高景洪港中心作业区港口码头的服务能力。

3.4 交通环境分析

澜沧江现有客船为改造后的仁达7 号、仁达8 号客船,总长42.42m,型宽6.8m,吃水1.55m,载客150 客;建业003 号(也称傣王号)旅游客船,总长52.8m,型宽13.9m,吃水1.6m,载客600客;57.8m 双体旅游客船,总长57.8m,型宽13.0m,吃水1.6m,载客600 客;印象澜沧江1 号旅游客船,总长48.2m,型宽12.6m,吃水1.5m,载客636 客;印象澜沧江2 号旅游客船,总长63.8m,型宽15.9m,吃水1.6m,载客980 客。

从上述数据来看,客船客位不断增多,船型也向大型化发展。随着澜沧江—湄公河国际航道状况的不断改善,在协定国之间的相互信任、理解、互惠互利的基础下,澜沧江客运事业正逐年壮大,船型正在逐步改变过去单一的状况,豪华游轮、高速客船等都已加入其中。今后澜沧江—湄公河船型的发展趋势为不断向船型标准化、大型化、专用化、舒适化方向发展。故投入“60m级多功能趸船”将有利于提升澜沧江水上旅游基础服务设施的能力和水平。

4 船舶对港口的安全适应性分析

4.1 泊位长度适应性分析

根据《河港总体设计规范》(JTS 166—2020)的规定,停靠船舶要求的码头泊位长度为式(1)。

式中:L——设计代表船型船长;d——富裕长度(0.1-0.15L)。

拟设计建造的“60 米级多功能趸船”船舶总长L=71.2m,d=7.12m,该船所需的泊位长度为式(2)。

该船停泊位置位于景洪港海事码头下游约90m 处,现有“印象1 号”“印象2 号”“傣王号”停泊,泊位长度约为100m,满足船舶停泊泊位长度的要求[3]。

4.2 航深适应性分析

根据《河港总体设计规范》(JTS 166—2020)相关规定:平原河流、山区河流、运河和潮汐影响不明显的感潮河段的码头前沿设计水深可按式(3)计算。

式中:Dm——码头前沿设计水深,m;T——船舶吃水,m;Z——龙骨下最小富裕深度,m,取0.3m;ΔZ——其他富裕水深,m,取0.1m。

“60 米级多功能趸船”满载吃水T=1.6m,Z=0.3m,ΔZ=0.1m,该船停泊所需航道水深为:Dm=1.6+0.3+0.1=2.0m。景洪港中心码头在流量大于800m3/s 时,前沿设计水深为2.0m,能满足船舶安全停靠要求,现航行的“印象2 号”客船吃水也为1.6m,能安全停靠在景洪港。

该船停泊位置位于景洪港海事码头下游约90m 处,船舶随水位变化沿码头岸坡停靠。考虑到枯水期船舶能够安全停泊、不搁浅,船舶停泊点采用枯水期最低运行水位与相应的各级流量组合,得出枯水期时船舶最佳停泊点为距码头前沿线约22m 的位置。

4.3 系缆条件适应性分析

“60 米级多功能趸船”下游约350m 处有一座西双版纳大桥,设计最高通航水位时景洪大桥净高12m,该船空载时水面以上高度为25m,远大于景洪大桥净空高度,若系固不牢靠对下游大桥及水域内停靠、航行船舶有很大的安全隐患,故该船的系缆能力尤为重要。

该船停泊需用缆绳与系船桩连接,以限制船舶运动。系缆力与船舶特性以及受到的风、水流载荷有关,系缆力的大小直接影响船舶的停泊安全。

4.3.1 缆绳系缆力计算

根据《钢质内河船舶建造规范》(2016)趸船首部缆索的破断拉力计算得543.825kN;趸船尾部缆索的破断拉力计算得563.95kN。为增加系缆安全性,故给该船每根缆索破断力预留30%,即应满足的破断力为733.14kN,所选系船钢索6×30——φ43,最大破断负荷为804kN,满足要求。

4.3.2 系船桩系缆力分析

根据《港口工程荷载规范》(JTS 114—2010)中相关规定[4],水流对船舶作用产生的水流力船首分力和对船尾横向分力如式(4)所示。

计算得:Fxsc=28.89kN;Fxmc=0kN。

水流对船舶作用产生的水流力纵向分力按式(5)计算。

从巢湖流域综合土地利用动态度数值(图2)可知,1985-2000年,土地利用综合动态度为0.08,2000-2016年,土地利用综合动态度为0.12。可以看出巢湖流域的土地利用程度呈上升趋势,表明区域内土地利用变化加剧。根据巢湖流域的单一土地利用动态度变化图(图1)可分析区域内各土地利用类型的变化程度。

计算得:Fyc=8.42kN。

作用在船舶上的计算风压垂直于码头前沿线的横向分力和平行于码头前沿线的纵向分力可按式(6)计算。

计算得:Fxw=65.46kN;Fyw=213.66kN

系缆力应考虑风和水流对计算船舶共同作用所产生的横向分力总和、纵向分力总和。系缆力标准值可按式(7)计算。

经计算“60 米级多功能趸船”单个系船桩所需系缆力N=183.88kN。考虑船舶锚泊安全,故给该船首尾锚预留30%的余量,即单个系船柱系缆力N=239.04kN。据实地调研,景洪港中心码头系船柱标准值为300kN,满足船舶安全系缆要求。

4.4 锚泊条件适应性分析

根据《钢质内河船舶建造规范》2016 规定,趸船首部在水流上方抛设的领水锚的锚质量计算为5577.69kg;趸船尾部定位锚的质量计算为2892.04kg。考虑船舶锚泊安全,故给该船首尾锚预留30%的余量,即首锚应满足7251kg,实际取每只首锚3650kg,总质量7300kg;尾锚应满足3759.65kg,实际取每只尾锚2000kg,总质量4000kg;锚链CCSAM1φ58mm,各150m,共4 根。锚泊设备满足《规范》要求。

5 船舶对航道的适应性分析

5.1 对主航道适应性分析

目前,澜沧江景洪港段航道为Ⅴ级航道,航道标准为2m 水深,航宽40m,弯曲半径300m。按照澜沧江航道规划要求,该水域将规划为Ⅳ级航道,航道标准为2.5m 水深,航宽50m,弯曲半径330m。

“60 米级多功能趸船”停泊位置随水位变化而发生移动,洪水期时,船舶靠码头岸线停泊;枯水期时船舶停泊位置离景洪港码头前沿线约22m,且该船上不停靠其他船舶(不考虑船舶回旋水域的影响),船舶主甲板边线距澜沧江规划航道主航道约41.5m,停泊水域未占据主航道,对主航道上航行船舶的影响在可控范围内。

5.2 对船舶惯性航路的影响

5.3 对水域内双向航行船舶的影响

该水域内航行的船舶主要为货船及一些双体旅游客船,式(8)和式(9)分析几艘典型船舶的双向航行所需航宽。

式中:B2——直线段双线航道宽度,m;BFd——下行船舶或船队航迹带宽度,m;BFu——上行船舶或船队航迹带宽度,m;d1——下行船舶或船队外舷至航道边缘的安全距离,m;d2——上行船舶或船队外舷至航道边缘的安全距离,m;C——船舶或船队会船时的安全距离,m;Bsd——下行船舶或船队宽度,m;Ld——下行顶推船队长度或货船长度,m;β——船舶或船队航行漂角,(°);Ⅰ~Ⅴ级航道可取3°,Ⅵ级和Ⅶ级航道可取2°;Bsu——上行船舶或船队宽度,m;Lu——上行顶推船队长度或货船长度,m;d1+d2+C——各项安全距离之和,m。

船队可取0.50~0.60 倍上行和下行航迹带宽度,货船可取0.67~0.80 倍上行和下行航迹带宽度。

该水域航行的典型船舶上下水错船时要求航道宽度如表1所示。

表1 航道宽度计算

从表中计算可看出该航段内最大的两艘双体客船双向航行所需航宽为63.45m;两艘典型货船双向航行所需航宽为38.84m。根据“60 米级多功能趸船”停泊情况得出:枯水位时,该船甲板边线距双向航行所需航宽线约34.5m,不占用双向航行所需航道宽度,但考虑船舶航行安全,通过“60 米级多功能趸船”停泊水域范围时船舶尽量保持单向航行,因此对此段范围内双向航行船舶的影响在可控范围之内。

5.4 对相邻跨河建筑物的影响

根据现场调研,允景洪大桥位于“60 米级多功能趸船”停泊区域的上游约1.55km,故该船停泊位置对允景洪大桥无影响。

西双版纳大桥位于“60 米级多功能趸船”停泊区域的下游约350m 处,最高通航水位净空高为12m,该船水线以上净空高度(含桅杆)为24.3m,远大于大桥最高通航水位净空高度,若系固或锚固不牢靠,船舶会顺水而下,撞击大桥,从而发生安全事故,因此该船采用系固加锚固的双重安全措施。故该船对西双版纳大桥的影响在可控范围之内。

5.5 施工期的安全影响

“60 米级多功能趸船”施工地点位于橄榄坝附近的船舶建造基地,在西双版纳大桥的下游,为保证船舶能够安全的通过大桥到达指定的停泊地点,该船在船舶建造基地完成主船体及4 层上层建筑的建造和舾装后,由拖船拖至泊位点。

6 结论

通过对“60 米级多功能趸船”停泊水域环境现场调研分析,再严格按照船舶建造规范、内河船舶检验技术规则、澜沧江—湄公河商船检验技术规则及相关规定要求设计,船舶性能、结构、系泊、环保及安全性良好。满足港口内泊位长度、停泊水深、航宽、系缆及锚泊的要求,船舶与停泊港口相适应,能够安全停泊。对水域内船舶通航安全影响在可控范围内。

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