Рассматривая все береговые устройства с прилегающей акваторией, объединяемые общим названием «порты», следует прежде всего обратить внимание на их большое разнообразие. Поэтому порты классифицируются по ряду признаков, что удобно не только для их изучения, но и для производственных целей.
Основными классификационными признаками портов являются;
- а) назначение;
- б) народнохозяйственное значение;
- в) географическое положение;
- г) годовая продолжительность эксплуатации;
- д) отношение к уровню воды;
- е) отношение к международной торговле.
По назначению, Транспортные порты,
Устройства для перегрузки других видов грузов и пассажирские причалы в специальных портах если и существуют, то имеют второстепенное значение. Нередко встречаются и специальные пассажирские порты, в которых грузовые операции ограничиваются перегрузкой багажа.
общего назначения
Военные порты, Промысловые порты,, Порты-убежища,, По народнохозяйственному значению
В зависимости от грузооборота и пассажирооборота все порты подразделяются на несколько категорий. По категории порта определяются: административная структура порта и его эксплуатационные штаты, размеры ассигнований на его эксплуатацию и ремонтные работы, объемы работ по его развитию, класс основных сооружений, отметки территории и расчетные уровни воды. Ввиду неодинаковой трудоемкости переработки различных грузов категория порта определяется по грузообороту в условных тоннах. Нормы технологического проектирования рекомендуют следующие коэффициенты для приведения грузооборота в условные тонны:
Штучные и тарно-упаковочные грузы | 4.6 |
Грузы в универсальных контейнерах | 3.1 |
Металлогрузы, оборудование, железобетонные детали и конструкции | 3.4 |
Уголь каменный | 1.0 |
Руда | 1.1 |
Лесные грузы в пакетах | 2.5 |
Лесные грузы в непакетированном виде | 3.0 |
Соль. Минеральные удобрения насыпью | 2.1 |
Камень строительный | 1.3 |
Гравий и щебень | 1.3 |
Песок и песчано-гравийная смесь, выгружаемые средствами гидромеханизации | 0.6 |
То же, выгружаемые другими средствами механизации | 0.8 |
Цемент насыпью | 4.6 |
Зерновые грузы насыпью | 2.5 |
Нефтегрузы наливом | 1.1 |
Если пассажирские причалы расположены в общем причальном фронте с грузовыми причалами, категорию порта определяют по среднесуточному грузообороту грузового района (в условных тоннах).
При проектировании отдельно расположенного пассажирского района его категорию определяют в зависимости от среднесуточного пассажирооборота (в условных пассажирах).
Для приведения числа пассажиров к условным единицам рекомендуются следующие коэффициенты:
Пассажиры местные | 1.00 |
Пассажиры транзитные | 2.50 |
Пассажиры пригородные и внутригородские | 0.15 |
Если грузооборот транспортного узла не превышает 50 тыс. т в навигацию или если он предназначен только для пересадки пассажиров местных и пригородных линий, то его называют пристанью. С точки зрения классификационной, пристани относятся к IV категории портов. К внекатегорийным портам РФ относятся Санкт-Петербургский, Новороссийский и Находкинский.
Морские порты, в зависимости от годового грузооборота, делятся на три основные категории:
Характер грузооборота | Категории портов в зависимости от годового грузооборота, тыс. т | ||
I | II | III | |
А. Порты общего назначения | |||
Общий грузооборот | Более 1400 | 601—1400 | 600 и менее |
Грузооборот по генеральным и лесным грузам | Более 400 | 101—400 | 100 и менее |
Б. Порты специального назначения, перегружающие: | |||
а) навалочные грузы (уголь, руда) | Более 4500 | 3001—4500 | 3000 и менее |
б) инертные минерально-строительные грузы | Более 10000 | 7001—10000 | 7000 и менее |
По географическому положению, Речные порты, Водохранилищные порты, Устьевые порты, Береговые морские порты, Лагунные порты, Островные порты,, По годовой продолжительности эксплуатации, По отношению к уровню воды, По отношению к международной торговле
Порты мирового значения являются центрами мировой торговли и принимают суда, плавающие по всем морям и океанам. Порты международного значения принимают суда, плавающие в пределах того бассейна, на котором расположен сам порт. Порты внутреннего значения, или каботажные порты, обслуживают внутренние перевозки между портами одной лишь страны.
Транспортные узлы, связывающие водный и сухопутный виды транспорта,—порты—размещаются на речных и морских побережьях, где соприкасаются все три среды — атмосфера, вода и суша. Соответственно этому основные природные факторы можно подразделить на три группы: метеорологические, гидрологические и геологические.
К метеорологическим и климатическим факторам относятся все явления, происходящие в атмосфере, причем наибольшее значение для портостроения имеют ветры, температуры воздуха и воды, осадки и туманы. Важнейшие гидрологические факторы — колебания уровней воды, волнение, течения и ледовый режим.
Помимо основных геологических и геоморфологических факторов—геологического строения района, изменяемости берегов и дна, движения наносов и свойств грунтов — большое, а иногда и решающее, значение оказывает и топография района.
Для решения ряда вопросов портостроения важно знать уровни грунтовых вод и их дебит, а также химический состав воды и жизнедеятельность водных живых организмов.
естественный режим побережья.
Из всех метеорологических факторов наибольшее значение для портостроения, эксплуатации портов и судоходства имеют: ветер, туманы, осадки, влажность и температура воздуха, температура воды.
Ветер. Ветровой режим характеризуется направлением, скоростью, продолжительностью и повторяемостью. Знание ветрового режима особенно важно при строительстве портов на морях и водохранилищах. От ветра зависят направление и интенсивность волнения, которые определяют компоновку внешних устройств порта, их конструкцию и направление водных подходов к порту. Господствующее направление ветра должно также учитываться при взаимном расположении причалов с разными грузами.
Температура воздуха и воды.
Туманы. Туманы возникают в тех случаях, когда упругость водяного пара в атмосфере достигает упругости насыщенного пара. В этом случае водяной пар конденсируется на частицах пыли или поваренной соли (на морях и океанах) и эти скопления в воздухе мельчайших капель воды образуют туман. Несмотря на развитие радиолокации, движение судов в тумане все же ограничено, а) При очень густом тумане, когда уже на расстоянии нескольких десятков метров не видны даже крупные предметы, иногда приходится прекращать и перегрузочные работы в портах. В речных условиях туманы довольно кратковременны и быстро рассеиваются, а в некоторых морских портах они бывают затяжными и держатся неделями. Исключительным в этом отношении является о. Ньюфаундленд, в районе которого летние туманы иногда держатся 20 дней и более. В некоторых отечественных морских портах на Балтийском и Черном морях, а также на Дальнем Востоке в году бывает 60—80 дней с туманами.
Осадки. Атмосферные осадки в виде дождя и снега следует учитывать при проектировании причалов, на которых перегружаются грузы, боящиеся влаги. В этом случае необходимо предусматривать специальные устройства, предохраняющие место перегрузки от осадков, или при оценке расчетного суточного грузооборота учитывать неизбежные перерывы в работе причалов. При этом имеет значение не столько общее количество осадков, как число дней с осадками. В этом отношении одним из “неудачных” портов является Санкт-Петербургский, где при общем количестве осадков около 470 мм в год в отдельные годы бывает более 200 дней с осадками. Данные об осадках получают от Госметеослужбы РФ.
Колебания уровня воды.
Основной причиной изменения уровня на свободных реках является сезонное изменение расхода воды, хотя на ход уровней могут оказывать влияние и естественные переформирования русла реки и ледовые зажоры и заторы. В многолетнем периоде можно заметить существенное влияние деятельности людей на уровни воды. Так, на некоторых реках, где интенсивно проводились выправительные и дноуглубительные работы, замечается общее значительное снижение уровней воды, создающее серьезные затруднения в эксплуатации ранее построенных причалов.
На падение уровней могут оказать значительное влияние и большие расходы воды, забираемой на орошение и водоснабжение.
С образованием водохранилищ, имеющих большое зеркало водной поверхности, на ход колебаний уровня воды начинает влиять ветер. При действии ветра на поверхность воды на значительном протяжении, в результате трения между воздухом и водой, возникает сначала движение поверхностных частиц, которое затем, передаваясь на глубину, образует ветровое течение. Это течение способствует повышению уровня у наветренного берега— нагону, и понижению у подветренного — сгону. Амплитуды нагонов и стонов воды на водохранилищах могут в отдельных случаях достигать 1 м и больше.
Еще более значительное влияние ветровые нагоны и сгоны имеют у отмелых берегов морей, в длинных сужающихся заливах и устьях рек. Здесь амплитуды колебания уровня достигают иногда 2—3 м. Так в устье Волги подъем воды при нагоне достигает 2 м, а понижение при сгоне — 1 м. В устье Дона — соответственно 2.5 и 2 м. В устье р. Невы неблагоприятное сочетание ветрового нагона с влиянием циклонов приводит к наводнениям, при которых уровень реки повышается более чем на 4 м.
приливно-отливные колебания уровня
Приливы и отливы на Земле формируются главным образом под действием притяжения Луны и Солнца. Каждая частица водной оболочки Земли будет притягиваться Луной. Кроме того, на эту же частицу действуют центробежные силы от вращения Земли и Луны вокруг оси, проходящей через центр тяжести системы Земля—Луна. В результате сложения этих сил водная оболочка Земли должна деформироваться. В каждой точке земной поверхности в период лунных суток, равных 24 ч 50 мин, дважды наступает прилив (полная вода) и дважды отлив (‘малая вода).
Так как приливообразующая сила прямо пропорциональна массе и обратно пропорциональна кубу расстояния, то нетрудно вычислить, что действие Солнца будет примерно в 2.4 раза слабее действия Луны. Когда Луна, Земля и Солнце находятся на одной прямой, приливообразующие силы.
квадратурах,
прикладным часом порта.
Амплитуды приливно-отливных колебаний уровня воды в открытых морях и океанах невелики — 1.5—2.0 м. Однако около морских берегов, в местах значительного влияния дна и берегов, и в особенности в глубине сужающихся заливов, происходит значительное усиление приливно-отливных явлений. Так, например, в заливе Фунди в Северной Америке амплитуда приливов и отливов достигает 15 м, у Атлантического берега Франции она изменяется от 2 до 12 м, у английских берегов—от 7 до 11 м. В отечественных морях эта амплитуда характеризуется следующими величинами: у Мурманского побережья—4.5 м, у горла Белого моря—5.5 м, в Мезенском заливе—6—8 м, в Пенжинской губе Охотского моря — 11 м.
Во внутренних морях приливно-отливные явления выражены весьма слабо: в Балтийском, Черном и Каспийском морях приливная амплитуда измеряется всего несколькими сантиметрами.
Волнение.
Волны приливные в большинстве случаев проявляются лишь в виде медленного подъема и спада уровней.
Наибольший интерес для портостроения представляют волны, возникающие под действием ветра. Размеры и характер ветровых волн зависят как от скорости ветра и его продолжительности, так и от протяженности водной поверхности, на которой ветер действует на воду. Поэтому на реках, если исключить устьевые участки крупнейших рек (Оби, Енисея, Лены и др.), волны не вызывают каких-либо затруднений для перегрузочных работ у причалов, а силовое воздействие волн на сооружения так мало, что его не учитывают. На крупных водохранилищах высота волн достигает 4 м, а у открытых берегов морей и океанов — 10 м и более. При отсутствии естественной защиты на водохранилищах и морях акватории портов приходится ограждать специальными сооружениями — молами и волноломами, которые подвергаются мощному силовому воздействию волн. Для правильной компоновки оградительных сооружений и выбора их конструкции необходимо знать как основные параметры волн, так и повторяемость волн по различным направлениям.
Расчеты по определению исходных параметров волн дают их средние значения: высоты Н, длины К и периода Т . Для проектирования различных портовых объектов нужно знать высоты волн определенной обеспеченности. Под обеспеченностью любого параметра волны в системе волн понимается выраженное в процентах количество волн, у которых числовое значение параметра больше или равно, чем у остальных волн в ряду из 100 волн, проходящих непосредственно одна за другой через рассматриваемую точку акватории.
дифракция волн —
Течения. На свободных реках скорости течений и их направления зависят от многих факторов, из которых важнейшими являются уклон реки, изменение уровня воды, плановая форма русла и распределение глубин.
При строительстве русловых портов на свободных реках следует по возможности не нарушать естественного режима реки устройством выступающих в русло сооружений. Образующиеся в зоне выступающих частей сооружений местные вращательные течения могут быть опасны как для судов, так и для самих сооружений— возможен размыв основания. Кроме того, такое вмешательство в жизнь руслового потока может привести к нежелательным явлениям на прилегающих участках русла реки. При эксплуатационных расчетах учитывают влияние скорости течения на движение судов.
У морских побережий течения вызываются различными причинами: ветром, волнами, приливно-отливными явлениями, разницей в температуре, плотности и солености воды и, наконец, разностью широт различных точек моря. Большое влияние на характер морских течений оказывает рельеф дна и конфигурация берега. Наибольшее практическое значение для портостроения имеют ветро-волновые и приливные течения, а также компенсационные течения, возникающие близ берегов у естественных или искусственных препятствий.
При фронтальном действии ветра образуется нагон, дополняемый перемещением воды вследствие волнения. Скапливающиеся у берега массы воды в отдельных местах узкими потоками периодически прорывают поток, образуя течения с большими скоростями. Если ветер действует под углом к линии берега, то образуются течения вдоль берега, затухающие по мере прекращения шторма. Скорость таких течений достигает иногда 1 м/с и больше. Не представляя опасности для судоходства и сооружений, эти течения нередко являются причиной заносимости подходных каналов и акваторий портов.
Приливно-отливные течения, почти не заметные в море, могут достигать значительных скоростей в проливах и устьях рек. Такие явления происходят, например, в горле Белого моря и в устье реки Мезени, где максимальные скорости достигают нескольких метров в секунду.
Ледовый режим.
Замерзание водохранилищ в зоне подпора ввиду отсутствия течений происходит в более ранние сроки, чем на участках свободных рек; освобождение ото льда водохранилищ происходит с запозданием. Разница в сроках нередко достигает 10—15 дней. Ледоход отсутствует — лед тает на месте. Так же спокойно происходит образование льда и у морских побережий. Можно лишь отметить, что замерзание морской воды вследствие ее солености происходит медленнее, чем пресной, а морской лед отличается большей вязкостью и пластичностью.
Вскрытие и замерзание отдельных участков реки, в зависимости от географического их положения, может происходить в сроки, отличающиеся до месяца (например, участки р. Волги у Астрахани и у Нижнего Новгорода).
Неодновременно происходят эти явления и на различных участках у морского побережья. Даты конца весеннего ледохода и начала осеннего определяют физическую длительность навигации. К сожалению, физическая длительность навигации весьма подвержена изменениям, и поэтому для правильного выбора расчетной ее величины необходимы данные многолетних наблюдений. По этим данным составляют графики обеспеченности длительности навигации и по ним назначают расчетную длительность, используемую в процессе проектирования портов. Чем больше навигационный период, тем большее количество грузов может быть перевезено по водному пути.
При строительстве портов весьма важно знать геологическую структуру берегов и условия залегания пластов. Особенно опасны высокие речные (и морские) берега, на которых, ввиду неблагоприятного напластования грунтов, проявляются оползневые явления, Причина этого — наличие наклоненных в сторону реки подстилающих верхние грунты водоупорных слоев, по которым и скользят расположенные выше массы грунта. Остановить движение оползневых масс грунта при значительном их объеме и большой высоте берега иногда весьма трудно и требуются дорогостоящие работы по глубокому дренированию берега, уположиванию откосов и перераспределению земляных масс. Поэтому, как правило, при выборе места для постройки портовых сооружений избегают таких мест и стремятся найти более устойчивые участки берега.
переформирование берегов
На реках основной причиной, вызывающей переформирование берегов, является течение. Большинству равнинных рек свойственна извилистая меандрическая форма русла. Если река, развивая извилистость, подойдет к участкам долины, сложенным слабо размываемыми породами, то излучины перестают увеличиваться и начинают сползать вниз по течению, сохраняя свою форму . Если же поток не стеснен склонами долины, то излучины превращаются в петли с хорошо выраженными перешейками. В случаях, когда при высоких уровнях вода свободно переливается через перешеек излучины, даже при большой его ширине может произойти прорыв перешейка с резким изменением русла.
Характер изменения русла реки легко устанавливается сопоставлением топографических планов за различные годы. Если имеется тенденция к изменению русла, то необходимо предусматривать мероприятия, закрепляющие его в районе порта.
На водохранилищах и морях основной причиной изменения берегов в плане является волнение, которое стремится сгладить резкие неровности берега и образовать плавную прямую береговую линию. Когда волны накатываются на берег, они выносят на него, на некоторую высоту от уреза воды, частицы грунта. Обратное скатывание твердых частиц вместе со струями воды происходит по линии наибольшего ската, нормально к линии уреза. Нетрудно заметить, что при этом на выпуклом берегу будет происходить рассеивание частиц и, следовательно, можно ожидать его размыва; на вогнутом берегу, наоборот, будет возникать намыв, а при прямолинейном очертании берега и подходе фронта волн под некоторым углом к берегу—транзит наносов.
Действительный характер воздействия волн отличается от этой примитивной схемы ввиду описанного выше явления рефракции волн, но следует заметить, что рефракция, концентрируя энергию волн на выступающих частях берега, лишь способствует процессу выравнивания берегов. На морских побережьях этот процесс за многие тысячелетия в основном уже завершился. Лишь на отдельных участках происходит сравнительно небольшой размыв берега с интенсивностью около 1—2 м в год.
Иначе протекает процесс на вновь образуемых водохранилищах. Здесь в некоторых случаях возможен размыв выступающих частей суши с интенсивностью до 100—150 м в год. При любом строительстве на таких берегах необходимо тщательное изучение процесса переформирования берега путем организации наблюдений я его прогнозирование на основе соответствующих расчетов.
Пологий песчаный характеризуется профилем динамического равновесия, который зависит от крупности фракций грунта, слагающих берег, и интенсивности волнения и течений. Если первоначальный уклон дна больше того, который свойствен профилю динамического равновесия (при данных конкретных условиях), то происходит интенсивный размыв берега. В случае, когда первоначальный уклон меньше этого “критического” значения — берег намывается. Такого рода переформирования берега весьма часто происходят на водохранилищах, тогда как на морских побережьях этот процесс, как правило, уже закончен. На отдельных участках Балтийского побережья, а также на побережье Бельгии и Франции, дюны тянутся на десятки километров, охватывая прибрежные полосы большой ширины (до нескольких километров).
Высота песчаных валов, обычно не превышающая нескольких метров, доходит до 100 м, ив этом случае их закрепление является уже сложной инженерной проблемой.
Крутой профиль характерен для берега из плотных, метаморфических или осадочных пород. Под совместным действием волнений, течений, ветров и замерзания воды, проникающей в расщелины, первоначальное положение коренного берега. Всякое строительство на пляже, находящемся в динамическом равновесии, возможно только при защите берега от действия волн. Если же такого ограждения не делается, то сооружения должны размещаться обязательно за пределами изменяющейся части пляжа.
устьевым баром.
После выбора технологической схемы прохождения грузов (и пассажиров) через порт его основные составные элементы подвергают расчету. Рассчитываемыми непосредственно по заданному грузообороту характеристиками элементов порта являются: 1) длина причальной линии; 2) размеры акватории; 3) глубины порта; 4) размеры складов; 5) количество прикордонных и тыловых железнодорожных путей.
Размеры портовой территории определяются в процессе компоновки порта, исходя из условия удобного размещения в плане всего основного и вспомогательного оборудования порта, зданий и сооружений. Нормальная ширина основной части территории, непосредственно примыкающей к причалам, в зависимости от вида грузов и технологических схем их обработки колеблется в пределах 120—250 м. Недостаточная ширина этой оперативной полосы территории порта создает значительные эксплуатационные затруднения и снижает пропускную способность причалов. Характерными примерами в этом отношении являются Новосибирский, Ростовский и Московский Северный порты, где ширина отдельных участков оперативной территории менее 50 м.
Причальная линия порта состоит из отдельных прямолинейных участков берега. Если прежде основные причалы выполняли сплошными по длине, то за последнее время, в связи с появлением стационарных высокопроизводительных перегрузочных машин, нередко причалы делают в виде отдельных опор (бычки, кусты свай) при откосном креплении берега.
Общая длина причального фронта — это отчетная характеристика и представляет собой сумму длин причальных линий отдельных районов или причалов, предназначенных для переработки самых различных грузов. При проектировании рассматриваются отдельно не только грузы различной категории, но и различные по характеру перевозок, направлению движения, по типам судов, на которых они перевозятся, и т.д. Расчет ведется отдельно для каждой выделенной, в соответствии с приведенной ранее классификацией, доли грузооборота и лишь после определения количества причалов рассматривается целесообразность совмещения однородных грузов на причалах. Так, например, могут совмещаться различные категории штучных грузов, перевозимых на разных судах в разных направлениях, или различные категории навалочных грузов (минерально-строительные материалы и руда, уголь и руда) и т.д.
Необходимая для перегрузки груза данной категории длина причального фронта определяется в зависимости от длины расчетного судна и полученного по расчету числа причалов.
В зависимости от длины и типа судна, от профиля или типа причального сооружения Нормы технологического проектирования предусматривают целую сетку величин разрывов между судами — от 10 до 25 м.
В целях уменьшения общей длины причальной линии, если это возможно, концевые причалы делаются неполной длины. Отдельно стоящие причалы также могут иметь уменьшенную длину.
Наконец, нефтяные отдельно стоящие причалы могут иметь основную часть, обеспечивающую размещение технологического оборудования, минимальной длины. В этом случае для швартовки судов устраиваются специальные палы, не связанные с основной конструкцией причала. В некоторых случаях приходится, наоборот, увеличивать длину причала. Так, например, если предусматривается передвижка судна в процессе перегрузочных работ, то при расчете длины причала к длине судна следует добавить и величину передвижки. Иногда удлинение причальной линии может быть продиктовано и компоновочными соображениями (размещение складов требуемой длины, подход железнодорожных прикордонных путей на концевом причале).
Если на причалах совмещается перегрузка различных грузов, то число причалов увеличивается: на 10% — при двух видах грузов, на 20% — при трех и на 30% — при четырех видах груза.
Пропускная способность причала зависит от технических и эксплуатационных факторов, а также метеорологических условий.
Таким образом, в расчетах учитываются все факторы кроме экономических. Поэтому расчеты дают лишь минимально необходимое значение пропускной способности причала, но не ориентируют на оптимальное экономическое решение.
Стоимость суточной эксплуатации современных судов весьма высока и при определении приведенных затрат по береговым устройствам (причалы плюс их оборудование) и флоту нередко оказывается, что экономически целесообразно иметь резерв пропускной способности причала.
Потребность в причалах определяют раздельно для каждой линии (туристской, пассажирской дальнего следования, скоростной” местной, пригородной внутригородской).
При достаточно большом пассажиропотоке, желательно для каждой линии предусматривать самостоятельный причал. В особенности это относится к туристским линиям и к скоростным, обслуживаемым судами на подводных крыльях. В морских портах также предусматривают, как правило, устройство отдельных причалов для линий заграничного плавания, экспрессных и скорых, туристских и грузопассажирских. Пропускная способность пассажирских причалов в морских портах ограничивается обработкой одного-двух судов в сутки.
За последнее время стали интенсивно развиваться паромные переправы. Время занятости паромного причала невелико: от 0.5 ч— для паромов на внутренних водных путях, до 2 ч — для морских портов. Паромные переправы работают строго по расписанию. Поэтому пропускная способность паромного причала обычно превышает число заходов паромов и для паромной линии предусматривают, как правило, один специализированный причал. При необходимости число паромных причалов может быть определено в соответствии с принципами, изложенными выше для грузовых причалов.
Наиболее сложный состав имеет акватория речного порта. В общем случае акватория речного порта может иметь следующие рейды: 1) сортировочный или формировочный; 2) оперативный или перегрузочный; 3) навигационный; 4) причальный; 5) для отстоя плотов.
Размеры сортировочного рейда
после определения числа скапливающихся судов по каждой отдельно рассматриваемой части грузооборота их суммируют, имея в виду, что необходимо предусматривать отдельные рейды для нефтеналивных судов и для сухогрузных судов с легковоспламеняющимися и огнеопасными грузами.
Навигационный рейд, Причальный рейд
Особо решается вопрос о величине бассейнов (или по аналогии о расстоянии между смежными пирсами).
Если через бассейны не предусматривается транзитное движение судов, то при нескольких причалах по длине бассейна желательно предусматривать возможность разворота судов на кормовой чалке. Для коротких бассейнов, имеющих по длине не более двух причалов, можно не предусматривать разворота судов. Тогда ширина бассейна должна определяться из необходимости иметь свободную минимальную полосу воды для движения судов, равную утроенной ширине судна.
Площадь рейда для отстоя плотов
Речной порт на водохранилище является нередко одновременно и портом-убежищем для проходящих транзитом составов и плотов.
Основная часть акватории морских портов состоит из навигационных и причальных рейдов.
Навигационные рейды морского порта, Размеры причального рейда морского порта
Ширина узких бассейнов, в которых не предусматривается разворот судов, а сами суда подводятся буксирами, определяется в зависимости от ширины судна и длины бассейна.
рейдов для отстоя судов.
Число рейдовых отстойных мест в морских портах принимается равным 20—30% числа береговых эксплуатационных причалов — для сухогрузных судов; 30—40% — для нефтеналивных и 5—10% — для пассажирских судов. Из этого количества 10—25% отстойных мест размещаются на внутренней защищенной от волнения акватории порта, а остальные — на внешнем рейде. Рейды отстоя судов на внутренней акватории оборудуются швартовными бычками или палами.
На внешних рейдах суда часто отстаиваются на одном якоре. Очевидно, что из-за возможности разворота судна на 360° площадь, необходимая для отстоя одного судна, будет равна площади круга с радиусом длины якорного каната, равной восьмикратной глубине.
Отстойные места внутри акватории размещают на свободной воде за пределами навигационного и причального рейдов и внутреннего судового хода.
Глубины порта являются одной из важнейших его характеристик. Желательно иметь по возможности большие глубины для обеспечения приема любых судов, независимо от положения уровня воды в течение всей навигации и независимо от заносимости подходов. Однако увеличение глубин связано и с большими затратами на дноуглубление и со значительным увеличением стоимости причальных сооружений. Поэтому при назначении глубин прежде всего тщательно учитывают гидрологический режим акватории и возможную перспективу его изменения. Расчетное судно выбирают также с учетом перспективного развития порта и возможного увеличения размеров судов, посещающих порт. Последнее очень важно для определения расчетной глубины у причалов, так как обычные их конструкции не позволяют последующего увеличения глубины путем дноуглубления. Вследствие специфических особенностей речных и морских портов определение глубин для них следует рассматривать раздельно.
Расчетные уровни
Для портов на свободных реках за расчетный низкий судоходный уровень ПСУ принимается уровень воды, имеющий средне-многолетнюю обеспеченность (по кривой обеспеченности ежедневных уровней воды) за навигационный период, равную для портов I и II категории — 99%, III и IV категории — 97%, пристаней— 95%.
Выбранный расчетный НСУ не должен быть выше утвержденного проектного уровня воды на прилегающих участках водного пути с учетом перспективы его изменения (на свободных реках) и выше расчетной отметки навигационной сработки (на водохранилищах).
Для портов, расположенных на водохранилищах с многолетним регулированием стока, отметка расчетного НСУ устанавливается на основании специального технико-экономического расчета. В некоторых портах в целях увеличения рабочего периода предусматривают зимнюю или преднавигационную загрузку судов. Для этого случая за отметку НСУ могут приниматься соответствующие зимние или преднавигационные уровни.
В соответствии с Нормами технологического проектирования проектная навигационная глубина акватории порта определяется суммой следующих показателей: Т — грузовая осадка расчетного судна (плота); навигационный запас под днищем; запас глубины на дифферент судна; запас глубины на волнение; запас глубины на заносимость.
Расчетные уровни воды и глубины в морских портах.
Расчетные уровни воды портовых акваторий и подходных каналов для приливных и безливных морей назначаются на основе графика многолетних наблюдений за ходом колебаний фактических уровней. В зависимости от интенсивности судооборота глубоко сидящих судов за расчетный принимается уровень с обеспеченностью за навигацию от 98 до 99.5%. Для устьевых портов или для различных участков устьевого канала учитывается поверхностный уклон реки. В портах, расположенных на приливных морях, при малом судообороте иногда за расчетный принимают уровень меньшей обеспеченности.
Проектные глубины в морском порту определяются по той же методике, что и для речных портов. Отличие заключается в том, что для различных частей акватории морского порта (канал, маневровый рейд и причалы) принимаются разные глубины.
Навигационный запас глубины для морских портов сильно зависит от размеров судов. Так, для судов длиной 85 м и меньше 0.3—0.5 м (меньшая величина — для илистых грунтов дна и большая — для скальных), а при длине судов 250 м этот запас будет уже равен 1.4—1.6 м.
Запас глубины на дифферент судна при движении определяется в зависимости от скорости движения судна. Запас на дифферент судна следует учитывать только при определении глубины подходного канала. На маневровой акватории, где судно идет малым ходом (или разворачивается буксирами), и у причалов этот запас не учитывается.
Запас на волну учитывается дифференцированно: для подходного канала и открытого рейда принимается максимальная расчетная высота волны; для закрытой акватории (маневрового рейда) подставляется максимальная высота волны, полученная расчетом дифракции волн через ворота порта; у причалов этот запас, как правило, не учитывается.
Запас глубины на отложение наносов определяется в зависимости от ожидаемой заносимости на том или ином участке акватории порта. Величина его так же, как и для речных портов, назначается не менее 0.4 м (но и не более 1.0 м) с учетом периода между ремонтным дноуглублением.
Если для определения глубины подходного канала принимается осадка наибольшего расчетного судна, то у причалов учитывается осадка конкретных судов. Служебные причалы для портового флота делаются с глубинами 5.0—6.5 м. При окончательном назначении глубин у причалов следует иметь в виду, что увеличение глубины после постройки причала невозможно без сложной его реконструкции и поэтому выбор расчетных судов необходимо делать с учетом перспективного пополнения флота новыми судами.
Расчетные уровни воды и отметка портовой территории.
Выбор отметки территории порта зависит как от требований, предъявляемых работой самого порта, так и от местных условий. В первую очередь отметка территории зависит от режима навигационных уровней воды, но имеют значение и уровни ледохода, и топография берега.
Для нормальной работы порта необходимо прежде всего, чтобы в течение навигации, при самых высоких расчетных уровням в паводки или при попусках из водохранилищ, территория порта не затоплялась. Это необходимо и для бесперебойной работы перегрузочного оборудования, и для нормального функционирования подземных коммуникаций, и для сохранности грузов.
В речных портах,, В морских портах
Для грузовых и пассажирских причалов местного сообщения, а также для причалов служебно-вспомогательных судов основная норма снижается до 1.0 м.
Для причалов, которые могут быть подвержены воздействию волн высотой более 0.5 м, возвышение кордона должно быть достаточным, чтобы гарантировать от захлестывания воды на территорию, а для свайных сооружений эстакадного типа — от ударов волн о ростверк снизу.
Различие режима работы водного и сухопутного транспорта и, в особенности, различие в грузовместимости судов и сухопутных транспортных единиц вынуждают к тому, что, несмотря на все видимые преимущества “прямого варианта”, значительная часть грузов проходит через склад. При этом роль склада не ограничивается лишь временным хранением грузов. На специализированных складах, в зависимости от рода груза и характера перевозок, производится сортировка грузов и подбор партий определенного сорта, упаковка, просушка (зерно), взвешивание и другие операции.
По характеру работы склады порта можно подразделить на транзитные (буферные) и базисные.
Транзитные склады
ограничиваются в зависимости от рода груза 2—10 сутками на речном транспорте и 6—18 сутками на морском. Располагаются такие склады в непосредственной близости от кордона.
Базисные склады
Склады бывают открытые, в виде специальных площадок для грузов, допускающих хранение под открытым небом (песок, гравий, руда, уголь, круглый лес и др.), и закрытые — для некоторых видов штучных грузов, цемента, апатита, зерна и других грузов, хранение которых под открытым небом недопустимо. При этом крытые склады делают общего назначения или для хранения какого-либо одного груза (зернохранилища, холодильники, склады для пылевидных грузов и т. д.).
Чем короче путь прохождения груза на территории порта, тем меньше себестоимость его обработки. Поэтому для большинства грузов, исключая лишь грузы, требующие специально оборудованных хранилищ, стремятся склады разместить вдоль всей причальной линии.
Полезная высота склада (от пола до несущих конструкций) принимается равной 6.0 м.
За последние годы в целях ликвидации промежуточных внутренних опор разработаны типовые проекты однопролетных складов шириной 48 и 60 м. Длина склада должна быть пропорциональна шагу наружных опор, обычно равному 12 м. Полученные при расчете габариты складов уточняются в соответствии с этими данными. Если расчетная ширина крытого склада окажется больше 60 м, то устраивается многоэтажный склад; в отечественной практике число этажей складов доходит до четырех (высота верхних этажей уменьшается до 4.5 м).
Размеры склада для нефтегрузов зависят от числа баков, в которых они хранятся, и их размеров. Если нет данных о размерах баков, то ориентировочный расчет может быть сделан исходя из следующих соображений. Задаются радиусом бака—20 м и, считая высоту равной радиусу, определяют число баков. Площадь склада нефтегрузов определится исходя из необходимости обеспечить противопожарные разрывы между отдельными баками, равные двум-трем диаметрам бака, и обязательной обваловать каждого из них. Места погрузки и выгрузки следует удалять от территории склада не менее чем на 100 м.
Для случаев размещения перегрузочных путей и складов в виде непрерывной линии вдоль всего причального фронта (см. рис. 49 и 50) их количество определяется исходя из следующих соображений.
Число прикордонных путей рассчитывается на долю суточного грузооборота, обрабатываемого по прямому варианту. Учитывая, что для установки вагонов необходимо устраивать разрывы между вагонами в промежутках между причалами, где обычно размещаются съезды с одного пути на другой, полезная длина путей на причалах принимается равной 0.8 от общей.
Тогда количество путей, необходимых для установки расчетного числа вагонов, будет равно
Если пути проходят последовательно через несколько причалов, то для обеспечения независимой смены вагонов на причале добавляется дополнительно один обгонный путь. Ранее указывалось на высокую эффективность переработки грузов по прямому варианту с одного вида транспорта на другой, минуя склад. Поэтому желательно с целью предоставления такой “резервной” возможности, независимо от проектируемого коэффициента прохождения грузов через склад проверить максимальную пропускную способность прикордонных путей.
Под планом порта понимают общее расположение отдельных его частей, рационально скомпонованных в одно целое. Размещение отдельных элементов порта должно способствовать наилучшему выполнению ими своих функциональных заданий, в осуществлении общей работы порта как транспортного узла. Проектирование порта должно вестись не только на заданный грузооборот, но и с учетом дальнейшей перспективы развития. В 70-е. годы время для ряда крупных портов СССР были составлены генеральные схемы возможного развития на 2000 г., и проектирование развития на ближайшие годы рассматривалось как этап строительства общей перспективной схемы порта. Такой подход к проектированию порта, возможный только при социалистической плановой системе хозяйства, давал возможность гармоничного (и экономичного) развития всех элементов порта по мере увеличения грузооборота. В то же время преобладание военно-политических и других неэкономических факторов при выборе того или иного решения приводило к неэффективному и убыточному использованию капитальных вложений. Так например трассировка соединительного канала «Прорва» через дельту р. Дунай не учитывала динамику дельты, наблюдаемую в течении более 100 лет. Что вызывало необходимость в значительных регулярных ремонтных дноуглублениях. То же можно сказать и об островном нефтетерминале в порту «Южный».
Стихийное развитие плана порта, характерное для недавнего исторического прошлого, привело к тому, что отдельные районы портов, обслуживание которых железнодорожным транспортом оказалось технически невозможным, стали отмирать. Акватории многих морских портов (например, Ждановский, Потийский и Одесский порты) в своем развитии поглощали прежние участки и в современном виде оказываются разделенными «внутренними» оградительными сооружениями, создающими неудобства для судоходства. Нередко старые районы портов оказывались со временем настолько зажатыми городскими кварталами и промышленными предприятиями и настолько неудобными для обслуживания сухопутным транспортом, что приходилось покидать их, создавая новые районы, иногда значительно удаленные от старого порта. Все это относится главным образом к морским отечественным портам. Речные порты в значительной степени избежали этой участи только потому, что их развитие происходило уже после революции, хотя и здесь есть примеры портов с недостаточно развитой территорией, что снижает их пропускную способность.
В капиталистических странах конкуренция и периодические кризисы являлись дополнительными факторами, приводившими к диспропорции развития отдельных районов порта и даже целых портов. С обострением конкуренции в период общего кризиса капиталистической системы эта диспропорция между техническими возможностями портов и фактическим грузооборотом выступила особенно резко: многие порты работают со значительной недогрузкой, большие капитальные вложения в их строительство и оборудование оказались омертвленными.
Принципиальное различие между современными отечественными портами и портами капиталистических стран проявляется в районировании портов. Вместо бессистемной организации грузовых районов капиталистических портов, когда одни и те же грузы перегружаются в нескольких, разбросанных по всему порту районах, принадлежащих разным владельцам, в портах Советского Союза для каждой категории грузов выделяется отдельный район, в котором сосредоточиваются все грузы данной категории, проходящие через порт. Это создает благоприятные условия для применения мощных специализированных перегрузочных машин и складов.
Любой порт, независимо от его расположения, должен соответствовать определенным требованиям, без удовлетворения которых оказывается затруднительным эффективное выполнение основной задачи — быстрой, безопасной и экономичной передачи грузов с одного вида транспорта на другой.
К генеральному плану порта предъявляются следующие общие требования:
1. Подходы к порту с воды должны быть безопасны и доступны в течение всей навигации. Отдельные части порта должны быть так расположены, чтобы суда могли свободно маневрировать на акватории и легко подходить к причалам, не мешая друг другу как при маневрах, так и при стоянке.
2. Подъездные пути с суши — железнодорожные и автомобильные — должны быть удобны, и по возможности иметь меньшее число взаимных пересечений, в особенности пересечений с водными путями. В связи с повышением интенсивности переработки грузов и внедрением прямого варианта должна быть обеспечена возможность непрерывной подачи автомобилей и железнодорожных составов непосредственно на причалы. Для этого порт должен располагать развитыми железнодорожными парками и соединительными путями и иметь резервные площадки для стоянки автомобилей.
3. Должны быть развиты инженерные коммуникации, обеспечивающие бесперебойную работу оборудования и обслуживание судов, обрабатываемых у причалов.
4. Компактное расположение на причалах перегрузочных, складских и дорожных устройств, обеспечивающее наикратчайший путь от одного вида транспорта к другому.
5. Правильное районирование порта по видам грузов, удовлетворяющее требованиям санитарных и противопожарных норм.
6. Порт должен иметь хорошо развитую территорию, на которой должно быть удобно размещено все необходимое для комплексного обслуживания флота: базы снабжения продовольствием, бункеровочные базы, здания и сооружения для отдыха и обслуживания рабочих порта и экипажей судов.
7. Обеспечение возможности перспективного развития за пределами расчетного срока без нарушения эксплуатационного режима действующего порта.
правильного сочетания порта и города.
Порты и города неразрывно связаны между собой. Более того, постройка крупного порта неизбежно вызывает к жизни и строительство сопряженного с ним жилого массива, который быстро перерастает в город; существует и обратная закономерность. Вместе с тем при стихийном развитии порта и города создается известная конкуренция между ними. Порт в своем развитии стремится занять все новые и новые участки побережья, оттесняя город от воды. В свою очередь город стремится сохранить выходы к воде для устройства парадных набережных, спортивных сооружений и пляжей. В условиях частной собственности и отсутствия перспективного планирования в этой неравной борьбе побеждают, как правило, порты. Города оказываются отрезанными от воды с вкраплением в жилые районы пылящих и отравляющих атмосферу районов порта; при этом жилые кварталы города пересекаются шумными магистралями железнодорожных и автомобильных подъездов к портовым районам. Правда, и порты в этом случае бывают настолько зажаты городскими кварталами, что не имеют достаточной территории для размещения складов и вспомогательных служб. Так развивались многие порты капиталистических стран; так развивались, например, в дореволюционное время Астраханский и Феодосийский порты. Даже в столичном Петрограде речные причалы были размещены в десятках пунктов по берегам каналов и рек среди жилых кварталов.
Современные принципы отечественного портостроения предусматривают гармоническое сочетание интересов порта и города:
основные грузовые районы порта выносятся за городскую черту, а основные участки берега, примыкающие к городским кварталам, отдаются для устройства парадных набережных, парков, спортивных и бальнеологических зон.
Речные порты с годовым грузооборотом до 500 тыс. т располагаются, как правило, компактно, на одном берегу реки, а по отношению к населенному пункту — отдельно от него и ниже по течению реки. Встречаются две формы плана речного порта: русловая — при высоком береге, большой амплитуде сезонных колебаний уровня и значительной ширине реки и ковшовая — при низменном береге, малой амплитуде уровня и небольшой ширине реки. Между портом и городом предусматривается устройство зеленой защитной зоны. Развитие порта предполагается вниз по течению; города — в противоположную сторону. При необходимости, в пределах городской черты устраиваются пассажирские причалы. При такой схеме удается избежать обрастания порта городскими кварталами, как это наблюдается в западноевропейских речных портах. В более крупных портах, сочетающихся обычно и с крупными городами, основные грузовые районы также выносятся за пределы города. Однако в городской черте, у территории промышленных предприятий, устраиваются специализированные причалы, обслуживающие эти предприятия. Пассажирские районы размещаются в пределах городской территория или выносятся за город при условии хорошего сухопутного сообщения.
Порты верхних бьефах водохранилищ и морские порты ввиду необходимости искусственной защиты акватории дорогостоящими оградительными сооружениями имеют компактную форму. И здесь соблюдается тот же принцип — отделение порта от жилых кварталов города при тесном контакте порта с промышленными районами и обеспечение возможности независимого планомерного — развития всех элементов комплекса.
Создание удобств для населения возможно и необходимо при реконструкции старых уже сложившихся комплексов город — порт. Характерным примером является Санкт-Петербург. Речной порт Санкт-Петербурга ранее состоял из многочисленных причалов, разбросанных по всему городу. Суда разгружались в основном плавучими кранами, набережные загромождались штабелями груза, расположенными почти под окнами жилых домов. За последние годы создано несколько хорошо механизированных районов. При этом район штучных грузов остался в центральной части города, а район навалочных грузов вынесен на окраину. Разобраны старые склады Калашниковского района, построена гранитная парадная набережная. Лишь у некоторых крупных предприятий оставлены в пределах города специализированные причалы; все остальные ликвидированы. Такая реконструкция речного порта оказалась в конечном итоге полезной не только городскому населению, но и самому порту, так как сосредоточение грузов в определенных районах позволило применить передовую технику, обеспечившую и высокую пропускную способность причалов, и экономичность переработки грузов.
Проектирование плана речного порта как нового, так и развития существующего следует начинать с районирования, которое является одним из наиболее важных моментов при составлении проекта порта. От принятого решения по районированию во многих случаях зависит общее внутреннее устройство порта, план вновь создаваемого или развиваемого порта, удобство и качество его эксплуатационной работы.
Для наиболее эффективного решения районирования порта в техническом проекте разрабатываются два, а иногда и несколько вариантов размещения районов порта, которые затем сопоставляются по их технико-экономическим и эксплуатационным показателям; при этом учитываются размер капиталовложений, удобство подходов с воды и суши, резервы дальнейшего развития каждого района, надлежащее сочетание порта с прилегающим населенным и промышленным центром, удаление районов с пылящими и огнеопасными грузами, удобное расположение пассажирских районов, целесообразное взаимное размещение районов различных специальных грузов и т. д.
Так как в каждом отдельном случае районирование порта получает специфический местный характер, зависящий от особенностей конфигурации реки в плане и топографии прибрежной полосы, характера ветров, расположения населенного и промышленного пунктов в районе проектируемого порта, трассы железнодорожных подходов к этим пунктам, выработать конкретные правила айонирования не представляется возможным, а могут быть изложены лишь общие принципы.
Грузы местного потребления, прибывающие на причалы общего пользования на грузопассажирских судах, размещаются обыкновенно в городской зоне в возможной близости к потребителям, чтобы избежать транспортных пробегов внутри города и облегчить эксплуатацию грузопассажирских судов, одновременно обслуживающих пассажирское движение на специальных пассажирских причалах. Последние, как правило, располагаются в центральном городском районе, как это предусматривается часто самой планировкой городских кварталов и городского транспорта, поблизости от пассажирских причалов.
Специальные участки в районе пассажирских причалов должны быть отведены для местных и пригородных линий. Особое место вблизи селитебных районов города должно быть отведено для приема судов с сельскохозяйственными продовольственными грузами. Грузы местного потребления, прибывающие в адрес промышленных предприятий и различных клиентов, расположенных непосредственно у воды, размещаются на причалах этих предприятий и обслуживаются ими по установленным положениям и нормам министерств морского и речного флота.
Перевалочный район
Основным условием рациональной компоновки порта и организации его работы является четкое районирование по видам грузов. При значительном грузообороте рекомендуется создание отдельных районов для штучных, навалочных, лесных, зерновых и — наливных грузов; выделяется пассажирский район, а также район (или участок внутри одного из грузовых районов) для комплексного обслуживания транспортного флота. В некоторых случаях, при значительном потоке однородного груза, могут создаваться специальные районы (район по перегрузке песка, угольный район, рудный район, контейнерный район и т. д.).
Районы (или причалы) таких навалочных грузов, как уголь, руда, цемент и продукты химической промышленности, должны удаляться от остальных районов на расстояние не менее 200 м, а в случае открытой перегрузки пищевых продуктов (соль и зерно навалом) — до 300 м. При этом желательно их размещение с подветренной стороны. С другой стороны, при малом грузообороте возможно совмещение даже на одном причале нескольких видов грузов, например, штучных грузов, оборудования, лесных грузов и контейнеров, угля и руды с соблюдением во всех случаях принципа отделения пылящих грузов от остальных.
Следует, по возможности, избегать совмещения на одном причале грузопотоков разных направлений (с воды на берег и обратно).
Также нежелательно совмещение с другими таких грузов, для которых требуются специальные условия перегрузки и хранения (зерновые, свежие фрукты и овощи).
Как правило, для них должны предусматриваться отдельные причалы.
При районировании как речных, так и морских портов следует, по возможности, так размещать причалы, чтобы при необходимости можно было сосредоточивать береговые перегрузочные машины для скоростной обработки судов. Для этого необходимо предусматривать на причалах района однотипную механизацию.
Рыбный район, Нефтяной район
Особые требования предъявляются к расположению нефтебаз, для которых являются обязательными специальные технические условия, согласованные с Главным управлением пожарной охраны Министерства внутренних дел СССР. Нефтебазы должны размещаться на специально отведенной территории и примыкать к дорогам общего пользования или соединяться с ними проездами для обеспечения быстрого и бесперебойного прибытия пожарных команд.
Нефтебазы, возводимые у берегов рек, должны размещаться ниже по течению реки, чем причалы, постоянные места расстановки судов, судостроительные и судоремонтные заводы, мосты и гидротехнические сооружения — на расстоянии от них не менее 300 м.
В отдельных случаях, когда невозможно расположить нефтебазы ниже по течению реки, чем указанные объекты, допускается, в зависимости от их размеров, размещать нефтебазы выше по течению реки на расстояниях не менее 1000—3000 м.
Прокладка дорог общего пользования через территорию нефтебазы не допускается. Резервуары на территории резервуарного парка можно размещать в одиночку или группами, причем емкость группы наземных резервуаров не должна превышать 40 000 м 3 , а подземных резервуаров — не ограничивается.
Нефтепричалы могут располагаться параллельно берегу или выходить в акваторию в виде пирсов. Они должны устраиваться из несгораемых материалов и такой ширины, которая позволяет проложить по ним все необходимые нефтепроводы и пожарные проезды.
Нефтепричалы в морских и речных портах должны размещаться в отдалении от сухогрузных, пассажирских и служебных причалов; при использовании причалов для перегрузки нефтепродуктов с температурой вспышки паров 28°С и ниже разрыв не должен быть менее 300 м, а для прочих нефтепродуктов — не менее 200 м.
При пирсовой схеме нефтепричалов расстояние между смежными пирсами должно быть не менее 200 м — при операциях с нефтепродуктами, имеющими температуру вспышки паров 28°С и ниже, и 150 м — при операциях с прочими нефтепродуктами, но в обоих случаях — не менее длины судна.
Помимо перечисленных районов, целесообразно предусмотреть в порту судоремонтные предприятия (заводы, мастерские), а также и судостроительные верфи, расположение которых в пределах порта необязательно, но возможно.
При распределении в пределах портового узла грузовых районов необходимо учитывать существующее размещение береговых участков клиентуры, под которой понимаются промышленные, торгово-хозяйственные учреждения, как-то: заводы, фабрики, заготовительные базы зерна, леса, нефтяные базы.
Таковы общие указания по районированию речного порта, характеризующегося в основном рассредоточенностью отдельных районов по одному или обоим берегам реки, иногда на значительном ее протяжении.
Эта вынужденная исторически сложившаяся рассредоточенность создает ряд неудобств в эксплуатации порта и удорожает его строительство, препятствуя объединению служб, блокированию зданий и других устройств.
Поэтому следует стремиться к возможно более компактному размещению районов порта и к созданию общей акватории и территории иногда путем устройства, где это допускают условия берега, вырытых гаваней.
Порты на побережьях водохранилищ, морей и озер,
Рекомендуется обособленно располагать судостроительные и судоремонтные предприятия, которые должны находиться в стороне от оперативных (грузовых) районов порта, обладать резервами акватории и территории для своего развития и быть легко доступны судам, в особенности аварийным, следующим на ремонт. Если вблизи порта есть удобная защищенная бухта, то возможно отдельное размещение в ней судостроительной и судоремонтной баз.
Обособленное расположение внутри порта следует предусматривать также для базы технического флота, основная деятельность которого сосредоточивается на подходах к порту.
При обособленном расположении порта, судоремонтных предприятий и базы технического флота в одном географическом пункте необходимо, однако, при проектировании их стремиться к тому, чтобы эта обособленность не препятствовала общему длявсехних решению вопросов электроснабжения, водоснабжения и т. п., поскольку это может удешевить строительство.
При проектировании оперативных (грузовых) районов порта, занимающих, как правило, основную внутреннюю часть порта, желательно размещать район штучных грузов ближе к городу, если кварталы его по общей планировке подходят к порту. Районы лесных и навалочных грузов, для которых требуются более или менее значительные территории, естественно, располагают на более удаленных от городских кварталов участках берега, чем районы штучных грузов.
Так же, как и в речных портах, угольный район морского порта, вследствие вредного влияния на другие грузы, хранящиеся на открытых площадках, в особенности на лес (пиломатериалы, балансы), следует отделять либо достаточным разрывом, либо портовым участком, менее чувствительным к такой пыли. При этом необходимо учитывать направление господствующих ветров, переносящих угольную пыль на значительное расстояние, до нескольких сот метров.
Те же предосторожности, хотя и в меньшей мере, должны быть приняты в отношении цементных грузов при значительном их грузообороте. Весьма пылящим грузом является также апатитовый концентрат, поэтому перегружать и хранить его следует обособленно и в закрытых помещениях.
Так же, как и в речном порту, отдельное место должно быть отведено рыбному району в случае расположения в этом районе, кроме простых складов, также и рыбопромышленных объектов.
Обособленное место в порту должно быть отведено району нефтяных грузов. Этот район следует удалять от других грузовых и прочих районов порта, а также от городских кварталов на возможно большее расстояние, в особенности при значительной емкости нефтяных складов на портовой территории. При этом акватория, прилегающая к этому району, должна быть отделена от остальной акватории порта и устроена в виде закрытой гавани либо окружена боновыми ограждениями.
В составе порта различают следующие территориальные зоны: оперативная территория грузовых причалов, тыловая территория грузовых причалов, режимная территория общепортовых объектов, территория пассажирских причалов и нережимная территория.
Оперативная территория, Тыловая территория, Режимная территория, Нережимная территория, Территория пассажирских причалов
Из всех указанных выше территориальных зон порта только оперативная территория определяется по расчету в соответствии с принятой технологической схемой. Необходимые для нормального функционирования порта площади остальных зон обычно принимают в зависимости от величины площади оперативной территории, а именно: тыловая территория — 50%; режимная территория общепортовых объектов — 30—40% и нережимная территория — 20—30%. Недостаточное развитие этих «вспомогательных» территорий снижает пропускную способность портов. Производственные и служебно-вспомогательные здания должны размещаться таким образом, чтобы они наилучшим образом выполняли свои функции. Так, диспетчерская порта должна быть расположена в месте, обеспечивающем обзор основных районов; ремонтно-механическая мастерская — вблизи районов с наибольшим количеством транспортного оборудования; пожарное депо — у причалов с наиболее пожароопасными грузами; пункты питания не должны быть удалены от основного производственного участка более чем на 300 м, а спортивные площадки и места для отдыха должны размещаться вблизи пунктов питания.
При проектировании портовых зданий как производственных, так и административно-хозяйственных целесообразно их блокировать по производственным и строительным признакам. Так, например, на тыловой территории в одном блоке уместно соединить: контору грузового района, столовую, медицинский пункт, душевые и служебные помещения грузового района. Удобно также размещение в одном общем здании гаража автопогрузчиков, районной ремонтно-механической мастерской и районного инвентарного склада.
Для портов различных категорий имеются типовые проекты служебно-вспомогательных и производственных зданий.
В целях сокращения времени нахождения судов в портах до минимума следует уделять особое внимание организации комплексного обслуживания транспортных судов.
Комплексное обслуживание
В остальных портах состав объектов обслуживания определяется в зависимости от объема работ по обслуживанию судов, структуры грузооборота, времени пребывания судов в порту и других факторов, характеризующих взаимоотношения порта и пароходства. Вся система обслуживания должна быть организована так, чтобы обеспечивалась нормальная работа судов на линиях в течение всей навигации. В системе Министерства морского флота РФ порты подразделяются по диапазону обслуживания на три класса. Если в портах I класса транспортные суда получают любые услуги, то в портах III класса объем обслуживания ограничивается минимумом, без которого невозможно поддерживать нормальное судоходство. Нормативные документы содержат полные перечни объектов комплексного обслуживания, в зависимости от класса порта.
При районировании порта должна быть учтена возможность дальнейшего развития порта и его отдельных районов. Для этого по каждому району, и в особенности по районам, обладающим тенденцией усиленного роста, необходимо, во избежание коренного изменения первоначального районирования и разборки существующих сооружений, предусмотреть резервы территории, причальной линии и акватории.
Необходимо также обеспечить плану порта известную гибкость, позволяющую при изменении грузовой конъюнктуры без особой ломки реконструировать отдельные районы порта, а также использовать районы для других грузов.
При размещении грузовых районов необходимо уделять большое внимание начертанию транспортной сети — железнодорожным и автомобильным подходам, которые должны обслуживать различные участки порта; эти подходы должны быть тщательно продуманы и согласованы с городскими организациями.
Наконец, районирование порта должно быть увязано с генеральным планом железнодорожного узла, разрабатываемым проектной организацией Министерства путей сообщения. С этим планом должно быть увязано железнодорожное оборудование порта.
Рассматривая планы портов, можно установить три основные формы образования причального фронта: открытую (иногда ее называют фронтальной), в виде бассейнов, и форму гребенчатых причалов, называемых пирсами. Выбор той или иной формы зависит в первую очередь от естественных условий, площади территории, а также от условий подхода железнодорожных путей.
Открытый причальный фронт
Прямолинейное расположение причалов характерно для всех небольших портов. Оно применяется в русловых портах, если имеются прямолинейные участки берега достаточной длины. При числе причалов более пяти-шести становится затруднительной бесперебойная независимая перемена вагонов на отдаленных (по ходу железнодорожной линии) причалах. Чтобы избежать этого недостатка, иногда применяют ступенчатое расположение отдельных групп причалов . Благодаря этому упрощается смежное размещение разнородных причалов при их компоновке и разделяются железнодорожные подъезды к различным причалам. Как показано на рисунке, нередко тыловые пути одной группы причалов переходят во вторую как прикордонные. Недостаток ступенчатого расположения причалов — необходимость дополнительных затрат для устройства торцовых участков причальной линии.
Ломаное начертание причалов приходится применять на криволинейном участке русла, когда спрямление линии кордона обычно связано с чрезмерно большим объемом земляных работ. При небольших углах поворота перевод прикордонных путей с одной группы причалов на другую не вызывает больших затруднений, хотя для этого обычно надо делать небольшую прямолинейную вставку в переходной зоне. При больших углах поворота уже приходится прибегать к довольно сложной системе железнодорожных путей, а иногда на отдельные группы причалов вообще не удается провести железную дорогу.
Общий недостаток всех видов открытого причального фронта — чрезмерная растянутость всех коммуникаций. При сосредоточении всех районов порта в одну линию затрудняется его районирование. К положительным качествам следует отнести свободу маневрирования судов при подходе их к причалам и обычно малую заносимость акватории.
В водохранилищных и морских портах в тех случаях, когда акваторию приходится защищать от волнения, открытый причальный фронт, занимающий значительную длину береговой черты, оказывается неприемлемым и приходится переходить к бассейновой или пирсовой форме.
Бассейновая форма
Если по топографическим и геологическим условиям создание бассейнов не вызывает чрезмерные затраты, то бассейновой форме причального фронта должно отдаваться предпочтение перед открытым причальным фронтом.
Пирсовая форма
На широких пирсах размещаются перегрузочные машины, склады, железнодорожные оперативные (прикордонные и тыловые) пути, а также автомобильные дороги. При использовании пирсов с обеих сторон их ширина доходит до 200—300 м и по своему оборудованию они не отличаются от хорошо оборудованных причалов открытого причального фронта. В целях удобства подвода железнодорожных путей на пирсы, особенно при желании использовать примыкающий участок берега для устройства причалов (см. рис. 59, а), пирсы располагают под углом к береговой линии. При размещении рядом нескольких пирсов получается система причального фронта, аналогичная групповому расположению бассейнов. Разница заключается лишь в способе строительства — бассейны роют в целине берега, а для пирсов территорию отвоевывают у воды.
При строительстве Нью-йорского порта в прошлом веке причальная линия образовывалась в виде узких пирсов, перпендикулярных линии берега, расположенных в продолжении поперечных улиц городских кварталов . Длина пирсов позволяла швартовку одного, максимум двух судов. На пирсах по всей ширине размещался склад. Железнодорожные подъезды, как правило, отсутствовали. Такая система пирсов, получившая название «американской» (в отличие от «европейских» широких пирсов), ввиду ограниченности объема складов, а еще больше из-за отсутствия механизации на причалах дальнейшего развития не получила.
Узкие пирсы вполне целесообразны при устройстве причалов для грузов, хранение которых сосредоточено в обособленных хранилищах (зерно, нефть).
Для зерновых причалов ширина пирса определяется только необходимостью размещения конвейерной эстакады и устройством пожарного проезда . Габариты нефтяного пирса определяются условиями размещения трубопроводов. При этом, учитывая возможность сосредоточения перегрузочных шлангов в средней части судна, длина пирса делается укороченной, а для швартовки судна в его продолжении устраиваются палы, соединенные с пирсами переходным мостиком.
Основным преимуществом пирсовой формы расположения причалов является ее компактность, что имеет решающее значение для устройства портов на защищаемых акваториях в морских и водохранилищных условиях. К недостаткам пирсов следует отнести трудности в использовании торцовых участков. Иногда эти участки используются как причалы для пассажирских судов, но обычно служат местом швартовки вспомогательного флота или же остаются свободными. Ограниченность ширины не позволяет при необходимости развивать склады — приходится их переносить на берег, что приводит к значительным пробегам внутрипортового транспорта. Тем не менее, из-за указанного выше преимущества пирсовой системы она является основной в практике морского портостроения.
Внешние оградительные сооружения, ограждающие акваторию порта, подразделяют на: молы — сооружения, одним концом соединенные с берегом, и волноломы — сооружения, не имеющие соединения с берегом.
Оградительные сооружения могут иметь различную форму в плане: прямолинейную, криволинейную и ломаную. Вогнутость или изломы оградительных сооружений, направленные в сторону открытой воды, не допускаются, так как наблюдения в натуре и исследования показали, что в этих местах (входящих углах) возникает весьма неблагоприятный волновой режим с увеличением нагрузок вдвое, по сравнению с нормальным воздействием волн на прямолинейных участках. Молы и волноломы — наиболее дорогостоящие сооружения в портах. Их компоновка подчиняется противоречивым требованиям: удобства маневрирования судов на акватории ориентируют на ее увеличение, а это при условии надлежащей защиты от волнения приводит к такому увеличению расходов на строительство ограждающих сооружений, что ставится под сомнение сама целесообразность создания порта. Поэтому при выборе места расположения порта стремятся, по возможности, использовать участки с естественной частичной защитой от волн — заливы и бухты, когда при сравнительно небольшой длине оградительных сооружений удается защитить акваторию достаточных размеров.
Сложность и многоообразие естественных факторов, влияющих на строительство порта, не позволяют выработать какие-либо четкие рекомендации по компоновке оградительных сооружений. Во избежание дорогостоящих ошибок, окончательное решение принимается, как это уже указывалось в § 9, на основании лабораторных исследований крупномасштабных моделей портов.
При компоновке портов, в зависимости от местных условий, оградительные сооружения могут возводиться в самых различных комбинациях. Простейшая компоновка порта получается при ограждении одним молом, что оказывается возможным в условиях полубухты, защищенной с одной стороны выступающим мысом. Классическим примером такой компоновки является Ялтинский порт. Мол с внутренней стороны уширен и используется для швартовки пассажирских судов. Размер защищаемой акватории невелик. Поэтому применение одиночных молов ограничивается случаями устройства небольших портов.
Один волнолом применяется обычно для защиты бухт у приглубых берегов. В этом случае порт имеет два входа. В некоторых случаях, при строительстве портов на открытом берегу, для защиты рейдов и причалов приходится строить волнолом значительной длины (Марсельский порт).
Делались попытки защиты акватории одиночным волноломом и на пологих песчаных берегах. При этом предполагалось, что наносы, движущиеся вдоль берега, будут транзитом проходить через акваторию порта. Практически оказалось, что в области волновой тени за волноломом акватория начинает интенсивно заноситься и такая защита акватории от волнения сопряжена с большим объемом ремонтного дноуглубления.
Мол и волнолом применяются для защиты акватории в тех случаях, когда преобладающие ветры распространены по значительному сектору, что не позволяет обойтись одним молом или одним волноломом. Примером защиты акватории посредством мола и волнолома является порт Коломбо на о. Цейлон, Интересно, что первоначально полубухта была ограждена лишь одним молом, а волнолом построили впоследствии, когда выяснилось, что защита акватории неудовлетворительна.
Два мола применяются весьма часто как для портов на приглубых побережьях, так и на отмелых песчаных. Отличие заключается прежде всего в том, что на приглубых побережьях, как правило, порт располагается в бухте, а поэтому общее протяжение оградительных сооружений сравнительно невелико. Отсутствует и подходный канал. Один из молов обычно выдвигают в сторону открытой воды, так как это способствует лучшей защите акватории от вкатывания волн через вход: при сохранении ширины входа уменьшается его проекция, совпадающая с фронтом волны.
На песчаных побережьях для защиты акватории от волн и наносов также весьма распространена схема защиты парными сходящимися молами . Характерным примером является приведенный на рисунке порт Вентспилс. Первоначально порт располагался в устье р. Венты и молы предназначались практически только для защиты подходного канала и аванпорта. В настоящее время на аванпорте акватория углублена и построены причалы. После строительства порта внешний угол у южного мола постепенно заполнился наносами и поток наносов, огибая голову мола, попадает на незащищенную часть подходного канала, что вызывает необходимость довольно большого объема ремонтного дноуглубления.
В крупных портах акваторию ограждают молами и несколькими волноломами. Такие порты имеют обычно один или два основных входа; остальные разрывы для судоходства не используются. Установить какую-либо закономерность в компоновке сооружений в этом случае затруднительно, тем более, что оградительные сооружения в таких портах строились по мере развития порта для защиты дополнительных участков акватории и современное начертание оградительных сооружений даже трудно объяснить, не рассматривая истории развития порта.
На свободных реках оградительные сооружения применяются не для защиты от волн, высота которых невелика, а для того, чтобы предохранить суда от действия льда во время ледохода. Обычно такое сооружение в виде дамбы перекрывает протоку между островом и коренным берегом (рис. 61).
В результате образуется затон, в котором размещается порт, а в межнавигационный период он используется для зимнего отстоя судов. В том же затоне размещается обычно и судоремонтный завод.
Расположение входа
Практика портостроения выработала некоторые общие рекомендации, которые могут уточняться в зависимости от местных условий.
Вход в порт
Для исключения опасности навала судна на голову ближайшего к берегу оградительного сооружения, желательно, защитить вход более удаленным сооружением, выступающим за пределы входа на длину расчетного судна или состава.
ширины входа
Формальное применение формул может дать расчетную ширину входа 300 м и более (для плотов и длинных составов).
При такой ширине входа водохранилищные акватории трудно защитить от волнения. В этом случае следует ограничить ширину входа, принимая ее не более 150 м и предусматривая применение вспомогательных буксиров для ввода на акваторию плотов и длинных составов во время шторма. Для морских портов нормальная ширина входа равна 200—300 м (около длины расчетного судна).
В некоторых случаях при вынужденной ориентировке входа в порт, близкой к направлению наиболее крупных волн, прибегают к перекрытию входа дополнительным волноломом. Большие расстояния перевозок грузов внутрипортовым транспортом при развитых в ширину (по отношению к кордону) складах вызывают необходимость поиска способа сокращения этих перевозок. Так, например, при проектировании причалов для пос. Стрежевой в одном из вариантов было предложено применить для внутрипортового транспорта монорельсовые дороги с подвесными электрическими тележками грузоподъемностью 3 т. На открытых площадках рельсы проходят по специальной эстакаде, а у складов подвешиваются к консолям прикрепленным к стенам складов.
Внерусловые, или затонные, порты очень распространены в Западной Европе и значительно меньше — в отечественной практике. Причина этого — своеобразие топографических и гидрологических условий большинства рек, а именно: высокие и крутые берега не позволяют врезаться с бассейнами в прибрежную территорию, а низкие пойменные берега при наличии довольно высоких половодий вызывают необходимость .выполнения больших объемов земляных работ по образованию территории порта.
При зарегулировании стока с постройкой гидроэлектростанции и образованием водохранилищ снижаются амплитуды половодий и открываются перспективы перед внерусловыми портами Внерусловые порты имеют целый ряд преимуществ Это прежде всего отсутствие ледохода, что позволяет их использовать для отстоя судов и организации судоремонтной базы; облегчаются причальные и берегоукрепительные сооружения. Внерусловая компоновка, отличающаяся компактностью, позволяет совместить порт с промышленными предприятиями. Вместе с тем устраивая специализированные бассейны, можно легко изолировать различные группы причалов. Легче решается вопрос развития порта путем создания смежных дополнительных бассейнов. Как правило, во внерусловых портах удается обеспечить удобный подход к причалам железнодорожных тыловых и прикордонных путей и автомобильных дорог. Сама компактность порта, по сравнению с разбросанными русловыми районами, способствует снижению расходов на устройство внутрипортовых путей и инженерных сетей порта. Занимая относительно небольшую часть береговой линии, внерусловые порты могут удачно сочетаться с городом не лишая его выхода к реке.
Наряду с достоинствами, внерусловые порты имеют и недостатки. Обычно создание искусственных акваторий внерусловых портов связано с большим объемом земляных работ. Стесненность акватории затрудняет маневрирование судов. Отсутствие течения способствует загрязнению воды. Входные участки канала нередко подвергаются интенсивной заносимости. Для уменьшения заносимости, а также для облегчения захода судов в канал его трассируют под возможно меньшим углом к оси судового хода на реке.
Оптимальная компоновка порта — руслового или внеруслового (а возможно и смешанного) — выбирается на основании технико-экономического сравнения с учетом топографических, гидрологических и эксплуатационных условий. При сравнимых технико-экономических показателях все же предпочтенье следует отдавать внерусловой компоновке.
Все крупнейшие западноевропейские порты, расположенные на реках, имеют причальные линии внерусловой формы. Эти порты расположены иногда на расстоянии около 100 км от устьев рек (Гамбург, Бремен, Антверпен и др.), являясь территориально портами речными, принимают и крупные морские суда, что обусловило их интенсивное развитие. Так, Гамбургский порт имеет в своем составе 35 бассейнов.
Роттердамского порта,
Во многих портах, где проявляются значительные приливы (Лондон, Бремен и др.), часть бассейнов делается со шлюзами. При сравнительно небольших грузооборотах отечественные речные внерусловые порты обычно имеют в своем составе один-два ковша.
Хорошая возможность для устройства внеруслового порта появляется при существовании острова у судоходной протоки. В этом случае при сравнительно небольших расходах на устройство дамбы, перекрывающей протоку, можно получить гавань, защищенную от ледохода. Примером является Печорский порт на р. Печоре, где после строительства дамбы длиной около 300 м, соединившей остров с берегом, образовался затон, в котором разместился порт и судоремонтный завод. Первоначально остров оставался лишь как защита от ледохода. В дальнейшем, с развитием порта его причалы построили и на острове.
Хотя наиболее важную часть акватории порта составляет оперативная зона с причалами , районированными по различным грузам, для нормального функционирования порта необходимы хорошо развитые вспомогательные акватории и береговые устройства. При наличии пожароопасных грузов (например, нефть и нефтепродукты) соответствующий район размещается по возможности ближе к входу в порт и его акватория должна иметь боновое ограждение для локализации возможного загрязнения других участков акватории разлившимися нефтепродуктами. Предусматривается устройство специальной базы технического и вспомогательного флота. Крупные порты имеют в своем составе ремонтно-строительную базу с гаванью, а во многих случаях здесь же размещается и судоремонтный завод, не связанный административно с портом. Все эти участки акватории соединяются внутренним судовым ходом, соединяющим их с маневровыми рейдами, расположенными непосредственно у входов в порт. Под защитой внешних оградительных сооружений предусматривается рейд для перегрузки судов на плаву и для отстоя их в ожидании причалов или во время шторма. Часть рейдов для отстоя судов иногда размещается за пределами огражденной акватории. На песчаных побережьях неизбежно появляются подходные каналы.
Все указанные выше основные элементы акватории следует компоновать так, чтобы не создавалось помех в их нормальном функционировании. При разработке генерального плана порта необходимо предусматривать возможность расширения акватории при дальнейшем развитии порта. Резервы акватории и береговых участков желательно иметь как внутри районов порта — для его развития, так и за их пределами — для создания новых районов.
Существующие морские порты значительно отличаются как от рассмотренной схемы, так и один от другого. Тем не менее можно выделить некоторые группы портов, где сходство между ними объясняется одинаковыми особенностями природных условий. Так, можно различать порты, расположенные: а) на скалистых побережьях; б) на песчаных побережьях; в) в устьях рек; г) на побережьях, подверженных значительным приливным явлениям.
Порты на скалистых побережьях., Одесском порту, Генуэзский порт, Касабланка, Холмского порта, Порты на песчаных побережьях., Порт Вентспилс
5. ПРИМЕР СОЗДАВАЕМОГО МОРСКОГО ПОРТА
В настоящем примере рассмотрим характеристику и устройство проектируемого порта грузооборотом 50 млн. т/год в составе Крымского морского транспортно-промышленного комплекса «Донузлав» (КМТПК «Донузлав»).
Вопрос о создании объекта был поднят группой предприятий, работающих в области инфраструктуры водного транспорта. Получив поддержку в Правительстве АР Крым и в Кабинете министров Украины, проект полностью соответствует проводимой политике экономического развития и демилитаризации (см. приложение 1).
Принципиальными факторами, оказавшими влияние на положение порта, являются:
- перспективный значительный рост объёмов внутренних и транзитных грузоперевозок в регионе,
- близость к функционирующим и развивающимся международным транспортным коридорам,
- недостаток специализированных перегрузочных комплексов с глубоководными причалами,
- демилитаризация озера Донузлав (ранее использовалось как военно-морская база),
защищенная
- обширные свободные территории со спокойным рельефом.
Основным принципом районирования послужило разделение тыловой территории по основным типам грузов и специализированным предприятиям, таким как НПЗ, станция очистки балластных вод, ж/д станция, цеха пакетирования и переработки грузов, склады (см. приложение 2).
1. Маталин В. П. и др. Устройство и оборудование портов. М., «Транспорт», 1984.
2. Штенцель В. К. Порты и портовые сооружения. М., «Транспорт», 1977.
3. Горюнов Б. Ф., Шихиев Ф. М. Морские порты и портовые сооружения М., «Транспорт», 1970.