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摘要：进入新时期以后，我国船舶和港口的建设规模越来越宽泛，要想使其经济发展速度得到进一步提升，前提条件就是要保证港口水域航道交通的合理化和科学化，因此，这就给港口水域航道规划设计工作提出了很高的要求，本文也会以某港口水域航道工程为例，对其合理规化设计原则及实施方案进行详细分析，并针对其中存在的重点问题，提出对应的优化方案，以便为相关人士作为参考。
关键词：港口水域航道；规划设计；优化方案
随着我国航运事业及港口贸易的不断发展，航运能力也在已每年递增的趋势上涨，这种形势下，就会使得船舶数量大幅增加，相对也会提升港口水域航道的交通压力。因此，要想改善这种现状，就要对港口水域航道进行合理的规划，不仅要遵循相应的设计原则，而且还要结合实际，采取正确的规划设计方案，这样才能提高船舶的运输能力，满足现行通航运输需求，从而为促进我国经济贸易的可持续发展打下良好的基础。
1.工程概况
该港口水域航道工程位于广东省珠海市境内，与珠江三角洲、西江干线等形成了“三纵三横三道”的高级航道网。初步拟定码头设计
通过能力为65万t，主要负责丙烯酸、液碱、冰醋酸等化工品的运输。
随着近年来，该航道码头吞吐量的不断增大，船舶建设规模也在日趋大型化，相对，现有的港口通航条件已经无法满足码头运输需求，必须对其整体航道设计进行重新的规划和调整，这样才能保证该航道工程的通航效率和通航安全。
2.设计原则
为了进一步促进我国航运事业的发展，提升港口水域航道的通航运输能力，相关设计人员在对其进行合理规划设计时，必须遵循以下几方面原则：
首先，要遵循船舶通行的安全性原则，具体是指保持港口水域航道的安全性，这也是进行合理规划设计时必须坚持的首要原则，因为，只有保证航道设计的安全性，才能满足日趋大型化的船舶运输需求，使其可以做到不搁浅、不碰壁，从而更好的达到港口未来发展建设标准。
其次，要遵循合理性原则，充分考虑水域航道港口的吞吐要求，根据实际运输情况，对航道关键性规划指标进行合理的调到，尤其是航道宽度指标，这样才能保证水域航道的交通量和吞吐量，实现最优化的规划设计目标。
最后，要遵循环保性原则，充分考虑水域航道周围生态环境，对其总体规划和设计方案进行科学分析，进以减少航道运输对周围环境的影响，实现社会经济与环境保护的共同发展。
3.具体规划设计方案
3.1航道选线设计
在对港口水域航道进行选线设计时，设计人员一定要充分考虑挖方量的减少，以便可以有效降低施工成本，使航道疏浚维护功能得到最大化增强。同时，设计人员还要在航道开工前，对区域内的地形和地质情况进行详细的勘察，进而看水深、水文气象条件等是否达到规划设计标准。另外，还要全面搜集相关资料信息，如：船舶通航资料、港口货源资料、船舶进出航道方法以及气象资料等，都要进行详细的整理和分析，这样才能制定出合理科学的规划设计方案，为满足航道通行运输需求提供准确的参考依据。
在布置港口水域航道轴线平面时，设计人员要充分考虑轴线平面的平直性，尽量减少弯道设计，即使进行设计，也要尽量使转弯角度保持在≦30度的范围内。并且在转弯前，还要控制好船舶船位的自线段长度，以每段2-4L长度为基准。同时，码头与航道进线的斜交夹角也要设计成小于60度的角；航道与固定设施之间的宽度要大于设施宽度3.5倍；船舶通过桥梁时的航道两侧要尽可能预留出5L的直线长度。
航道合理规划设计，必须达到以下几方面条件时，才能进行船舶运输：第一，航道轴线要避免与高频率风向交叉，且航道轴线也要严禁与强风水流主流形成夹角；第二，当水流速高于1km以上时，要避免其与航道轴线产生较大夹角；第三，要严格控制尾斜浪的形成，以免对防波提门处的航道走向造成影响，同时该航道走向所接触的轴线夹角与强浪之间，要尽量保持在30-60度的范围内；第四，若航道为潮峰流速大的水域段，则主流方向与航道选线方向的夹角要处在20度以内。
河口航道的选择，也要在达到以下几方面条件时，才能进行选择:第一，航道选线设计必须依照河中主流进行开展；第二，河口三角洲设计，必须注重落潮流的加强，采取相应的施工措施，来确定航深以及冲刷航道；第三，径流和潮流影响较大的河口，应尽量采用防波及
防沙等工程措施进行处理；第四，港口航道若在冬季进行设计，则要结合实际情况，对常见问题进行分析，并采取对应的方案进行选线，尽可能使航道设计达到安全、规范、合理，这样才能便于船舶的正常运行以及导航设施的有效维修。
3.2航道宽度设计
在设计港口水域航道宽度时，设计人员主要从以下几方面去考虑问题，即船舶富裕宽度、航道底边宽度、航迹带宽度以及船舶间的富裕宽度。
3.2.1航迹带宽度设计
通常，船舶的运行都会受到水面风速、水流速等因素所影响，使其与航道之间的平行度大大降低。有时，即使不出现这些影响因素，船舶螺旋桨本身在使用过程中也会出现一定的偏差，从而导致船体左右摇摆不定，这时，导航仪器上所显示的船舶航行路线也是呈“s”曲线。因此，为了提升船舶航道运行的安全性和可靠性，就要对航迹带宽度进行合理设计，使其处在2.0-4.5B范围内，这样才能达到预期效果。
3.2.2船舶富裕宽度设计
船舶在正常运行时，若遇到对面开来的船舶，则必须通过科学错船，才能避免船吸现象的发生。基于此，对于船舶富裕宽度设计就要提出一定的要求。因为船舶之间的作用力主要分为船舶的横向作用力和回转力矩。其中，横向作用力大小与船舶体积、停放位置以及水面作用力等有着很大的联系，当两个船舶之间发生船吸现象时，船舶横向移动方向的抵抗力就会逐渐增大，相反，若两船航行方向、航行速度一致，则这种抵抗力就会减小，对应的回转力矩也会相对缩小，所以，船舶富裕宽度设计的关键点，就在于控制两船内侧的回转力矩，结合实际情况，来确定标准设计参数，使其达到基准范围内，就可避免船吸现象的发生。
3.2.3船舶与航道底边间距设计
在进行航道开挖施工时，航槽壁会经常受到航槽内部和外部水深压力所影响，出现因航道岸边吸收作用而造成的船舶搁浅事件，因此，为了减少这种情况的发生，就要对船舶与航道底边间距进行合理设计。一般情况下，航道岸边吸收作用的特点主要体现在以下几方面：
第一，船舶离航道底边越近，所感受的航道槽壁边缘作用力就会越明显，相对，这就会给船舶运行的平衡度带来影响；第二，宽度狭窄的水域航道，岸吸作用往往要高于大宽度航道；第三，当船舶航行速度过快或航道水深过高时，所面临的岸吸风险也最为显著；第四，大体积的船舶在运行过程中，会产生较大的岸吸作用。
所以，在优化设计船舶与航道底边间距时，单项航道底边间距必须与五倍实际船舶宽度相吻合；双向航道底边间距必须与八倍船舶宽度相一致，这样才能在减少航道岸边吸收作用的基础上，最大化提升船舶运行的安全。
结束语
综上所述，该航道工程的合理规划设计，要想达到预期效果，就要在整个设计环节中坚持安全性、环保性、合理性的设计原则，并按照航道实际情况和未来通航要求，采用完善科学的规划设计方案，掌握航道选线与宽度的设计要点，这样才能提升港口水域航道设计质量，缓解港口水域航道交通压力，从而为我国港口未来建设发展打下坚实的基础。
参考文献
[1]于家根.港口水域航道合理规划设计研究[J]大连海事大学,2017,05:09-10.
[2]高启先.浅析港口水域航道规划问题[J]科技资讯,2016,12:12-13.
[3]许俊杰.浅析港口的水域航道规划设计与安全[J]科技展望,2017,07:29-30.