港口航道通航能力仿真分析

【摘要】港口航道通过能力是反映港口航道适航程度的一项重要性能指标，也是度量航道疏导船舶能力的尺度，其大小直接影响整个港口吞吐能力和航道服务水平的发挥.本文首先对港口航道通航能力进行了基本阐述，其次根据船舶操纵数学模型提出了系统仿真的原理，最后对宁波港集装箱海铁联运做出了分析

【关键词】港口航道 模型 仿真分析

航道对于港口来说就像飞机对于跑道一样，航道的通航能力决定港口的吞吐量，而一个港口的吞吐量正式衡量港口大小的标准之一，所以港口的航道工程施工对于一个港口的发展至关重要，所以必须要掌握好良好的施工技术，采取科学合理的进行施工才能达到良好的效果，才能良好的体现航道工程的价值，随着改革开放后经济飞速发展，港口航道工程也呈现飞跃式发展，对码头停泊能力和航道通航能力要求逐渐增大，随着我国自然条件较好的海湾和海岸逐步开发，今后建设港口将更多的处于各种复杂条件下，或浪大流急，或海滩平缓，或地基土质松软；运输船舶的大型化对港口航道的通航能力要求更高。因此，新型港口航道的通航能力仍然值得业界继续深入研究。

1.1港口航道通航能力的分类

1.1.1可能通过能力

航道可能通过能力是指在现有的航道条件和交通状态下，航道断面在单位时间内的最大交通量，实际上是指航道所能承担的最大交通量。

航道可能通过能力要小于理论通过能力。航道理论通过能力是在理想条件下得到的，要结合实际的航道状况进行修正。

1.1.2理论通过能力

航道理论通过能力是指航道条件和交通状况都处于理想状态下，由技术性能相同的一种标准船舶，以最小的船舶间距连续行驶的理想交通流，在单位时间内通过航道某个断面的最大船舶数。

航道理论通过能力在实际上并不存在，而是为了简化研究对象抽象出来的一种理想情况。

1.2港口航道通航能力的提升方法

1.2.1依靠于有效完善的设计规划

要提高港口的航道通航能力，一个有效完善的设计规划是必不可少的。航道的设计规划涉及到了航道航运所涉及的多个方面，

首先就是航道管理中对航道航线的设计和航道情况的考虑。对于航道平均水深要有一个准确的调查，摸清航道水下的具体情况。然后再设计航线时就要将航道水深考虑进去，从而设计航道的单向还是双向航线。对于航道情况较差的地区，则考虑进行一定的人为干预，进行合理的疏导来改善航道的航行情况，就能为航道规划的实行提供一定的基础。

其次则是要在设计规划中注重航道的航运任务预期的设定，不能过高估计航道的通过能力而是港口的航运压力增大，也不能过低估计而使得航道的资源没有得到最大化的利用，也不符合航运的经济效益原则。

1.2.2疏浚工程的施工技术分析

港口航道的疏浚工程对于港口航道的正常使用具有重要的意义，所以在进行港口航道的疏浚工程施工的时候一定要采取科学的相关的技术来完成相应的施工过程，

A：做好施工设备的良好选择。

B：建立好良好的方量对方地带。

C：要做好疏浚线路的设定和施工方法的正确选择。

2、船舶操纵数学模型

船舶操纵数学模型主要指根据作用在船舶上的水动力建立船舶运动的微分方程来描述船舶的操纵运动，其研究始于六十年代。目前主要有两类模型，一类是以Abkowitz为代表的整体性模型，一类是以日本操纵性数学模型小组为代表的MMG分离型数学模型。前者将船体、螺旋桨、舵作为一个整体来进行研究，需要大量的船模试验确定水动力参数，而且某一确定船型的试验结果难以应用到其他船型中去。而MMG模型中各项有明确的物理意义，可以比较简单的表达出作用在船体上的流体动力和螺旋桨、舵的作用以及船、桨、舵之间的相互干扰。经过多年来的研究，MMG模型在计算船体上的流体动力和螺旋桨、舵的作用方面已经提出了不少经验公式，在我国也得到了广泛应用。

2.1物理模型试验

物理模型试验，即船模、水工模型相结合的技术手段，其优点在于它可以直接观测船模在复杂地形和水力条件（如横流、不规则岸坡等）下的运动。但物理模型试验也存在一些不便于广泛应用的地方，比如耗工、耗时、费用大、因子变更不易，需要耗费较大的人力、物力，研究不同方案时耗长，存在比尺效应等问题。

2.2 实船试验

试验结果客观真实，但实验条件要求高，风险大，成本高。

这一领域比较典型的研究有“兰叙段航道千t级船队通航实船试验方法及成果分析”，该项目研究对象是由四川802拖轮帮拖川甲1004号千驳组成的船队，途经兰叙段航道整治滩险30处，包括船舶过滩试验、航标通讯适航试验及试验船队拖轮主机转速和舵效测试等几方面试验内容。

3. 宁波港集装箱海铁联运

3.1概述

（1）宁波港集装箱吞吐量居国内第四位、世界第八位，但海铁联运箱量所占比重不到0.02%，远低于欧美国家港口的20%水平及国内港口的1.6%水平。支撑集装箱箱量增长的基础正在发生变化 ； （2）运输方式结构的不合理； （3）公司在2010年度工作会议上明确提出“加快集装箱海铁联运发展，使海铁联运箱量成为我港集装箱业务新的增长点” 。

3.2宁波港集装箱海铁联运发展SWOT分析

3.2.1优势和劣势分析 A： 优势分析 1、港口自然条件优越 ； 2、港口区位优势明显 ； 3、国际集装箱班轮航线和航班密集 ； 4、铁路直达港区 。 B：劣势分析 1、海铁联运起步较晚，市场影响力弱 ； 2、港站经营主体建设不完善 ； 3.2.2机遇和威胁分析 A、机遇分析 1、国家重视发展海铁联运 ； 2、宁波市政府积极推进海铁联运建设 ； 3、发展海铁联运的市场空间广阔 ； 4、铁路交通基础设施不断完善。 B、威胁分析 1、周边港口间竞争激烈 ； 2、铁路管理体制落后，基础设施薄弱，服务水平低 ； 3、海铁联运软环境需进一步改善 。 3.3.宁波港集装箱海铁联运发展战略研究

3.3.1WO战略选择 （1）培育开发海铁联运市场；（密集型发展战略――市场开发） （2）完善港站经营主体及基础设施；（密集型发展战略――产品开发） （3）加强对人才的培养和引进。（密集型发展战略――市场开发） 3.3.2 ST战略选择 （1）培育开发新的集装箱航线航班；（密集型发展战略――产品开发） （2）营造良好的海铁联运软环境；（一体化发展战略――纵向一体化） （3）加强与周边其他港口间的合作。（一体化发展战略――横向一体化） 3.3.3WT战略选择 （1）创建海铁联运服务品牌；（密集型发展战略――产品开发） （2）建立战略合作联盟。（一体化发展战略――纵向一体化） 结束语：

综上所述，港口航道的通航能力研究是支持港口运营管理及建设决策的重要课题。在日后的工作中我们要依靠现有的技术提高港口航道的通航能力以此来促进航海业的发展。

参考文献：

[1]周建红.港口航道和码头通航安全评估[J].科技创新与应用，2013（14）

[2]董海会.港口泊位改造工程水域通航安全评估方法研究[D].大连海事大学：交通信息工程及控制，2010

[3]王恩思.旅顺新港拟迁客滚泊位的通航安全研究[D].大连海事大学：航海科学与技术，2011

[4]赵红红.东营港通航安全评估研究[D].中国海洋大学：水利工程，2009