基于船舶行为特征的港口航道通过能力研究

摘要：近年来，随着社会的不断进步以及经济的迅猛发展，全球贸易往来逐步增多，全面发展，码头作为贸易关键承接点，其重要性不容忽视，为充分满足港口吞吐量增长需求，将码头实际潜力充分激发出来，则有必要针对港口航道通过能力进行简要探讨，采取有效措施实现码头作业效率的有效提供。在此，本文将针对基于船舶行为特征的港口航道通过能力进行简要探讨。

关键词：船舶行为；港口通道；通过能力

中图分类号：F407 文献标识码： A

1.简述港口航道相关概念

通常而言，座位是船舶进出港口的关键必要条件，港口航道占据着十分重要的应用地位，结合实际的航道状况，能够将其细化划分为港口码头的专用航道以及公共航道两种主要类型。具体来说，专用航道主要指的是将具体码头泊位跟公共航道合理连接在一起的通道；公共航道则是指将专用航道以及码头泊位、港外水域实现有效联结的通道，同时其又能被称作是主航道。

一般来说，港口所拥有的吞吐能力通常是由港口公共航道通过能力所直接决定的，因此能够将港口航道通过能力作为重要影响因素，同时能够将其看作规划设计港口的关键参数，进而，社会各界以及全球设计专员均十分关注针对港口航道通过能力所实施的研究工作。纵观近年来的全球研究情况，针对港口航道通过能力展开的研究工作数量相对较少。在实施研究的进当中，大多数非港口航道，且主要从航道的一般属性（即航道长度、航道宽度以及航道水深等）和通航船舶的一般属性（航速、船舶尺度等）以及船舶交通流特性（船舶交通量、速度、密度等）针对航道的通过能力实施考察，同时，也有采用排队论模型以及仿真方法等针对实际的航道通过能力展开的合理研究。

2.针对港口航道通过能力影响因素展开合理分析

影响港口航道通过能力的关键因素包括多方面内容，譬如航道宽度以及船舶航行速度、水实际深度以及泊位数量、港口所在地水质/地质/地貌/气象等。

2.1自然情况

研究表明，会对港口航行条件造成重要影响的自然因素涵盖有能见度以及冰冻、所处地势、潮汐发育背景、起雾情况、泥沙回淤、冲淤变化特征、海水深度等多项内容，为此，相关专家必须经过一系列详尽的调查取证，深入研究，认真实施综合判断分析，搜集准确度相对较高的港口自然资料，尽可能为港口日后良好发展建设提供有利的基础理论依据。

2.2作业条件

港口水工建筑一般建设于水深、湍急以及浪大的海上位置，或者是在洪枯水位变幅相对较大的河流上开展港口建筑的施工工作，通常来说，水上施工工作量相对较大，且施工质量要求十分高，涉及的施工周期相对较短，所以必须配备机械化程度较高其施工速率快的施工建设方案，尽可能减小水上作业时间，运用可行性较大的相关措施，确保港口水工建筑物的稳定性。与此同时，应严格根据技术人员体力以及技能水平、工作积极性等实施合理的工作调度以及轮班制措施。

2.3平面布置

在港口建设发展进程当中，平面布置为其的基础性工作内容，具体涵盖有跟港口相关的水域布置以及码头前沿高程确定、港口实际水深测量、路域布置以及码头岸线布置等多项内容。唯有认真做好基础的平面布置工作，合理布局，协调配合，方能获取良好建设质量，实现港口航道通过能力的优化获取，大大降低港口实际建设成本。

2.4水工建筑物

相较于一般意义上的水工建筑物而言，港口水工建筑五施工设计工作与其较为类似，同时其具有自身独有特点。港口水工建筑物时常会受到水流以及波浪、泥沙、潮汐等动力因素的直接影响，加之海生物和海水对水工建筑物的直接腐蚀作用，因此，制定设计方案的同时需将有效的防淤、防冲、防冻、防腐等措施应用充分考虑在内。

3.基于船舶行为特征的港口航道通过能力研究

实际上，从港口公共航道的特征以及港口公共航道船舶交通流特征来看，影响港口公共航道通过能力的因素除了航道的一般属性和航道通航船舶的一般属性之外，还有一个很重要的因素，即船舶在港口航道中的行为。在分析港口公共航道船舶交通流特征的基础上，从船舶在航道中的行为出发，以船舶领域理论为基础，引入船舶航行领域、船舶穿越领域、船舶汇入领域等概念，以此为基础针对基于船舶行为特征的港口航道通过能力实施仿真验证。

排队系统模型

参考港口船舶航行实际作业系统特征，能够将其中设计的各个独立事件抽象成船舶到港、锚泊、进港航行、靠泊、装卸货作业、离泊、出港航行、离港等多个事件，基于某种条件，上述独立条件能够被触发发生，推动系统实现状态转变，由目前状态变换为另一状态。结合实际的系统状态和相应的独立事件触发条件可构建仿真系统逻辑模型。

仿真模型

在此，结合我国某大型海港历史资料，针对相应的主航道通过能力实施仿真验证，所得试验结果如下图。

频率对比 等待时间对比

结合上图可知，仿真模拟船舶进出港频率以及船舶到达时间跟实测资料拟合度相对较高，可见仿真模型能够较好地模拟出船舶进港及出港规律、到达时间；同时，仿真模拟的船舶累计等待时间时间同样能够较好你和实测资料，尤其当船舶航速平均为8kn的时候，拟合度呈现出最好状态，跟港口船舶实际运行情况吻合度十分高。

通过一系列研究分析可以知道，将港口作为重要节点的班轮航运网络可谓为一个小世界网络，在具有较短的平均路径长度的同时拥有较大的聚类系数，且其度分布服从幂律分布；班轮航运网络也具有富人俱乐部特性，体现出较弱的同配性。班轮航运网络与理想的小世界网络或无标度网络相比有一定的差距，这是因为在制定航线及航班时刻表的过程中不仅要考虑港口城市自身规模及所连接航线的多少，同时也要关注地理、政治、经济甚至是历史偶然事件等各种因素的制约和影响。

4.采取有效措施优化增强港口航道通过能力

为实现港口航道通过能力的优化提升，则必须采取有效的应对措施，涵盖有码头生产组织整治以及新型设备的全面引进、码头管理水平的显著提升、码头泊位数量的大幅增加、基础设施大规模建设、港口规模的有效扩张等多项内容。

4.1强化各单位部门间的协调工作

在港口运行进程当中，需组织各部门积极开展协调工作，实现均衡生产运输，使得各港口工作部门之间工作平衡性大大增减，进而促进港口航道通过能力的优化增强。

4.2有效完成港口码头合理布局

为努力实现港口建设水平的优化提升，则必须基于港口原有规模，提高港口扩建的科学合理性，确保港口码头泊位数量分布趋于合理，能够充分满足各吨位级别的船舶装卸需求以及实际停泊要求，进而减少船舶停留时间，强化提升港口航道通过能力。

4.3规范制度建设并实现技术管理水平的显著提升

针对港口码头施工工艺及具体流程实施合理性规划，定期组织施工技术人员进行培训工作；选用现代化先进施工装卸设备，定期培训设备操作工作者，定期及时养护设备，提升设备使用率，为港口航道船舶正常进出提供有利保障，切实提升航道通行能力。

5.结语

综上可以知道，作为船舶进出港口的必经通道，港口航道显得十分重要，需基于船舶行为特征针对其通过能力实施验证，采取有效措施完善改进航道建设及实际运行，增强港口航道通行能力，为船舶进出港提供可靠保障。

参考文献：

[1]杨利.内河港口航道通过能力及改善研究分析[J].中国水运（下半月），2014（06）.

[2]王海波.港口航道通过能力研究综述[J].现代商贸工业，2014（02）.

[3]马骏.浅谈内河港口航道通过能力的提升策略[J].城市建设理论研究（电子版），2013（20）.

[4]邓小瑜，李引珍，赵亚玲.港口航道通过能力研究综述[J].水运工程，2011（03）.

[5]吴澎，商剑平.沿海港口航道通过能力仿真模型研究[J].中国港湾建设，2010（z1）.

[6]郭子坚，王文渊，唐国磊，宋向群.基于港口服务水平的沿海港口航道通过能力[J].中国港湾建设，2010（z1）.

[7]陈泉.基于当前港口航道通过能力的探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2013（26）.