港外水域的组成及其功能

由于海岸形态和自然条件的差异，港口的布局也是千变万化的。一般说来港外水域是指港界口内至港口口门区域范围内的水域，但往往也包括港界外的引航和检疫锚地，如大连港。对于有天然掩护的港口可以港池喇叭口为界划分港内、外水域，如防城港。对于河口港可以河口为界来划分水域范围，如上海港。

港外水域通常包括进出港航道和港外锚地两个重要组成部分。但往往还布设一些专用码头和水深较大的泊位。

(一)进出港航道

由于港外水域多处在比较开敞的海区或水流、泥砂运动比较复杂的河口段，因此对该区域的自然条件必须作深入的调查研究。

对航道的选线除应注意船舶的航行和航道维护条件外，还应重视导助航设施的设置条件和处理好航道与锚地的相互关系，避免出现视觉导标视线被阻和航道切割锚地的情况发生。

在港外水域选择航道方位时还应考虑今后到港的发展船型由于其尺度的增大对航道的要求，即对航道拓宽、加深和延伸的可能性要予以重视。

(二)港外锚地

锚地是在水域中的指定区域专供船舶停泊或进行水上装卸作业、避风防台的作业场所。港外水域的锚地一般应具备以下功能：

1.引航锚地——到港船舶在此停泊，等候引航员在此登船执行引航任务的锚地。

2.检疫锚地——供外轮抵港后进行卫生检疫的锚地，海关签证也多在此进行。

3.停泊锚地——到港船舶在此候潮或等待进港。

4.避风锚地——风浪天船舶不能在码头前停靠而出港系泊避风的场所，同时也为过往船舶到此躲避风浪使用。

5.其他专用锚地——有些港口根据作业需要结合当地的水域条件还设有油船、危险品和熏蒸锚地等。

上述不同功能的锚地应依港口的具体情况可组合在一起集中设置，也可按船舶吨级、不同的掩护要求和功能分别设置。港外锚地多采用单锚系泊的形式从适应风、浪和水流的变化并提高系泊船舶自主作业的机动性，为此占用水域面积较大，应在该区域设置定位标志，以形成规则锚地便于经济合理的利用港口水域。

港内水域的组成及其功能

港口总平面布置由于水深、掩护、陆域条件和规模的不同，港内水域布置形式也是多种多样的。海港港内水域按其功能可划分为船舶制动水域、船舶回转水域、泊位前停泊和码头前船舶靠离岸的操作水域、港池与航道的连接水域以及港内装卸锚地等。

(一)船舶制动水域

船舶进港时为克服横向风、流的影响，必须保持一定的航速以维持舵效。

船体承受横向风、流合力为P，按船舶静力学原理，作用在船舶重心处可简化成横向力PV及回转力矩MP，为保持船舶航向就必须保持一定的船速V(以相对水流速度V来表示)以维持一定的舵效。当采用平衡舵角α时，在舵叶上产生水平舵力R及垂直舵力F，此时在船舶重心G处产生抵卸回转力矩的稳定力矩MF。按船舶静力学对10000～100000吨级船舶进行受力分析，得到的结果是：要使船舶进港时保持10°的风、流偏角，舵角α采用10°～15°，在6级横风1.0kn横流作用下，进港船舶应保持6kn～8kn的航速，这也符合驾驶人员关于船舶一般按低速进港，在困难条件下也要考虑中速进港的经验。

船舶以航速V进港后，为停靠泊位或转向必须减低船速乃至静止，这个过程是船舶的制动过程，这段水域称作制动水域，港内最小的制动水域是指船舶进港后采用全速倒车克服船舶前进惯性时所需的水域长度，其宽度要满足船舶制动过程中随舵效减弱横向风影响加大和螺旋桨侧压力所引起船舶横向漂移的距离。

(二)船舶回旋水域

是指船舶转头出港或回旋转向所需的水域。其尺度与回转性能有关。船舶回转可分为三个阶段：

1.转舵阶段(1～2)——从开始转舵1至规定的舵角2，由于船体惯性很大，转舵时间很短，船体尚未及产生侧向速度和回转角速度，因此船舶基本仍沿原航向运动。

2.过渡阶段(2～3)——是船舶结束转舵进入定常回转运动的过程。此阶段由于舵力的影响，在船体重心处侧向速度和回转角速度发生作用，开始克服船舶沿原航向运动的惯性力，此时船舶出现向转舵相反方向运动的趋势，其反横距为L3，当船舶转向至90°后(3的位置)为定常运动，其正横距为L2。

3.定常回转阶段(3～4)——此时作用在船体上的力和力矩达到新的平衡，船舶以一定的侧向速度V′和回转角速度ω绕固定点作圆周运动，其定常回转直径为DC，与原航向距离为回转直径Dr。

对于少数具有天然水深水域开阔的港口，船舶可自航转头，但大多数的人工港是借拖船协助转头，个别中小港口当缺乏拖船时也有利用当时的风、流条件运用船舶的车、舵、锚配合作业的方式进行船舶转头。船舶回转水域习惯用数倍设计船长为直径的内接图来表示。

(三)泊位前停泊和船舶靠离岸的操作水域

一般人工开挖的港口，为节省疏浚量多按使用功能将泊位前水域分为船舶停泊和操作两部分。

1.泊位前停泊水域：其深度应保证在设计低水位船舶满载时能安全停靠，并备有各项富余水深。其宽度一般选用2倍设计船宽，但对回淤强度较大的泊位，尤其对淤泥海岸有浮泥运动的港口，泊位前的停泊水域宽度要适当加大以利维护挖泥。

2.泊位前船舶靠离岸操作水域：其深度应保证在乘潮水位时船舶能安全靠离岸作业，并备有各项富裕水深。其宽度按港作拖船配备的情况和不同操作方式来确定，如当地横向风较强时为保证船舶靠离岸作业的安全，应尽量考虑船舶可调头靠离岸作业，其宽度B不宜小于1.5倍的设计船长。

(四)港池与航道的连接水域

系指顺岸码头和突堤码头港池与航道连接段的水域。其功能是保证船舶安全的进出港池，一般情况下考虑船舶自航转向进出港池，在困难情况下也可按用拖船协助转向进出港池考虑。对突堤码头前港池的连接水域多兼顾出港船舶在此转头的需要。

(五)港内装卸锚地

为利用港内良好的掩护条件，为提高港口吞吐能力和调节泊位不足的问题，有些港口利用港内空闲水域设置港内装卸锚地。为节约占用水域，多采用单、双浮筒锚地的形式。设计中应注意锚地解系时的作业条件和锚地距航道和码头的安全距离。

港口陆域位于港界线以内，归港口专用，供装卸、堆存及布设陆上交通线路等使用的陆地。通常将港口陆域划分为若干个功能区，如码头区、油库区、军械区、修理区、行政生活区、训练区、后勤补给及技术保障区等。一般包括装卸作业地带和辅助作业地带两部分，并留有适当发展余地。前者布有仓库、货场、装卸运输线路、站场以及各种装卸设施和设备。后者设置车库、电站、工具房、修理厂、消防站以及各种办公辅助用房等。陆域布置是否协调、恰当，影响到装卸效率、集疏运能力和营运成本。因此，是港口总平面布置中的主要课题。要根据港口吞吐量和装卸工艺流程，确定各部分所需面积和合理布置，做到既能互相配合衔接，又不致发生干扰，然后据以确定用地。

港口陆域布置是对港口陆域上的各种生产和辅助生产设施的布置规划。港口陆域设施包括：①码头—— 供船舶停靠及装卸货物的水工建筑物；②仓库和货场——供船舶所装卸的货物暂时在港内贮存一段时间的准备设施；③集疏运设施，包括铁路、公路(港区道路)、水路、管道等；④除以上设施以外的其它生产和生活辅助设施，如动力及照明系统、给排水系统、通讯系统、港作船基地、机械维修系统、候工室等。上述部分要根据具体情况，进行科学合理的安排和布置。