天津港环境及对船舶航行的影响.docx

1、天津港环境及对船舶航行的影响天津港环境及对船舶航行的影响天津港地理环境、自然环境均较复杂，全年雾天比例高，潮汐、潮流的特殊性对航道通航要求极高，冬季冰况严重。1、天津港地理环境天津港位于渤海湾西岸，属海河水系永定河、子牙河、南运河、北运河的汇流处，为海港和河港的兼容港口。北距蓟运河口10公里、西距天津市区66公里，距北京市170公里，是京、津及“三北”地区的重要海上门户，担负着北京、华北、西北、东北等各省市内外贸易进出口物资吞吐和中转任务，是能源物资和原材料物资运输的主要中转港。天津港图 1 天津港地理位置多年来，天津港在淤泥质浅滩上挖海建港、吹填造陆建成的世界航道等级最高的人工深水港，港区现

2、有水陆域面积200余平方公里，陆域面积53平方公里，规划港口陆域总面积达100平方公里。天津港航道全长44公里，航道水深为19.5米，为30万吨级深水航道，可满足世界最先进集装箱船舶及主流干散货船舶进港的需要，凡能进入渤海的船舶都能进入天津港。2、天津港自然环境（1）气象情况1. 风天津港常年风向为S向，次常年风向为E向，出现频率分别为9.89%、9.21%。强风向为E向，次强风向为ENE向，7级风出现的频率分别为0.32%、0.11%。详见风玫瑰图2。图 2 风玫瑰图2. 气温天津港的年平均气温为13.1，年平均最高气温为16.4，年平均最低气温为10.9，极端最高气温为40.9，极端最低气

3、温为-13.5（注1953年1月17日曾出现最低气温-18.3）。3. 降水天津港的年平均降水量为363.7mm，年最大降水量为491.1mm，年最小降水量为196.6mm，一日最大降水量为157.2mm（注1975年7月30日曾出现一日最大降水量191.5mm）。天津港降水强度小雨平均每年65.2个降水日，降水强度中雨平均每年9.7个降水日，降水强度大雨平均每年3.7个降水日，降水强度暴雨平均每年1.0个降水日，本区降水有显著的季节变化，雨量多集中于每年的7、8月份，该两个月的降水量为全年降水量的58%，而每年的12月至翌年的3月降水极少，4个月的总降水量仅为全年降水量的3%左右。4. 雾及

4、能见度能见度1km的大雾平均每年为16.6天，雾多发生在每年的秋冬季，每年12月份大雾日约为全年大雾日的30%左右，最长的延时可达24小时以上。按大雾实际出现时间统计，平均每年为8.7天。5. 相对湿度天津港的年平均相对湿度为67%。（2）水文情况6. 潮汐天津港潮汐性质属不规则半日潮，年最高高潮位为5.81m（1992年9月1日)，年最低低潮位为-1.03m（1968年11月10日），年平均高潮位为3.74m，年平均低潮位为1.34m，平均海平面为2.56m，平均潮差为2.40m，最大潮差为4.37m。7. 潮流根据1995年7月航道纵向5条水文垂线和港内东突堤水域4条水文垂线测流资料整理计

5、算，获得如下航道潮流特征值： 天津港航道纵向潮流流速变化是涨潮大于落潮，各垂线涨潮潮段平均流速分别介于0.16m/s0.25m/s，落潮潮段平均流速分别介于0.12m/s0.22m/s。而沿航道的流速分布，涨潮时横堤口口门附近最大，外海（17+0）次之，中间段最小；落潮时由口门向外海沿程逐渐增加，至航道里程15+500为最大，继续向外则呈减少趋势，详见下表：垂线位置潮段平均流速（m/s）平均流速（m/s）涨潮落潮涨潮落潮涨潮落潮8+4000.250.120.240.110.2450.11511+7000.160.150.160.120.1600.13513+6000.150.200.160.1

6、10.1550.15515+4000.250.260.150.180.2000.22017+1000.300.260.140.140.2200.200 天津港主要受海洋动力控制，口门以外航道纵向各垂线流向变化，涨潮平均流向为301 ，落潮平均流向为117 ，基本为往复流。 外航道纵向水流与航道轴线（281 04 ）之间的夹角较小，各垂线平均值分别在12 33 之间变化。 港内航道流向基本与航道走向平行，涨潮时流入港内，落潮时流出港外，港内水域沿程流速变化基本是由口门向内逐渐减少，且潮段平均流速涨潮大于落潮。（3）波浪 选用塘沽海洋站波浪实测资料统计得，本区常浪向ENE和E，频率分别为9.70%

7、和9.54%，强浪向ENE，该向H4%1.6m的波高频率为1.35%，全年各方向H4%1.6的波高频率为5.06%，H4%2.0的波高频率为2.24%，7.0s的频率仅为0.33%，详见波玫瑰图。图 3 波浪玫瑰图8. 海冰渤海湾常年冰期3个月(12月上旬至翌年3月初)，其中1月中旬至2月中旬冰况最严重，为盛冰期。盛冰期间沿岸固定冰宽度一般在500m以内，冰厚1025cm，最厚达40cm。流冰外缘线大致在1015m等深线之间，范围2030km，冰厚1020cm。流冰方向多为SENW向，流速一般30cm/s，最大100cm/s。1969年渤海湾出现严重冰封，使整个渤海均被5070cm厚的海冰覆盖

8、，最大冰厚达100cm。冰的堆积高度12m，最高达4m。船舶航行困难，个别海上建筑物被冰推倒。对这种异常严重的冰情在海港工程中应给予足够的重视。9. 海流根据1996年12月26日27日大潮和1997年2月1314日小潮三条垂线的实测资料分析（各测站位置分别为：9601#位于航道19+0南侧，9602#位于航道26+0南侧，9603#位于大沽口锚地东南角），外航道附近的海流基本为往复流型，涨潮主流向NW，落潮主流向SE，涨潮流速大于落潮流速。各站最大流速大致是由表层向底层逐渐减小。从不同站位看，由岸边向外海随着水深增加，最大流速逐渐增大。3、自然环境对船舶运输的影响（3）气象环境对船舶运输的影

9、响10. 风对复式航道船舶运输的影响分析风对船舶航行有明显的影响，风对船舶的影响除了失速或增速外，还会使船舶产生漂移和偏转，横向风压使船舶航迹带宽加宽。其对船舶作用的程度和特征与船舶受风面积及风动力中心位置、干舷高度、水深吃水比、风级、风舷角大小、船舶航向与航速等诸多因素有关。风力越大，使船舶产生倾斜、漂移、偏转的程度亦越大。由于定常风和突发风其风力特点不同，风向有时也会发生变动，况且船舶回转时的相对风向不断发生变化，不同吃水时船舶的受风面积又有很大差别，这些都增加了船舶操纵的复杂性。风力在7级以上的大风，会大大增加船舶操纵的复杂性和难度，船舶受风而产生的偏转有可能无法用舵克服，对通航安全的影

10、响很大。根据天津港水上交通管理规定，当风力大于等于9级时，禁止船舶进出港或移泊。11. 水流对复式航道船舶运输的影响分析 船舶在航行过程中，当水流与船纵剖面有一定的夹角时，船舶的航速和航迹带将同时改变；船舶航速大小与流速、流向和船舶本身的航向有关，流舷角越大，航速越小。 在操纵船舶过程中，必须选择对应于流向的最佳航向修正角，使用恰当的船速和舵角，保持船舶航行在既定的航线上，对于天津港主航道，这点尤显重要。 船舶在航道中航行受横流的影响将发生船舶的漂移，使船位偏离航道的中心线，从而使船舶的航迹带宽度发生变化。 水流条件对通航区域的环境的影响主要从流速（航道最大流速）、水流偏角（航道与水流的夹角）

11、这两个方面分析。一般情况下，为了避免流的横向作用，通常要求夹角控制在20范围内为最佳方向，70110为最恶劣方向。 航段方位与涨潮流向大致接近，最大交角为27；航段方位与落潮流向也大致接近，最大交角为24,航道方位布置较好。（3）波浪对复式航道船舶运输的影响分析 波浪与航道之间是相互影响，相互作用的，航道对波浪的影响主要表现在波浪的折射、发散穿越和会聚。由于航道周围水深较浅，波浪会掀起泥沙，潮流带动泥沙在航道中落淤，造成航道的淤积。 波浪对航道通航环境的影响主要表现在船舶在波浪中航行时，随着波高、周期、波向、船舶吨级和航速的不同，将产生纵倾、横摇和垂荡等运动，通常航道中的船舶受波浪影响的较大，

12、主要因为这三种自由度运动叠加而产生船首下沉量和船尾下沉量。考虑这些因素，根据船舶最大的垂直运动尺度进行航道水深设计，可以达到安全通航的目的。 波浪中船舶的横摇波浪中航行的船舶将产生一定程度的横摇，大倾角的横摇不但直接危及船舶的安全，诱发大量的甲板上浪、自由液面的移动与冲击，严重时将使货油重心产生移动，因此应尽量避免。 本区常浪向ENE和E，频率分别为9.70%和9.54%，强浪向ENE，该向H4%1.6m的波高频率为1.35%，全年各方向H4%1.6的波高频率为5.06%，H4%2.0的波高频率为2.24%。E向波浪与航道方位夹角相对较小，对船舶航行影响较小，ENE波浪与航道方位夹角较大，对船

13、舶航行影响较大,驾驶员应及时调整舵角,保持船舶航道内航行。当受台风影响，风速较大时，波高较高，对通航安全的影响很大，船舶应避免出海航行。12. 冰冻对船舶运输的影响分析渤海湾常年冰期3个月(12月上旬至翌年3月初)，其中1月中旬至2月中旬冰况最严重，为盛冰期。盛冰期间沿岸固定冰宽度一般在500m以内，冰厚1025cm，最厚达40cm，天津港冰情较为恶劣。大型船舶在航道中航行，摆正船位是最重要的，天津港主航道为人工疏浚航道，对船位的要求应该更为严格，加上天津港在冬季有冰冻，浮标容易漂移和被冰覆盖，因此采用DGPS导航仪不仅必要而且必须。课题组建议在引领10万吨级以上船舶时，引航员必须携带DGPS导航仪协助引航，自引船应在VTS指挥下操作。 在冬季冰冻较严重的季节，浮冰对船舶通航安全影响较大，使船舶操纵性能下降，给船舶操纵带来一定的困难。因此，在冰冻比较严重的时候，应加强通航管制，严格限制双/多向通航，并降低单向通航标准。