基于AHP的港口环境资源生态性模糊评判方法研究

 
【关 键 字】 环境资源  生态性  AHP  模糊评判
【摘    要】 针对目前我国港口环境资源生态性的现状,从系统工程角度,采用层次分析法的基本原理,建立了港口环境资源生态性分析模型,并运用模糊数学构建了隶属函数,求得港口环境资源生态性的模糊评判矩阵,通过模糊评判获得了港口环境资源生态性综合分数,再通过实例进行计算。结果表明,该评判方法能够科学合理地综合评价港口环境资源的生态性状况,为有关港口部门改善港口环境资源生态性提供决策依据。
 
为降低进口铁矿石向长江沿岸钢厂的转运成本,便于大型散货船通过减载后进入长江下游,某港务企业在长江口外开敞海域建设一座海上散货减载平台,设计年吞吐量为1 700万t铁矿石(装、卸各850万t),减载平台外侧为卸船,停靠1艘18.5万t散货船;减载平台内侧为装船,停靠1艘3.5万t级散货船。
 
1 自然条件
 
该海域地处我国东海大陆架。拟建海上散货减载平台工程位于华东沿海舟山某岛屿南侧海域,该处水域开阔,20 m深水线距岸约1 000 m。周边的岛礁对西北—东北向风浪的影响起到屏障作用,但是SE-S向海面开敞,易受到外海风浪的影响。总体而言,除台风季节外,南侧水域的波高较小,拟建平台附近水域水深基本稳定,具备建设停靠1艘18.5万t散货船的海上散货减载平台工程的良好自然条件。
 
根据邻近气象台多年地面气象观测资料统计,海区主要气象特征为多年平均气温16.3℃,海区常风向为N-NNW向,强风向为NNW-NNE向。
 
海域的潮汐类型属非正规半日浅海潮。设计高水位4.52 m(当地理论最低潮面,高潮累积频率10%),设计低水位0.63 m(低潮累积频率90%)。
 
工程海域潮流总体为往复流,受周边岛礁地形和通道流的影响,涨、落潮流的流向有一定程度的离散,流速强度中等,本海域潮流性质属不规则半日浅海潮流。
 
减载平台工程设计流速 (垂线平均):涨潮流:1.67 m/s,流向283°;落潮流:1.39 m/s,流向97°。图1为实测大潮垂线潮流矢量图。平台前沿极端高水位时50年一遇设计波要素SE向浪H1%是5.93 m,S向浪H1%是5.15 m。根据多年海图地形资料比较,深水区域海床冲淤基本平衡,水深地形相对稳定,平台前沿自然水深为-18.8 m。地质勘察报告表明,本工程所在区域全新世和晚更新世松散堆积层较厚,强风化花岗岩顶板高程在-37.7~-64.7 m。
 
 
图1 大潮垂线潮流矢量图
由于本工程为建于开敞海域的减载平台,没有引桥与陆地或岛屿连结,而且仅北侧有一小岛遮挡部分北向来浪,因此施工期与使用期均受一定的风浪影响,施工条件比较恶劣,涨落潮流速较大。如何确定本工程的平面设计以确保船舶系靠安全,如何布置装卸工艺系统以满足生产要求并减小平台面积,选择何种平台结构型式便于施工并节省投资是本工程设计的关键问题。
 
2 减载平台的平面设计
 
由于本减载平台位于开敞海域,台风期波浪较大,平台海侧靠泊大型一程散货矿砂船,设计船型为15万吨级散货船,兼靠185 000 t散货船(L×B×T=290 m×46 m×18.5 m),岸侧靠泊1万~3.5万吨级二程接载船,在开敞海域为减小波浪对平台的作用,需要适当提高码头面高程,但二程接载船最小仅为1万t船,满载时干舷约为1.5 m左右,靠船设施需要放置在较低的位置,平台面高程需要相应降低,这样难免会使平台结构在台风期受到较大的波浪力,为此在设计中进行了平台面高程不同的2个方案比较,方案1将平台结构和靠船设施分开,平台面高程取11.5 m,平台基本不受波浪力,靠船设施单独布置在靠船墩上,靠船墩位于平台下方并突出平台前后沿2~3 m。在本方案中,对靠船墩的间距布置是涉及能否满足靠泊要求和节省投资的关键,根据船型的变化幅度和船舶平行舯体的长度,南侧靠泊大型一程散货矿砂船,布置4座靠船墩,相邻2座靠船墩之间的间距分别为30 m、90 m、30 m。北侧靠泊二程接载船,布置5座靠船墩,其中1座主要用来系缆,另4个靠船墩相邻之间的间距分别为30 m,48 m,30 m。方案2将靠船设施和平台连在一起,平台承受波浪力,类似通常的高桩梁板码头,平台顶面高程取10.0 m。
 
2个平面方案泊位长度均取410 m,其中连片平台长度为288 m,平台宽度考虑卸船机和装船机2组轨道宽度及其安全间距和前后沿通道要求,平台宽度取为45 m,两端布置系缆墩。
 
经比较,方案1投资比方案2省1 800万元,选择采用方案1,见图2。
 
 
图2 减载平台布置
减载平台工程设计流速 (垂线平均):涨潮流:1.67 m/s,流向283°;落潮流:1.39 m/s,流向97°,大型一程散货矿砂船靠泊平台南侧,二程接载船靠泊平台北侧,综合考虑潮流、风浪等因素对船泊系靠平台的影响、水下地形等深线的走向和船泊靠离操作的安全,平台前沿方位取100°~280°。
 
3 减载平台的装卸工艺系统设计
 
本工程为减载平台,没有陆域堆场,只考虑水水中转作业,而且装卸作业同时进行。减载平台外侧进行卸船作业,内侧进行装船作业,平台外侧配置额定能力为2 100 t/h的桥式抓斗卸船机2台,轨距为24 m,外伸幅为43 m;内侧进行装船作业,平台内侧配置额定能力为4 200 t/h的移动式装船机1台,轨距为10.5 m,悬臂最大回转半径为30 m。水平运输采用1路带式输送机,带式输送机带宽为1 600 mm,带速为3.15 m/s,额定能力为4 200 t/h,最大能力为5 250 t/h,物料经卸船机卸到平台海侧的带式输送机后,由平台海侧的带式输送机将物料输送到平台端部转运站,经转运站内带式输送机将物料转到平台后沿的带式输送机上,经联接该带式输送机的装船将物料装船。经计算,本工程减载平台设计通过能力为1 722万t,其中年接卸能力为861万t,年装船能力为861万t。
 
4 减载平台的水工结构设计
 
由于本工程处于开敞海域,为使平台结构免受波浪袭击,在平面布置时已进行了比较,采用靠船设施与平台结构分离的布置形式,靠船设施安装在靠船墩上,靠船墩高程较低,主要承受船舶撞击力、挤靠力、系缆力、波浪力的作用,工作平台顶面高程较高,主要承受装卸机械轮压、平台面均载和极端情况下部分波浪力的作用。
 
4.1 连片式平台
 
连片式平台长288 m,宽45 m,顶面高程为+11.50 m,共4个分段,分段长度分别为78 m,66 m,66 m和78 m。平台排架间距12 m,每榀排架布置10φ1 400钢管桩,桩尖打入Ⅵ2(灰黄—褐黄色粉质黏土)或强风化层。平台上部结构采用现浇桩帽节点、预应力叠合式纵、横向梁系以及预应力空心大板结构(图3)。
 
 
图3 减载平台结构断面
在连片式平台的4个分段中,考虑纵向水流、卸船机制动和波浪作用,两端分段各增设纵向叉桩,以增强连片式平台纵向刚度。
 
4.2 靠船墩
 
平台下层设置靠船墩,共布置9个,其中外侧平台4个,顶面高程+5.80 m,内侧平台5个,顶面高程+6.30 m。外侧平台每座靠船墩采用9φ1 400钢管桩,布置2 000 kN系船柱和2250H鼓型橡胶护舷(一鼓一板);内侧平台每座靠船墩采用4φ1 400钢管桩,布置1 000 kN系船柱和1250H鼓型橡胶护舷(两鼓一板)。在平台中部岩面较高处,内侧靠船墩部分桩基采用锚岩桩,提高桩基抗拔承载力。
 
4.3 系缆墩和变电所平台墩
 
系缆墩共有5座,顶面高程均为+9.0 m。其中直径为10 m的4个,每座墩台采用8φ1 400钢管桩;直径为7 m的1座,采用3φ1 400钢管桩。
 
变电所平台墩共有1座,长26 m,宽20 m,顶面高程+11.5 m,采用18φ1 200钢管桩,桩尖打入Ⅵ2(灰黄—褐黄色粉质黏土)。
 
5 结语
 
本工程平台水工结构经一年半时间施工已经建成,经历了台风、寒潮等大风浪的考验,工程在外海的孤岛附近用较短的时间建成,达到了设计原定的目标,表明当初的结构选型、设计是合理的,也为今后外海开敞水域码头、平台等水工结构的设计提供了借鉴。
 
参考文献:
 
[1]JTJ 211—1999海港总平面设计规范[S].
 
[2]JTJ 295—2000开敞式码头设计与施工规程[S].
 
[3]中交第三航务工程勘察设计院有限公司.海上散货减载平台工程初步设计[R].上海:中交第三航务工程勘察设计院有限公司,2006.
 
(本文编辑 郭雪珍)
 
Design of open unloading platform in Eastern-China shore
 
SHEN Bin
(CCCC Third Harbor Consultants Co.,Ltd.,Shanghai 200032,China)
 
Abstract:The open unloading platform has no approaching bridge to connect with the land or island,and both sides of it can moor ships.Because the project is located in an open area,the wave is greater than normal and the construction condition is unfavorable.This paper presents the designing process of the open unloading platform, which may serve as references for similar engineering.
 
Key words:open unloading platform;berthing dolphin;design
 
中图分类号:U 656.6
 
文献标志码:B
 
文章编号:1002-4972(2009)11-0083-03
 
收稿日期:2009-05-08
 
作者简介:沈斌(1963—),男,高级工程师,从事水工结构设计。
 
【作者机构】 河海大学交通学院;江苏海事职业技术学院
【来    源】 《水运工程》 2009年第11期P80-82,127页

在线咨询
了解我们
网站介绍
经营许可
常见问题
联系我们
横格论文网联系方式
售前咨询:0311-85287508
夜间值班:0311-85525743
投诉电话:0311-85525743
授权服务
代理征稿
支付方式
工作日 8:00-22:00
经营许可
机构信用代码证
杂志社征稿授权
企业营业执照
银行开户许可证
其它
发表服务
在线投稿
征稿授权