Литература к разделу IV
Гарибин П.А., Гапеев А.М. Речные судоходные шлюзы: учеб. пособие. – СПб.: СПбГПУ, 2002, 104 с.
СП 101.13 330. 2012. Подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбопропускные и рыбозащитные сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.06.07-87 – М.: 2012, 69 с.
Дегтярев В.В. Охрана окружающей среды: учеб. пособие. – М.: Транспорт, 1989, 208 с.
Семанов Н.А., Варламов Н.Н., Баланин В.В. Судоходные каналы, шлюзы и судоподъемники: – М.: Транспорт, 1970, 352 с.
Михайлов А.В. Судоходные шлюзы: – М.: Транспорт, 1966, 528 с.
Качановский Б.Д. Гидравлика судоходных шлюзов. – М.-Л.: Речиздат, 1951, 271 с.
Гарибин П. А., Миронов М.Е. История гидротехники. Морские порты и водные пути России: учеб. пособие. – СПб.: ООО «ИПК» ИНТАН», 2006, 192 с.
Гарибин П. А., Головков С.А. Инженерные сооружения водного туризма и спорта. Речные судоходные шлюзы: учеб. пособие. – СПб.ГПУ. – СПб.: 2009, 132 с.
Раздел 5. Порты и портовые гидротехнические сооружения
5.1. Компоновка порта и оградительные сооружения
Одной из важнейших составляющих водной транспортной системы, обеспечивающей ее нормальную работу, являются порты.
Современный порт – крупный транспортный узел с комплексом сооружений и устройств, обеспечивающих спокойную стоянку судов, быструю и удобную передачу грузов и пассажиров с одного вида транспорта на другой, хранение, комплектацию грузов, а также обслуживание находящихся в порту судов всем необходимым.
Территория порта – участок суши, на котором располагается береговое хозяйство: сооружения, здания, дороги, устройства и оборудование, коммуникации.
Портовую территорию условно разделяют на прикордонную и тыловую.
Прикордонная территория (примыкающая к кордону) используется для размещения перегрузочных машин, прикордонных железнодорожных путей, автомобильных проездов, открытых складских площадок.
В тыловой части территории порта размещаются крытые склады и открытые складские площадки, склады материально-технического и продовольственного снабжения, различные подсобные предприятия порта, мастерские, гаражи, служебные и административные здания.
Там, где это необходимо по природным условиям, портовую акваторию защищают от воздействия волнения и других факторов оградительными сооружениями – молами и волноломами. Молами называются сооружения, примыкающие к берегу или к искусственно созданной территории порта, волноломами – сооружения, не соединяющиеся с берегом (рис. 5.1).
По расположению оградительных сооружений порты могут быть отнесены к следующим типам:
– порты без оградительных сооружений с естественной защитой, расположенные в бухтах или устьях рек, в закрытых или открытых бассейнах (рис. 5.1, а, б, в);
– порты, расположенные в бухтах, с дополнительной защитой одиночными молами и волноломами (рис. 5.1, г, д);
– порты на открытых побережьях, защищенные системой волноломов и молов (рис. 5.1, е – к).
Рис. 5.1. Схемы ограждений акватории порта:
а – в – порты без оградительных сооружений; г, д – порты в бухте с одиночным молом, волноломом; е – к – порты в бухте, огражденные системой волноломов и молов
По расположению оградительные сооружения разделяются на внешние и внутренние. Первые предназначены для защиты акватории порта от проникновения со стороны моря волнения, течении, наносов и движущегося льда. Иногда внешние оградительные сооружения строятся для защиты подходных каналов от заносимости (оградительные дамбы). Внутренние; оградительные сооружения возводятся на акватории порта, отделяя одну се часть от другой, и служат для предотвращения образования волн на самой акватории или для ограждения от волнения бассейнов специального назначения, например, нефтегаваней.
По принципу гашения энергии волнения оградительные сооружения делятся на сплошные в виде стенок, сквозные, плавучие, пневматические и гидравлические.
Сплошные стенки по форме поперечного сечения бывают вертикального, откосного и смешанного профиля (рис. 5.2).
Рис. 5.2. Поперечные профили оградительных сооружений
а – откосный; б, в – вертикальные; г – смешанный; д – сквозного типа
Оградительные сооружения вертикального типа в свою очередь могут быть гравитационные и свайные. Устойчивость гравитационных сооружений обеспечивается благодаря силам трения, развивающимся по контакту сооружения с основанием. В связи с тем, что силы трения пропорциональны массе сооружения, можно считать, что устойчивость на опрокидывание и сдвиг гравитационных сооружений от волны обеспечивается их собственной массой.
Ограничением к применению откосных сооружений являются: большая занимаемая ими площадь по дну; невозможность использования их в качестве причала; высокая стоимость при больших глубинах; трудность получения камня необходимой крупности. В последнее время сооружения откосного профиля находят преимущественное распространение в связи с применением фасонных массивов различного типа.
Сквозные конструкции преграждают путь волновому воздействию только в верхней части водной среды. Возможность применения такой конструкции основывается на том, что 98 % волновой энергии сосредоточено в приповерхностном слое водной.
Плавучие оградительные сооружения используют свойства плавающих на поверхности водной среды тел гасить волны. В последнее время плавучие оградительные сооружения стали применяться чаще, так как они успешно могут использоваться на больших глубинах, где сооружение стационарных волноломов технически невозможно.
Применение плавучих оградительных сооружений целесообразно также для организации временной защиты от волнения отдельных участков. Плавучие оградительные сооружения, как и сквозные конструкции, перекрывают путь волнению в верхних слоях водной среды и состоят из плавучего волногасящего элемента и якорных систем.
Рис. 5.3. Принципиальная схема пневматического волнолома:
1 – рабочий трубопровод; 2 – магистральный трубопровод; 3 – опорные устройства для трубопроводов; 4 – компрессорная станция
Пневматические и гидравлические оградительные сооружения основаны на принципе гашения волн водовоздушной завесой, которая образуется от нагнетания воздуха в подводный трубопровод, снабженный отверстиями, находящимися на определенном расстоянии одно от другого по длине трубы, или водяной струей, вытекающей из аналогичного трубопровода, расположенного близко к поверхности воды.
Пневматический волнолом (рис. 5.3) отличает невысокая строительная стоимость (его строительство практически не зависит от глубины воды и от свойств грунта дна), быстрота и простота возведения, возможность пропуска судов над собой и т. п. Однако его работа эффективна лишь при крутых коротких волнах, редко встречающихся в морских условиях.
Гидравлический волнолом представляет собой установку, искусственно создающую встречное поверхностное течение, разрушающее волны. Один из вариантов такой установки представляет собой протянутый вдоль линии ограждения у поверхности воды трубопровод (опирающийся на стационарные или плавучие опоры) с боковыми насадками, через которые выбрасываются горизонтальные струи воды. Эффективная работа гидравлического волнолома происходит только при коротких крутых волнах.