港口及港口工程概论
港口教研室 蒋学炼
框架
水－人类－港口
港口的定义及其理解
组成、分类、特征指标、功能
港口工程的定义及其理解
规划、勘察、设计、施工、管理、科研
水－人类－港口
水是生命之源
水为万化之源，土为万物之母，饮资于
水，食之于土，饮食者，人之命脉也，
而营为赖之（《本草纲目》）
一首儿歌
小水滴，真美丽，地球生命他养育
花儿向他张笑脸，小树向他吐新绿
小羊向他咩咩叫，我们和他长身体
生物进化过程
到底是谁包围了谁？
水能覆舟，亦能载舟
芦苇（木头）→独木舟→木筏→木船→
帆船→蒸汽机船→内燃机船→？
水陆联运的咽喉-港口
8
港口航道与海岸工程概述
一个定义一个定义
港口航道与海岸工程
两种功能两种功能
基本功能（运输）和拓展功能（工业、商贸、物流、无水港、自由港）
三项特征指标三项特征指标
吞吐量、水深、泊位数
四类水工建筑物四类水工建筑物
码头、防波堤、航道整治和通航建筑物、修造船建筑物
五大工程环境特点五大工程环境特点
强烈的动力因素、复杂的河流海岸演变规律、多变的工程地质条件、困
难的水上施工条件、特殊的结构材料防腐耐久要求
六个门类关联学科六个门类关联学科
理、工、文、经、管、法（规划、勘察、设计、施工、管理、科研）
港口的定义及其理解
交通运输系统构成
运输工具
运输线路
交接枢纽
现代交通运输的五种方式
铁路-运输能力大，速度较快，成本较低，宜于中长距离客货运输
公路-机动灵活，运达速度快，门到门运输，宜于短距离客货运输
水运-运输能力大，成本低，速度慢，宜于大宗散货运输
管道-成本低，密闭性好，可连续输送，宜于运输石油等流体货物
航空-宜于中长距离客运，邮件、贵重物品、鲜活易腐物品的运输
五种交通运输方式的比较
交通运输量以运量和周转量表示
•运量是指一定时期内，实际运送的旅客人数或货物吨量
•周转量是指一定时期内，实际运送的旅客人数或货物吨量与
其运输距离的乘积
港口-交通运输枢纽
综合运输是现代交通的发展趋势
港口：海运终始点、生产要素集散
地、国际贸易连接点
港口服务对象：车、船、货、客
港口的定义
具备一定设施和条件，供船舶停泊、人员
上下、货物装卸与转换运输方式，并为船
舶提供各种服务的交通运输枢纽
国际贸易综合物流枢纽
国际贸易后勤基地
……
港口的组成
港
口
的
组
成
水域
陆域
港外水域
港内水域
作业系统
服务系统
锚地，进港航道，防波堤
港内航道，制
动水域，停泊水域，
调头水域，港池，
码头前水域
装卸、存储、集
疏运作业系统
供电照明，给排水，通讯导
航，环保消防，维修，修造船
码头岸线
港口简图
港口水域构成
不同类型的防波堤
航标
交管塔
导航助航设施
一突堤、二突堤
突堤码头
船坞与船台
1 20万吨深水航道
2 北大防波堤
3 东突堤北侧集装箱
4 南11通用散货
5 南12矿石专用
6,7 北港池集装箱1、2期
8 集装箱物流中心
9 散货物流中心
10 25万吨岛式原油码头
1
3
10
2
4
5
8
6,7
9
船舶自行操作调头，水域比较平稳，风力小于船舶自行操作调头，水域比较平稳，风力小于55级级
时．回转圆直径一般较表中数值为大，常需时．回转圆直径一般较表中数值为大，常需3L3L。。
33LL
1
2
3
4
5
6
码头岸线
陆
域
口门
港口的分类
按用途：商港、军港、渔港、工业港、
旅游港等
按所处位置：河口港、海港、河港等
港口生产能力的表征
港口特征指标
吞吐量
港口水深
码头泊位数
吞吐量
1年间经由水运输出、输入港区并经过装
卸作业的货物总量
集装箱吞吐量计量单位：标准箱（TEU)
Twenty-feet Equivalent Units
型号
外部尺寸mm（英尺）
高 宽 长
总重(kg)
1AA 2591() 2438(8) 12192(40) 30480
1CC 2591() 2438(8) 6058(20) 20320
概念
水转陆，
或陆转水
水转水
吞吐量
（t）
1年间经由水运输出、
输入港区并经过装卸
作业的货物总量。
1t装卸量计为
1t吞吐量
1t装卸量计为
2t吞吐量
自然吨
（t）
1t装卸量计为
1个自然吨
1t装卸量计为
1个自然吨
通过能力
（t）
1年间在既定的设备条
件下，按合理的操作
过程、先进的装卸工
艺和生产组织所允许
通过的货运量。
计量为自然吨
吞吐量和通过能力
货物吞吐量世界前十港口
2009 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
港口 上海
宁波-
舟山
新加坡 鹿特丹 天津 广州 青岛 大连 秦皇岛 香港
吞吐
量
1995 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
港口 新加坡 鹿特丹
南路易
斯安娜
千叶 上海 名古屋 横滨
蔚山
(韩)
香港
光阳
(韩)
吞吐
量
港口水深
船舶能够进出港口进行作业的某一保证水
深，为船舶在该港所必须通过的诸水域中
最浅处的水深
船舶吨
级(万t)
1 2 5 10 15 20 25 30
满载吃
水(m)
～
～
～
～
19～
码头泊位数
港口码头可同时靠泊船舶的数量。泊位的
基本尺度包括码头岸线长度、码头前水深、
码头陆域高程、码头陆域纵深
泊位种类 停船吨级 货物流向 年通过能力(万吨)
多用途 15000t 装·卸 40～50
集装箱
4300～
6000TEU
装·卸 30万(TEU)
原油 25～28万t 装·卸 1700～2000
煤炭 5万t
装 800～1000
卸 300～400
发展期间 60年代以前 60年代以后 80年代以后
主要货物 杂货 件杂货、干/液散货 散货和成组、集装箱货
发展形态 单一、封闭、保守 强调扩张的态势 面向商业化
a.战略形态 面向交通 面向工业 物流平台
b.港口功能 多种运输方式换装 运输枢纽、工业活动基地 国际贸易运输中心、商贸后勤基地
业务范围空间
活动限码头装卸区
临港工业及相关产业 商贸、中转及相关产业和货物配送
致力于扩大港区范围 向陆域发展
港内独立活动 港口与用户关系密切 与贸易、运输一体化
组织管理
与用户关系松散 港城非正式关系 港城关系密切
港内各种活动关系松散 港口经营组织扩大
生产特点
货物移动 货物流动 货物、信息流动
简单的分项服务 联合服务 综合物流服务
低增值 提高增值 高增值
服务方式 港到港 部分联运点到点 多式联运门到门
决定因素 资本与劳动 资本与技术 资本、技术、信息
港口工程的定义及其理解
港口工程的定义
兴建港口所需各项设施的工程技术总和，
包括港址选择、工程规划设计及各项设施
的修建与维护（如各种水工建筑物、装卸
设备、系船浮筒、航标等）
天津港港区平面
4
3
2
天津港港务局
一航局一公司
交通部天津水运工程科学研究院
东疆港区东疆港区
规划、勘察、设计、施工、管理、科研规划、勘察、设计、施工、管理、科研
1 中交第一航务工程勘察设计院有限公司天津市区
规划规划--港口布局规划、港口总体规划和港口港区规划港口布局规划、港口总体规划和港口港区规划 37锦州港总体规划图
码头
水域
岸域
勘探勘探--获取工程建设可行性评价与建设所需的基础资料获取工程建设可行性评价与建设所需的基础资料
三三大大区区域域--码码头头作作业业区区、、物物流流加加工工区区、、
港口综合配套服务区港口综合配套服务区
五五大大功功能能--集集装装箱箱码码头头装装卸卸、、集集装装箱箱
物物流流加加工工、、商商务务贸贸易易、、生生活活居居住住、、休休
闲旅游闲旅游
设计设计--确定总体布置、工艺方案和建筑物结构型式确定总体布置、工艺方案和建筑物结构型式
施施
工工
--
建建
造造
港港
口口
设设
施施
沉箱預制沉箱預制
與下水與下水
杂货
干散货
集装箱
原油
管理管理--生产调度、设施维护生产调度、设施维护
科研科研--利用原型测验、室内模型试验和数值模拟研究工程问题内在规律利用原型测验、室内模型试验和数值模拟研究工程问题内在规律
港口工程的学科定位
－土木水
利工程分支
土木水利工程是建造各类工
程设施的科学技术的总称，
既包括与人类活动有关的各
类工程设施，如建筑工程、
公路与城市道路工程、铁路
工程、桥梁工程、隧道工程
等，也包括在土地上应用各
种材料和设备进行的勘测、
设计、施工等工程技术活动
综合性
社会性
实践性
技术经济建筑
艺术的统一性
2、复杂的河流海岸演变规律
3、多变的工程地质条件
4、困难的水上施工条件
5、特殊的结构材料防腐耐久要求
6、以车、船、货、人为服务对象
港口工程的独有特点
1、强烈的动力因素作用
强烈的动力因素
岩石圈、水圈和大气圈的交界面-丰富的动力系统
动
力
因
素
① 风、雨、雾
② 浪
③ 流
④ 潮
⑤ 冰
⑥ 地壳变动
自然
生物
a. 天文潮
b. 风暴潮
① 人类
② 其他
a. 近岸波生流
b. 河流径流
c. 大洋海流
海平面变动
√
√
√
海啸
风→海岸地貌
风生浪流，间接输沙
风吹扬沙，直接输沙
小小浪花的威力
波浪
波浪力：30~50吨/
平 米 (300~500
kpa)
泥沙输移：冲蚀、
磨损、搬运
20摄氏度时，空气密度=
海水密度=1025kg/m³
流
a.近岸波生流
① 向岸流：波浪非线性引起。向岸输沙；沿岸涌水→底流向海(垂向环流)
② 离岸流：裂流，向海输移泥沙
③ 沿岸流：波浪斜向入射或沿岸波高分布不均匀引起。沿岸输沙→岸线
变形
b.河流径流：带来泥沙(17000亿吨) →拦门沙或三角洲
c. 大洋海流：风吹流、密度流、倾斜流、补偿流。沿程受海底摩擦、地形阻
碍及波浪和潮汐顶托，近岸强度弱，叠加在潮流上加剧泥沙运动
潮
a.天文潮
b.风暴潮：台风、气旋等强
烈气象→潮位异常升降→
当“风暴增减水与天文大
潮高低潮相遇” →……
海啸
成因：地壳运动
影响：海底到海面整个水体波动，能量惊人
F:%5CJXL%5Cproject%5C%E8%81%8C%E4%B8%9A%E7%AE%A1%E7%90%86%5C%E4%BC%A0%E9%81%93%E6%8E%88%E4%B8%9A%5C%E6%B8%AF%E5%B7%A5%E6%A6%82%E8%AE%BA%5C%E7%AC%AC%E4%BA%8C%E8%AE%B2%E6%B8%AF%E5%8F%A3%E5%8F%8A%E6%B8%AF%E5%8F%A3%E5%B7%A5%E7%A8%8B%E7%9A%84%E5%9F%BA%E6%9C%AC%E6%A6%82%E5%BF%B5%5Ctidalwave(%E5%8D%B0%E5%B0%BC%E6%B5%B7%E5%95%B8).wmv
海平面变动
a. 成因：大陆冰川变动
b. 影响：海岸后退、洼地淹没、盐水入侵、海洋动力增强
马尔代夫的水下会议
冰的直接作用-冰封的渤海湾
复杂而强烈的动力因素
The beach is the battleground of the shore
(William Beebe)
动力因素之生物
人类
The real conflict of the beach is not between sea and
shore, for theirs is only lover’s quarrel, but between
man and nature
56
天津
粉砂淤泥质海岸
真空预压加
固软土地基
打设排水板
阴极保护防止钢管桩腐蚀
困难的水上施工
打桩打桩
港口工程水上施工处理
变水上为陆上施工
直接水上施工
预制构件水上装配
围埝施工, 先陆后水， 陆上推进， 深基施工
基床、防波堤施工， 地基加固， 水下混凝土，疏浚
重力式码头 方块 沉箱 扶壁 圆筒 格型钢板桩
高桩码头 桩 梁 板
防波堤 护面块体 方块 沉箱 扶壁 圆筒
板桩码头 板桩 导梁 帽梁
装卸工艺简介
件杂货－凡成件运输和保管的货物，不论有无
包装，均称为件杂货：港口传统货种，装卸效
率低下
干散货－包括散装谷物、煤炭、矿石、散装水
泥、矿物性建筑材料及化学性质比较稳定的块
状或粒状货物：便于连续装卸堆存，设置专用
码头
液体货－即液体散货，包括石油、石油产品、
植物油和液化气等：管道装卸输运，储罐存放
集装箱货－将件杂货集中装入标准化的大体积
集装箱成组运输：极大降低装卸及运输成本
港
口
货
种
分
类
集疏
运系
统
装卸
作业
系统
存储分
运作业
系统
航行
作业
系统
信息与
商务
系统
港口作业系统
港口通过能力
装卸工艺录像
内容组成
总论
件杂货
集装箱
煤炭
原油
视读要点
作业流程
主要机械
工艺系统
布置要求
%E8%A3%85%E5%8D%B8%E5%B7%A5%E8%89%
集装箱码头
装卸机械
集装箱正面吊运机
集装箱岸边起重机(装卸桥)
轮胎式龙门吊
港口实例—天津港
• 地理位置
• 港口特征
• 在国民经济中的地位
• 对天津经济发展贡献
• 港口规模
• 港区组成
• 港口发展历程
• 港口设施
• 码头、物流、集疏
运
• 超前建设施工写真
• 迈向世界一流港口
