Chương 6 Kế hoạch và thiết kế bến cảng...[r]
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
CẢNG VÀ VẬN TẢI BIỂN
(Bản thảo lần 1)
Hà Nội – 2010
Trang 2Mục lục
Chương 1 Giới thiệu chung cảng biển 7
1.1 Khái niệm về cảng biển 7
1.2 Hệ thống cảng biển Việt Nam 9
1.3.Mạng lưới đường thuỷ nội địa Việt Nam 19
Chương 2 Vận tải thủy 23
2.1 Giới thiệu 23
2.2 Phân loại tàu biển 25
2.3 Các thông số cơ bản của tàu 27
2.3.1 Tải trọng- Tonnage 27
2.3.2 Dung tích tàu biển - Capacity 28
2.3.3 Mớn nước - Draught 28
2.3.4 Chiều sâu - Depth 30
2.3.5 Chiều dài - Length 30
2.3.6 Chiều rộng - Beam 30
2.3.7 Công suất động cơ - Engine power 30
2.3.8 Tốc độ - Speed 30
2.3.9.Thiết bị đẩy, mũi tàu, đuôi tàu - Thruster, bow, stern 30
2.3.10 Thiết bị ổn định - Stabilizers 31
2.3.11 Mũi quả lê - Bulbous bow 31
2.3.12 Chân vịt 31
2.3.13 Các thông tin khác 31
2.3 Vận tải thủy và các loại tàu biển thông dụng 32
2.3.1 Giới thiệu chung 32
2.3.2 Tàu tổng hợp – Breakbulk or conventional general cargo 33
2.3.2.1 Tàu chở hàng tổng hợp - General cargo ships 33
2.3.2.2 Tàu nhiều chức năng - Multipurpose ships 35
2.3.2.3 Tàu chở hàng đông lạnh – Refrigerated general cargo ship (reefer) 37
2.3.3 Tàu container 38
2.3.4 Tàu Ro/ro và tàu chở xe 42
2.3.5 Tàu chuyên chở hàng rời khô - Dry bulk carriers 44
2.3.6 Tàu chở dầu 45
2.3.7 Tàu vận chuyển hàng lỏng - Liquid carriers 45
2.3.8 Tàu chạy cự ly ngắn - Short sea trader 46
2.3.9 Tàu khách - Passenger/Cruise ships 46
2.4 Tuyến vận tải thủy địnk kỳ và tuyến vận chuyển không định kỳ 47
2.4.1 Tuyến vận tải thủy định kỳ - Liner trade 47
2.4.2 Tuyến vận tải thủy không định kỳ - Tramp trade 48
2.5 Tài liệu tham khảo 48
Chương 3 Cảng và các hoạt động của cảng 49
3.1 Giới thiệu 49
3.2 Thành phần của cảng 49
3.3 Chuỗi vận chuyển 52
3.4 Tổ chức của cảng biển 53
Trang 33.5 Tài liệu tham khảo 54
Chương 4 Phương pháp quy hoạch cảng 55
4.1 Giới thiệu chung 56
4.2 Các hình thức quy hoạch cảng 56
4.3 Quá trình quy hoạch 58
4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quy hoạch cảng 60
4.4.1 Dự đoán về tàu thuyền 60
4.4.2 Yêu cầu về chức năng và các yếu tố ảnh hưởng đến quy hoạch 60
4.4.3 Yêu cầu khác 61
4.4.4 Bố trí cảng 64
4.4.5 Các phương pháp được sử dụng để đánh giá 68
4.4.6 Bố trí tối ưu 70
4.4.7 Đánh giá hiệu quả kinh tế và hiệu quả tài chính 71
4.5 Tài liệu tham khảo 74
Chương 5 Quy hoạch và thiết kế khu nước 75
5.1 Giới thiệu chung 75
5.2 Sự quay trở của tàu và các yếu tố động lực học 76
5.2.1 Nguyên tắc quay trở tàu 76
5.2.2 Các yếu tố động học của tàu 79
5.3 Luồng tàu (Kênh biển) 88
5.3.1 Tuyến luồng - Channel alignment 90
5.3.1.1 Sự định hướng chung - General orientation 90
5.3.1.2 Đoạn cong của tuyến luồng 91
5.3.2 Chiều sâu của luồng tàu 92
5.3.3 Chiều rộng của kênh 97
5.3.4 Tối ưu hóa kênh biển - Channel optimizations 109
5.3.4.1 Giới hạn vận hành 109
5.3.4.2 Vấn đề kinh tế 111
5.4 Vùng quay tàu - Khu nước trong cảng 113
5.5 Cảng và khu vực neo đậu 116
5.5.1 Yếu tố hàng hải 116
5.5.2 Nhiễu động sóng 117
5.5.3 Cộng hưởng trong cảng 119
5.6 Các yếu tố về hình thái học 121
5.6.1 Vận chuyển bùn cát ven bờ 121
5.6.2 Sự bồi lắng bên trong kênh dẫn 122
5.6.3 Sự bồi lắng bên trong cảng 131
5.6.4 Vấn đề nạo vét 131
5.6.4.1 Số liệu điều tra hiện trường 132
5.6.4.2 Các loại máy nạo vét 133
5.6.4.3 Tôn tạo đất 135
5.7 Các vấn đề về môi trường 136
5.7.1 Tác động của hoạt động nạo vét đến môi trường 138
8.3 Nạo vét các chất ô nhiễm và việc xả thải 139
8.4 Các loại hàng hóa nguy hiểm và biện pháp phòng ngừa 145
5.8 Tài liệu tham khảo 149
Trang 4Chương 6 Kế hoạch và thiết kế bến cảng 151
6.1 Giới thiệu chung 151
6.2 Các dịch vụ 151
6.3 Các thành phần bến cảng 152
6.4 Các loại bến 154
6.5 Công suất bến: công suất lớn nhất hay bố trí tối ưu 161
6.6 Kích thước bến 163
Chương 7 Cảng container 165
7.1 Giới thiệu 165
7.2 Vận chuyển container và hoạt động của cảng container 166
7.2.1 Loại và kích cỡ của container - Container types and sizes 166
7.2.2 Các quy trình tại bến cảng - The terminals processes 167
7.3 Bố trí cảng 172
7.3.1 Chiều dài của bến và tổng số cần trục 173
7.3.2 Khu vực được che chắn 176
7.3.3 Kho bãi 177
7.3.4 Khu vực vận chuyển container và khu vực làm việc 180
7.4 Tài liệu tham khảo 181
Chương 8 Bến cho tàu tổng hợp và tàu đa chức năng 182
8.1 Giới thiệu 182
8.2 Tàu tổng hợp không phải tàu container 182
8.2.1 Các loại tàu tổng hợp 182
8.2.2 Các hoạt động tại bến 183
8.3 Số điểm neo đậu tàu và chiều dài cầu cảng 185
8.4 Diện tích kho bãi và bố trí chung 187
8.5 Cảng cho tàu đa chức năng 188
8.6 Tài liệu tham khảo 189
Chương 9 Bến dành cho tàu Ro/Ro và phà 190
9.1 Giới thiệu 190
9.2 Bố trí bến dành cho tàu Ro/Ro và phà 190
9.2.1 Bến phà 191
9.2.2 Bến Ro/Ro 193
9.3 Các yếu tố thiết kế 194
9.3.1 Cầu nâng và cầu cố định 194
9.3.2 Bảo vệ đáy 196
Chương 10 Bến dành cho tàu chở chất lỏng 198
10.1 Giới thiệu chung 198
10.2 Vận chuyển thùng chở dầu và khí ga 198
10.2.1 Thùng chở dầu 198
10.2.2 Vận chuyển ga lỏng 199
10.3 Các sản phẩm thiên nhiên 200
10.4 Cầu cảng 201
10.4.1 Giới thiệu chung 201
10.4.2 Các dạng cầu cảng 202
10.4.3 Khu vực xây dựng bến – yếu tố an toàn 204
10.5 Bến 206
Trang 510.6 Cầu tàu và cọc neo 207
10.6.1 Cầu tàu hình chữ L và chữ T 207
10.6.2 Trụ cầu cảng 210
10.6.3 Cầu tiếp cận và đầu cầu tàu 210
10.6.4 Cọc neo mạn 210
10.6.5 Các cọc neo xa 215
10.6.6 Những điểm đặc biệt của cầu cảng LPG/LNG 217
10.7 Khu vực kho bãi 218
10.8 Bến container ngoài khơi 218
10.8.1 SBM 218
10.8.2 Các bến cố định ngoài khơi 220
10.9 Sách tham khảo 223
Chương 11 Cảng cho tàu chở hàng hóa khô, rời 224
11.1 Giới thiệu 224
11.2 Hàng hóa khô, rời 224
11.3 Tàu chở hàng hóa khô, rời 225
11.4 Hệ thống dỡ hàng 227
11.4.1 Phần chung 227
11.4.2 Gàu ngoạm 229
11.4.3 Các hệ thống khí lực 232
11.4.4 Băng tải dọc 234
11.4.5 Vận thăng thùng hàng 235
11.4.6 Các hệ thống xử lý hàng dạng sền sệt (nhão) 238
11.4.7 Các tàu tự dỡ hàng 239
11.5 Hệ thống bốc hàng 240
11.6 Bốc dỡ hàng trên bến và kho hàng 241
11.6.1 Hệ thống vận chuyển 241
11.6.2 Xếp đống, nhập kho và lấy hàng ra 243
11.6.3 Pha trộn, chế biến, cân đo 246
11.7 Các cân nhắc về khí hậu và môi trường 247
11.8 Tài liệu tham khảo 247
Chương 12 Cảng cá 248
12.1 Giới thiệu 248
12.2 Các dạng cảng cá 248
12.2.1 Khu vực tháo dỡ đơn giản 248
12.2.2 Cảng cá dọc bờ biển 249
12.2.3 Cảng cá ở cự li gần 249
12.2.4 Cảng biển 249
12.3 Phân loại cảng 252
12.4 Tàu chở cá 253
12.5 Sơ đồ cảng 256
12.5.1 Kênh vận chuyển 256
12.5.2 Bãi đậu và cầu tàu 257
12.5.2.1 Chiều rộng bãi 257
12.5.2.2 Ảnh hưởng cho phép của sóng tại các cầu tàu 258
12.5.2.3 Thứ tự neo đậu 258
Trang 612.5.2.4 Chiều dài cầu tầu cần thiết 260
12.5.2.5 Chiều rộng vòng cua cầu tàu 262
12.5.2.6 Chiều cao cầu tàu 262
12.5.2.7 Công tác bảo dưỡng và sửa chữa 262
12.5.2.8 Công tác bảo dưỡng và sửa chữa 263
12.5.2.9 Nhà, xưởng và những trang thiết bị khác 264
12.6 Thiết bị bốc dỡ 267
12.7 Tổ chức và quản lí cảng 268
12.8 Tham khảo 269
Chương 13 Bến du thuyền 271
13.1 Du thuyền và thuyền buồm 271
13.2 Bố trí cảng 273
13.3 Khu nước và khu neo thuyền 274
13.4 Công trình khu vực cảng 277
13.5 Tham khảo 278
Chương 14: Cảng và bến tàu trong vận tải thủy nội địa 280
14.1 Vị trí và sơ đồ của cảng vận tải thủy nội địa 280
14.2 Tàu vận tải 280
14.2.1 Giới thiệu chung 280
14.2.2 Đường vận tải thủy Châu Âu 281
14.3 Các dạng cảng 284
14.3.1 Cảng sông mở 284
14.3.2 Cảng sông kín 286
14.3.3 Cảng sông và kênh: Sơ đồ bố trí và kích thước 289
14.4 Bến tàu 291
14.4.1 Bến tàu giao thông thủy nội địa 291
14.4.2 Việc chuyển hàng từ tàu chở hàng 292
14.4.3 Kho hàng 294
14.4.4 Cầu cảng thủy nội địa trên sông với sự biến thiên lớn của mực nước theo mùa 294 14.4.5 Những hướng thiết kế cho bến kênh thủy nội địa 299
14.4.6 Các bến tàu hành khách nội địa 301
14.4.7 Cảng biển cho tàu thủy nội địa và xà lan bốc dỡ hàng 301
14.5 Tham khảo 302
Trang 7Chương 1 Giới thiệu chung cảng biển
1.1 Khái niệm về cảng biển
Cảng là một mối liên hệ quan trọng trong toàn bộ chuỗi vận chuyển Nó được xây dựng để phục vụ cho vận chuyển hàng hải trong sự kết hợp với hệ thống vận chuyển bằng phương tiện khác
Theo định nghĩa, cảng là một khu vực được bao bọc và tàu bè có thể xếp/dỡ hàng hóa an toàn, nạp nhiên liệu hoặc sửa chữa Đó cũng là nơi mà hàng hóa trên tàu vận chuyển có thể được lưu giữ tạm thời và được bảo quản trước khi được xếp lên tàu
để tiếp tục được vận chuyển đến một nơi khác Thuật ngữ “cảng” được sử dụng chung cho việc định nghĩa cho một khu vực nước được bảo vệ và đủ cho các loại tàu thuyền neo đậu an toàn, trong khi đó thuật ngữ “bến tàu” được sử dụng để chỉ một nơi tàu mà
có các thiết bị tiện dụng cho việc luân chuyển hàng hóa từ tàu đến đất liền và ngược lại
Một cảng phức hợp hiện đại bao gồm nhiều yếu tố để đảm bảo cho sự an toàn
và hoạt động hiệu quả Các yếu tố điển hình là các luồng dẫn tàu vào, đê chắn sóng, bến tàu bên trong, khu vực neo đậu ngoài khơi, khu nước để đổi hướng, các cổng vào, các phương tiện luân chuyển hàng hóa, các kho đặc biệt…
♦ Đặc tính chung của cảng biển
- Cảng biển thiết lập một thành phần của hệ thống vận tải của đất nước và của quốc tế
- Hoạt động kinh tế của cảng là hoạt động phức tạp và liên hợp có quan hệ đến các giai đoạn còn lại của mắt xích vận tải
- Cảng biển thực hiện các chức năng vận tải đó là phục vụ hàng hóa (hành khách) cùng với phương tiện vận tải biển và bộ
- Cảng biển thực hiện các chức năng ngoài vận tải như thương mại, công nghiệp
và xây dựng thành phố, địa phương
♦ Phân loại cảng biển
Dựa vào các tiêu chuẩn khác nhau từ những quan điểm thông thường dễ nhận thấy có thể có cách phân loại cảng biển khác nhau:
- Theo các chức năng cơ bản mà cảng biển thực hiện, cảng có thể được chia thành các loại: cảng thương mại, quân đội hoặc hải quân, ngư cảng, cảng khách,
cảng công nghiệp, cảng thể thao
- Theo quan điểm khai thác có thể chia cảng thành: cảng tổng hợp và cảng
chuyên dụng
- Theo điều kiện tự nhiên: cảng tự nhiên và cảng nhân tạo
Trang 8- Theo điều kiện hàng hải: cảng có chế độ thủy triều và cảng không có chế độ
thủy triều, cảng bị đóng băng và không bị đóng băng
- Theo quan điểm kỹ thuật xây dựng cảng: Cảng mở, cảng đóng, cảng có cầu dẫn
và cảng không có cầu dẫn
- Theo quan điểm phạm vị quản lý cảng: Cảng quốc gia, cảng thành phố và cảng
tư nhân
- Theo tiêu chuẩn quy mô phục vụ tàu vào cảng có thể chia thành:
• Cảng quốc tế loại I, có khả năng tiếp nhận tàu có trọng tải từ 250.000 tấn
trở lên
• Cảng quốc tế loại II hay cảng quốc gia loại I, có khả năng tiếp nhận tàu có
trọng tải từ 50.000 tấn đến 250.000 tấn
• Cảng quốc gia loại II, có khả năng tiếp nhận tàu có trọng tải đến 50.000
tấn
• Cảng quốc gia loại III, có khả năng tiếp nhận tàu có trọng tải đến 20.000
tấn
• Cảng quốc gia loại IV, có khả năng tiếp nhận tàu có trọng tải đến 10.000 tấn
♦ Vai trò và vị trí của cảng biển trong hệ thống vận tải của đất nước
Trong hệ thống vận tải, cảng biển được coi như là những điểm vận tải ở một mức độ trội lên, chúng là những điểm nút của vận tải bởi vì chạy qua đây ít nhất hai tuyến đường vận tải hoạt động ở môi trường khác nhau, cùng với việc cảng biển là điểm bắt đầu và kết thúc của các tuyến đường này Chính cảng biển đồng thời là những điểm nối giữa các ngành kinh tế, là cửa ngõ trong mạng lưới vận tải mà qua đó hàng hóa phải được chuyển qua để đến với người tiêu dùng Nếu nhìn về phương diện hiệu quả của sản xuất vận tải thì có thể thấy cảng là một mắt xích trọn vẹn của dây chuyền đó
Cảng biển thiết lập lên một mắt xích quan trọng đặc biệt Đây là hoạt động kiểu một thấu kính hội tụ rồi lại phân tán rộng ra, thu hút hàng từ hậu phương và phân tán
đi khắp nơi bằng các tàu biển và ngược lại Ngoài ra ở đây còn là nơi gặp nhau giữa hệ thống vận tải nội địa của một nước nhất định với hệ thống các mối liên quan quốc tế không chỉ của riêng nước đó mà còn cả các nước khác nữa Việc so sánh các hệ thống thường diễn ra theo nhiều nguyên tắc khác nhau, kéo theo mình cả một chuỗi vấn đề vận tải và giao nhận ở các cảng biển
Có thể nói nhiệm vụ cơ bản của cảng biển là xếp dỡ, bảo quản, đóng gói cùng với việc thực hiện các công việc dồn xếp và phục vụ tất cả các phương tiện đến cảng với tư cách là đầu mối giao thông Với những nhiệm vụ cơ bản ấy, cảng biển đóng vai trò quan trọng trong hoạt động nhịp nhàng của nền kinh tế quốc dân, mà trước hết là các lĩnh vực công nghiệp khai thác, công nghiệp chế biến, nông nghiệp, thương mại…
Trang 9Trong nền kinh tế của nhiều quốc gia giàu tài nguyên mà không có phương tiện nào khác thay thế được cho vận tải biển hoặc những phương tiện này không đáp ứng được nhu cầu vận chuyển thì các cảng biển đóng vai trò quan trọng Thông thường đó
là những cảng biển đặc biệt mà vị trí của nó cũng là các nguồn tài nguyên như đối với công nghiệp khai thác dầu lửa của các nước bên vịnh Ba-tư, cảng biển đóng vai trò rất quan trọng trong xuất khẩu dầu, hoặc để phát triển công nghiệp khai thác quặng sắt, ở Thuỵ Điển các cảng biển đóng một vai trò hết sức quan trọng Bên cạnh đó cảng biển đóng vai trò quan trọng trong việc xuất khẩu và nhập khẩu các mặt hàng của ngành công nghiệp chế biến như các cảng nước Anh, Hà Lan và các cảng ở Đức Đối với ngành nông nghiệp, nhiều quốc gia nhập khẩu bằng đường biển nguyên liệu sản xuất phân hóa học hoặc nhập khẩu trực tiếp phân hóa học Mặt khác ở nhiều nước các sản phẩm nông nghiệp đưa ra thị trường quốc tế chủ yếu hoặc hoàn toàn qua cảng, như các thị trường trung tâm về lúa gạo của thế giới: Thái Lan, Việt Nam, Miến Điện là những hải cảng lớn trong việc xuất khẩu lúa gạo Một trung tâm xuất khẩu cà phê của Braxin cũng là một trong những hải cảng lớn
Cảng biển có thể phục vụ xếp dỡ hàng ngoại thương, hàng nội thương và hàng quá cảnh Các cảng biển cũng đóng vai trò quan trọng trong việc tạo nên những điều kiện thuận lợi cho sự phát triển và duy trì những quan hệ ngoại thương với các nước có biển và vì vậy có thể đóng góp vào việc tăng lưu thông hàng hoá
1.2 Hệ thống cảng biển Việt Nam
Biển Đông là biển hở thông với đại dương, hải phận của Việt Nam nằm sát các tuyến hàng hải quốc tế nối liền Thái Bình Dương với Ấn Độ Dương; Châu Á với Châu
Úc và Trung Đông Vùng biển rộng lớn này rất thuận lợi cho việc phát triển ngành hàng hải, giao thông vận tải biển, các công trình ven biển, các ngành công nghiệp, du lịch, dịch vụ và thương mại quốc tế
Hệ thống cảng biển Việt Nam hiện có trên 60 cảng lớn nhỏ, được phân bố suốt dọc theo chiều dài bờ biển từ Bắc vào Nam, trong đó các cảng lớn có khối lượng hàng hoá cao tập trung vào hai cụm cảng phía Bắc (bao gồm Quảng Ninh, Hải Phòng) và phía Nam (Khu vực Thành phố Hồ Chí Minh, Vũng Tàu, Thị Vải)
Hệ thống cảng biển Việt Nam đảm bảo thông qua toàn bộ lượng hàng hoá xuất nhập khẩu bằng đường biển (sản lượng hàng thông qua các cảng biển) nước ta được biểu thị trong bảng 1, không kể lượng dầu thô qua cảng nổi ngoài khơi khoảng 7 triệu tấn/năm, dự kiến đạt 200 triệu tấn vào năm 2010
Bảng 1: Lượng hàng hoá thông qua các cảng biển Việt Nam (triệu tấn)
Tổng khối lượng hàng hoá qua hệ thống cảng biển nước ta hiện phân loại như sau:
-Theo chức năng khai thác cảng, các cảng biển Việt Nam
Trang 10* Các cảng thương mại tổng hợp: Chủ yếu các cảng bốc xếp hàng khô: bách hoá, bao kiện, kim khí thiết bị và hàng container Lượng hàng qua các cảng này đạt 16.8 triệu tấn/năm, chiếm 62% tổng lượng hàng thông qua cảng toàn quốc
* Các cảng chuyên dùng cho ngành dầu và than, lượng hàng thông qua tương ứng
là 12triệu và 3 triệu tấn/năm
* Cảng khách: phục vụ vận chuyển hành khách
* Ngoài ra, Việt Nam còn có các cảng với công dụng đặc biệt như Cảng Quân sự
để phục vụ cho các tàu quân đội, Cảng cá của ngành thuỷ sản phục vụ cho đội tàu đánh bắt cá, cảng trú bão phục vụ cho các tàu và phương tiện vào ẩn náu khi
có bão…
- Phân bố các cảng theo vùng địa lý
* Các cảng miền Bắc (từ Quảng Ninh đến Thanh Hoá) đạt sản lượng 7,5-8triệu tấn năm 1995, chiếm 24% tổng sản lượng qua cảng toàn quốc
* Các cảng miền Trung (Từ Thanh đến Ninh Thuận, Bình Thuận) thực hiện 2,5-2,7 triệu tấn năm 1995 chiếm 8-8,5% sản lượng qua cảng toàn quốc
* Các cảng miền Nam (gồm các cảng từ Đồng Nai trở vào) đạt sản lượng 13-14,5 triệu tấn năm 1995, chiếm 46% tổng sản lượng qua cảng toàn quốc, trong đó tập trung tại khu vực Thành phố Hồ Chí Minh với sản lượng thông qua khoảng 13 triệu tấn/năm
* Sản lượng dầu thô qua cảng hiện chiếm khoảng 22% tổng sản lượng hàng qua cảng toàn quốc
Bảng 2: Tổng hợp quy mô chính ở một số cảng biển Việt Nam (1995)
Số
Tàu vào cảng DWT
Chiều dài bến (m)
Lượng hàng qua cảng bq T/năm
Loại cảng
1 Cảng Cẩm Phả
(Cửa ông)
Quảng Ninh
2 Cảng dầu B12 Quảng
Ninh
30.000 Bến phao 750.000 Xăng dầu
Phòng
Hải Phòng 10.000 2.364 3.249.8825 Tổng hợp
5 Cảng Đà Nẵng Đà Nẵng 15.000 1478 667.000 Tổng hợp
Nhơn
Bình Định 10.000 688 410.000 Tổng hợp
Trang
Khánh Hoà 10.000 171 214.000 Tổng hợp