AMPLASAMENTUL SI DEZVOLTAREA PORTURILOR

Definitii. Elemente componente ale unui port

Prin port se intelege complexul de lucrari hidrotehnice amplasat pe malul unui curs de apa, a unui canal navigabil, pe malul unui lac sau unei mari, destinat sa asigure stationarea in conditii corespunzatoare a navelor in vederea operarii. In rezumat, portul reprezinta o statie de tranzit intre caile navigabile si cele terestre.

In totalitatea lor, functiile unui port sunt:

principale : - incarcarea - descarcarea marfurilor

deservirea calatorilor

adapostirea navelor si aprovizionarea lor

auxiliare : - manipularea si pastrarea marfurilor in depozite

transportul marfurilor pe teritoriul portului

operatii tehnice si sanitare

Elementele componente ale unui port sunt :

1.1.1. Suprafata de apa a portului

Este suprafata de apa aparata impotriva valurilor, curentilor marini, gheturilor, aluviunilor, necesara efectuarii operatiilor portuare, a adapostirii si stationarii navelor, este formata din (fig. 1.1) .

Fig.1.1

rada portului (avanportul) formata la randul ei din :

- rada de stationare necesara stationarii navelor in cazul in care dana este ocupata, sau pentru aprovizionarea cu combustibil, apa si alimente, sau pentru transbordarea marfurilor de pe o nava pe alta (fig. 1.1 RS) ;

- radele de acces in port si de manevra in vederea acostarii sau plecarii navelor (fig 1.1 RA si RM) ;

- rada de intoarcere destinata efectuarii manevrei de intoarcere a navelor in timpul mersului (fig. 1.1 RI) ;

- rada de desfacere respetiv de formare a convoaielor (la porturi fluviale, fluvial - maritime sau canale navigabile).

bazine portuare (fig. 1.1 B) sunt suprafete de apa de forma geometrica regulata (dreptunghiulare, patrate, trapezoidale si mai rar triunghiulare) marginite de constructiile de acostare. Gruparea bazinelor se poate face dupa doua scheme de baza :

- schema in "dinti de pieptene" (fig. 1.2.a) care prezinta avantajele posibilitatii dezvoltarii ulterioare nelimitate si a gruparii mai restranse a liniilor de cale ferata; si dezavantajul lipsei unui bazin central de manevra, bazinele portuare dezvoltandu-se paralel de o singura parte sau de ambele parti ale unui canal de acces;

- schema radiala (fig. 1.2.b) care prevede dezvoltarea circulara a bazinelor portuare in jurul unui bazin central de manevra si care constituie principalul avantaj al schemei. In schimb posibilitatile de extindere sunt limitate, iar strangerea liniilor de cale ferata in statia de triaj al portului reclama suprafete mai mari.

Fig.1.2

La porturile vechi aceste scheme nu apar in mod distinct datorita dezvoltarii lor intamplatoare. Aceste scheme sunt caracteristice porturilor noi sau extinderilor recente (portul Constanta Sud).

1.1.2. Clasificarea porturilor

Interioare sau fluviale, daca sunt situate pe cursuri naturale de apa, lacuri sau canale navigabile si opereaza nave fluviale (ex. porturile dunarene sau porturile de pe Canalul Dunare - Marea Neagra) ;

Maritime sau de coasta amplasate pe malul marilor si oceanelor, si opereaza nave maritime (ex. portul Constanta, Midia, Mangalia) ;

Fluvial - maritime cand sunt amplasate la gura fluviilor sau canalelor navigabile, sau pe sectoarele maritime ale acestora (ex. portul Tulcea).

Comerciale - pot fi porturi de marfuri generale sau de mafuri speciale;

Speciale - pot fi industriale, de iernare, turistice, sportive, pescaresti etc;

Militare.

Deschise - in contact cu mari si oceane care prezinta fenomene de maree, ele sunt in legatura directa cu marea si aflate deci sub influenta fluxului - refluxului;

Inchise - izolate de mare cu porti de ecluza.

Majoritatea tarilor care detin retele de transporturi navale mai importante clasifica porturile dupa volumul traficului si caracteristicile caii navigabile de acces. Pentru Romania clasificarea porturilor este reglementata de STAS 4273 din 1961, conform tabelului 1.1.

Tabel nr. 1.1.

Observatii:

1 - traficul anual conventional se calculeaza (pentru marfuri in vrac uscate) prin introducerea urmatorilor coeficienti de corectie :

1 kdaN (tona) marfuri in vrac..k = 1

1 kdaN (tona) marfuri generalek = 2,5

1 kdaN (tona) marfuri lichidek = 0,1

Se introduce notiunea de trafic mediu conventional, deoarece traficul global fara introducerea coeficientilor de corectie, ar da o imagine falsa asupra dezvoltarii si dotarii portului. De exemplu, tranzitarea a milioane tone de produse petroliere nu necesita decat un bazin portuar de dimensiuni reduse si dotari minime (statii de pompare si rezervoare, capacitatea actuala de prelucrare a unei dane petroliere a atins 100000 tone in 24 ore), iar aceeasi cantitate de narfuri generale presupune mult mai multe bazine si dotari mai insemnate.

2 - constructiile hidrotehnice de amenajare a litoralului maritim se asimileaza cu constructiile portuare din categoria 3;

3 - in cazul in care scoaterea din functiune a portului cu instalatiile sale portuare afecteaza lucrari care fac parte dintr-o categorie superioara, categoria portului se va asimila cu categoria lucrarii respective.

1.2. Porturi maritime

Pentru stabilirea amplasamentului unui port maritim este necesara satisfacerea simultana a mai multor conditii :

- protectie impotriva valurilor, a curentilor marini, a aluviunilor;

- asigurarea unui acces comod si sigur pentru nave;

- asigurarea unei executii economice si usoare;

- asigurarea extinderii viitoare si a legaturii optime cu marile centre populate si industriale ale regiunii cu reteaua de cai navigabile si terestre din interorul tarii;

Dezvoltarea generala a portului va depinde insa in ultima instanta de natura fundului marii si regimul transpotului de aluviuni.

Se disting doa cazuri:

porturi amplasate pe funduri stabile (stancoase) cu un transport de aluviuni redus;

porturi amplasate pe funduri mobile (nisipoase) cu un transport puternic de aluviuni.

1.2.1. Porturi maritime pe terenuri stancoase (fig. 1.3)

Fig. 1.3

Prezinta urmatoarele avantaje :

- transport alvionar redus ;

- cheltuieli de exploatare reduse.

Dezavantaje:

- teritoriul portului se realizeaza prin avansarea lucrarilor in mare ;

- necesitatea unor diguri de aparare care fac ca investitiile necesare sa fie foarte mari.

Situatia cea mai favorabila se prezinta atunci cand porturile se dezvolta in golfuri naturale bine adapostite ( Plymouth fig. 1.4.a ; Cherbourgh fig. 1.4.b). Daca nu exista un adapost natural porturile se dezvolta intre doa diguri de aparare convergente (portul Constanta Sud), sau intre mal si un dig sparge-val paralel cu malul ( portul Trieste fig. 1.5).

 

Fig. 1.4 Fig.1.5

Accesul in port al navelor se desfasoara sub protectia constructiilor de aparare prin asanumitele guri de intrare. Constructiile de aparare trebuie sa asigure navelor un drum de acces rectiliniu de lungime L_acces impusa de distanta minima de oprire anavei (fig. 1.3) :

L_acces 3. L_nc si L_acces 0,27 v_a³ (1.1)

unde: L_nc = lungimea navei de calcul;

V_a = viteza de acces _;

D = deplasamentul in tdw;

P = puterea nominala a sistemului de propulsare in CP.

Caracteristicile navelor de calcul se gasesc in tabelele 1.14 respectiv 1.15.

Gura de intrare va avea latimea b_g avand dimensiunile:

b_g B_nc si b_g > L_nc  (1.2)

unde: B_nc = latimea navei de calcul.

Latimea navei de calcul trebuie sa asigure un acces comod si pe perioada furtunilor, si sa nu se blocheze daca nava se aseaza transversal. In functie de directia vanturilor dominante, si daca conditiile naturale permit, se pot prevedea doua sau mai multe guri de intrare cu orientari diferite. In felul acesta nava va utiliza accesul cel mai comod si cel mai scurt.

Unghiul cel mai favorabil dintre directia vanturilor dominante si directia de intrare a este cuprins intre 30 , iar unghiul maxim admis a_max (fig. 1.3), valori care satisfaccerintele impuse de conditiile de acces a navei, si de necesitatea impiedicarii propagarii valurilor in port.

Pentru ca nava care se apropie de port sa nu fie aruncata de furtuna pe mal, drumul de acces spre port nu trebuie sa fie paralel cu malul. Se recomanda b_min (fig. 1.3).

Fig.1.6

Rada de intoarcere, prevazutapentru schimbarea directiei de mars a navelor, depinde de modul in care se realizeaza aceasta operatie. Daca nava utilizeaza sistemele proprii de guvernare si propulsie, diametrul D_r al radei va fi (fig. 1.6.a) :

D_r 4,5.L_nc (1.3)

Daca nava realizeaza intoarcerea cu ajutorul ancorelor (fig. 1.6.b) diametrul va fi :

D_r 2,0 L_nc (1.3

Daca intoarcerea este realizata prin intermediul a doua remorchere din care unul la pupa si celalalt la prova, atunci :

Dr 1,5.L_nc (1.3

Diametrele radelor de intoarcere ale porturilor din Marea Neagra sunt prezentate in tab. 1.2. iar pentru Canalul Dunare - Marea Neagra Dr = 220 m.

Tabel nr. 1.2.

portul vechi

1.2.2. Porturi maritime pe terenuri nisipoase (fig. 1.7)

Amplasarea porturilor in regiuni de plaje intinse, cu transport de aluviuni foarte activ si care prezinta adancimi extrem de reduse, necesita realizarea portului prin sapatura in plaja sau chiar in uscat. Astfel portul rezulta la o distanta apreciabila de gura de intrare, si necesita o legatura realizabila printr-un senal de acces dragat corespunzator adancimii necesare. Senalul este aparat prin doua diguri paralele sau convergente denumite "jetele" (ex. Portul Port Said). Avantaje : - investitii pentru realizarea portului mai reduse ;

- lungimea digurilor de aparare mai scurta.

Fig. 1.7

Dezavantaje : - cheltuieli de intretinere a adancimilor de navigatie deosebit de mari.

O parte a acvatoriului portului poate fi separat de contactul direct cu marea prin intermediul unor ecluze (fig. 1.7) si deci, in felul acesta este aparata impotriva accesului aluviunilor.

1.3. Porturi interioare

Amplasamentul porturilor interioare (fluviale) trebuie sa satisfaca unele conditii impuse de cerintele navigatiei, exploatare si executie. Conditiile de navigatie se refera la asigurarea unui acces comod in port, la manevrarea si stationarea navelor in bazine si cheiuri, la asigurarea adancimilor suficiente si stabile si la protectia impotriva gheturilor. In acest sens se recomanda amplasarea porturilor intotdeauna pe malul concav, in amonte de depozite sau alte surse aluvionare etc.

Dezvoltarea porturilor interioare poate fi :

in albia cursului de pa navigabil atunci cand latimea sa este suficienta, viteza cursului relativ redusa, si este asigurata stabilitatea generala a albiei (caracteristic porturilor amplasate pe cursuri de apa in curent liber, exemplu: majoritatea porturilor de pe Dunare;

in afara albiei cand nu exista latimi suficiente (de regula in canale navigabile);

dezvoltarea mixta, atat in lungul caii navigabile, cat si in afara albiei in bazine (fig. 1.8) , reprezinta solutia cea mai avantajoasa deoarece existenta bazinelor determina o grupare mai stransa a elementelor portului, o organizare mai economica si mai rationala, o raionare mai judicioasa pe dane specializate etc. Pe frontul dezvoltat in lungul raului vor stationa navele care necesita un spatiu mai larg de manevra si navele de pasageri.

Fig. 1.8

Gura de intrare in bazinele potuare trebuie sa asigure un acces inclinat cu cel mult 45 fata de senalul navigabil, trebuie sa fie orientata inspre aval (fig. 1.8) si sa permita incrucisarea a doua nave sau convoaie :

b_g > 2.B_nc (1.4)

1.4. Exemple

1.4.1. Porturi maritime

Fig. 1.9

Fig.1.10

Fig. 1.11

Fig. 1.12

Fig. 1.13

1.4.2. Porturi interioare

Fig. 1.14

Fig. 1.15

1.5. Frontul de acostare

Frontul de acostare cuprinde totalitatea amenajarilor facute de-a lungul malurilor acvatoriului portuar pentru acostarea navelor si executarea operatiilor de incarcare - descarcare a marfurilor si tranzitul pasagerilor.

Lungimea frontului de acostare afectat stationarii si operarii unei singure nave se numeste dana.

1.5.1. Desfasurarea liniei frontului de acostare

desfasurarea rectilinie (fig. 1.16) reprezinta traseul optim pentru nave, dar pentru lungimi foarte mari situatia devine nefavorabila deoarece presupune, in cazul porturilor maritime constructii de aparare foarte lungi, si in toate cazurile o lungime mare a cailor ferate de intoarcere. Lungimea unei dane rezulta de :

l_d = L_nc + a (1.5)

unde : a = distanta dintre doua nave si se determina cu :

a = (o,15..0,20).L_nc  (1.6.)

De regula sporul de lungime se adopta dupa valorile indicate in literatura (tab. 1.4 pentru nave fluviale si tab. 1.5 pentru nave maritime).

Fig.1.16

Tabelul 1.4.

desfasurarea dupa linie franta (fig. 1.17) se aplica pentru scheuri de lungime mare, rezultand in felul acesta o reducere a lungimii cailor ferate de intoarcere, respectiv a lungimii digurilor de aparare. Se aplica in cazul porturilor maritime. Sporurile de lungime l sunt prezentate in tab. 1.5.

desfasurarea frontului de acostare in trepte (fig. 1.18) , satisface atat conditiile impuse de accesul navelor cat si conditii optime pentru circulatia vagoanelor (traseu minim). Sporul de lungime necesar la limita treptelor s-a notat cu l (tab. 1.5).

Fig. 1.17

Fig. 1.18

Fig. 1.19

desfasurarea pe laturile bazinelor portuare (fig. 1.19). In cazul porturilor maritime amplasate pe terenuri stancoase, bazinele portuare se realizeaza prim avansare in mare prin intermediul "pierurilor". Desfasurarea danelor depinde in acest caz dupa cum pierurile sunt drepte (fig. 1.19.a) sau inclinate (unghiul optim fiind de 60 ) (fig. 1.19.b).

Pierurile drepte prezinta urmatoarele avantaje: pe ambele laturi se pot dispune un numar egal de dane si magaziilr se pot amplasa simetric; si dezavantajul unor distante mari de circulatie a navelor si vagoanelor.

In cazul pierurilor inclinate avantajele si dezavantajele enuntate mai sus se inverseaza. Sporurile de lungime necesare depind de profilul cheului, fiind mai mari pentru cheuri in taluz (fig. 1.20) (tab. 1.5).

Fig. 1.20

In cazul porturilor maritime in terenuri nisipoase, la care bazinele portuare se realizeaza prin sapatura in mal, desfasurarea frontului de acostare se obtine identic si depinde de modul de grupare a bazinelor portuare (in dinti de pieptene, radiala sau mixta - paragraful 1.1), cu aceleasi avantaje si dezavantaje.

Tabelul 1.5.

1.5.2. Profilul transversal al frontului de acostare

Din punct de vedere constructiv, profilul transversal al frontului de acostare poate sa fie: cu taluz, vertical, mixt sau cu platforme etajate (fig. 1.21).

Fig. 1.21

Dintre acestea , cel mai economic este profilul cu taluz, dar acostarea si operatiile la nave se fac greu datorita distantei dintre nava si cheu, distanta care creste odata cu scaderea nivelului de apa. Pentru remedierea situatiei se utilizeaza pontoane, pasarele, estacade de acostare etc.

Profilul vertical, mult mai costisitor, prezinta in schimb avantajul unei distante cheu - nava reduse si constante in raport cu nivelul de apa.

Profilul mixt imbina avantajele si dezavantajele celor doua profile mentionate mai sus.

Profilul cu platforma etajata se utilizeaza rar, pe cursuri naturale navigabile, cu variatii mari de nivel ce depatesc 7.8 m.

1.5.3. Determinarea adancimii de apa in port (fig. 1.22)

Fig.1.22

Adancimea de apa in port se determina fata de nivelul minim navigabil, iar inaltimea frontului de acostare tn functie de nivelul maxim al apei in port. Ambele aceste nivele se numesc nivele de referinta, si se adopta dupa cum urmeaza:

pentru porturi maritime - nivelul minim de referinta H_m :

- la mari fara maree H_{90.98 %} in fnctie de clasa portului ;

- la mari cu maree nivelul minim al refluxului;

- nivelul maxim de referinta H_M :

- la mari fara maree H₀ - nivelul mediu multianual ;

- la mari cu maree H_50% din curba de asigurare a nivelurilor medii orare.

pentru porturi interioare - H_m :

- pentru cursuri de apa navigabile in regim liber H_p% in functie de clasa de importanta a portului (tab 1.6) ;

-pentru lacuri de acumulare si cursuri de apa amenajate in regim barat H_m exploatare, impus de folosintele atribuite acumularii ;

- H_M :

- in regim liber - nivelul maxim navigabil cu asigurarea in functie de clasa de importanta a lucrarii (tab. 1.6);

- in regim barat - identic cu nivelul normal de retentie.

Tabel nr. 1.6.

Inaltimea constructiei de acostare :

H = h_n + Dh + h_g  (1.7.)

unde: Dh = H_M - H_m (1.8)

h_g 1 m - inaltimea de garda; pentru nivelul de verificare h_g + 0 si se admite inundarea platformei depozitelor pentru acest nivel daca marfurile nu se degradeaza in contact cu apa; nu se admite inundarea daca marfurile sunt degradabile

h_n - adancimea navigabila, se determina cu:

h_n = T + r₁ + r₂ + r₃ + r₄ (1.9)

cu: T = pescajul maxim (al navei de calcul) (tab 1.14)

r₁ = rezerva de navigatie (tab. 1.7 porturi maritime; tab 1.8 porturi interioare).

Tabel nr. 1.7.

Tabel nr. 1.8.

r₂ = rezerva de viteza sau diferenta de asieta:

pentru porturi maritime:

r₂ = k.v  (1.10)

cu v = 1.2 m s viteza navei, iar k in functie de lungimea ei (tab. 1.9)

Tabel nr. 1.9.

pentru porturi interioare : r₂ = 0,30 m.

r₃ = rezerva pentru valuri :

r₃ = 0,3.h - r₁ (1.11)

cu : h = inaltimea valului care se formeaza in port ; daca rezulta r₃ < 0 se adopta r₃ = 0

Inaltimea valului se considera maxime astfel :

pentru porturi maritime : h = 1.1,5 m in rada si 0,5.1,0 m in bazinele portuare ;

pentru porturi interioare : h = 0,5.0,8 m in rada si h 0,5 m in bazine.

r₄ = rezerva pentru depuneri ; in general se adopta r₄ = 0,5.0,5 m in functie de intensitatea depunerilor si frecventa dragajelor.

1.5.4. Determinarea lungimii frontului de acostare

Lungimea frontului de acostare se calculeaza pe categorii de marfuri, respective pe dane specializate. Pentru o anumita marfa (incadrata in categoria marfurilor cu bucata respective in masa) lungimea frontului de acostare rezulta (fig. 1.23):

L_fr = n_d . l_d  (1.12)

unde: n_d - numarul de dane necesar pentru marfa respectiva;

l_d - lungimea danei (relatia 1.5).

Se constata ca lungimea frontului de acostare va depinde de numarul de dane specializate pe categoria de marfa respectiva.

1.5.4.1. Determinarea numarului de dane (fig. 1.23)

Fig. 1.23

metoda determinista: numarul de dane pentru o anumita categorie de marfuri:

(1.13)

unde: q = traficul zilnic din luna de maxima activitate a portului in t/zi. Se poate determina

in doua moduri in functie de elementele initiale de calcul:

daca se cunoaste traficul maxim lunar :

t/zi (1.14)

situatie mai putin probabila.

daca se cunoaste trsficul total anual , situatie frecventa de calcul:

t/zi (1.15)

Unde : z - numarul de zile dintr-un an cand se opereaza marfa respectiva, e regula

z = 300 zile

c_n = 1,2..q,5 - coefficient de neuniformitate zilnica a sosirilor navelor in port

P_d - capacitatea de prelucrare a danei pentru marfurile de categoria respectiva in t/zi

(1.16)

cu:

ore/zi (1.17)

iar :

timpul efectiv de lucru intr-o zi;

coeficientul de utilizare a zilei de lucru :

(1.18)

numarul de schimburi pe zi;

durata unui schimb in ore;

0,75..0,95 - coeficient de intreruperi meteorologice (vant, ceata, precipitatii

etc);

0,70..0,80 - coeficient de intreruperi tehnologice (defectiuni, nesincronizari

etc);

_u = numarul de utilaje de incarcare - descarcare cu care este utilata o dana

- coeficient de ocupare utila a danei;

productivitatea orara a unui utilaj , si se determina in mod diferit in functie de tipul utilajului utilizat:

utilaje cu actiune ciclica (macarale) :

(1.19)

unde: numarul de cicluri pe ora :

(1.20)

cu : durata unui ciclu in secunde (tabel 1.10);

- coeficient de utilizare a timpului de lucru;

Tabel 1.10

masa utila ridicata - coborata la un ciclu, se determina astfel :

pentru marfuri paletizate se calculeaza masa utila a paletei, de exempluS marfa in saci de 50 kg fiecare, asezate in numar de 6 pe orizontala respectiv 8 pe verticala, rezulta : m_u= 6.8.50=2,4 t;

pentru marfuri nepaletizate :

(1.21)

cu: k = 0,75..0,80 - deci nu se utilizeaza capacitatea maxima a macaralei M_r;

pentru marfuri in vrac :

(1.22)

cu : k^, = 0,44 pentru carbune, 0,42 pentru nisip, 0,40 pentru mineeu, pietris si 0,35 pentru

piatra sparta.

utilaje cu actiune continua (benzi transportoare) :

pentru marfuri in vrac (fig 1.24) :

Fig. 1.24

t/ora (1.22)

cu : w este sevtiunea transversala utila a benzii; v - viteza de deplasare a benzii (tabel 1.11),

p_m - masa specifica a marfii;

pentru marfuri cu bucata (fig. 1.25) :

t/ora (1.23)

m - masa obiectului transportat;

a - distanta de transport.

Fig. 1.25

Tabel 1.14

Nr crt	NAVE TIP	TB	TN	DWT	C	Lnc	B	T
		tone	tone	tone	mc	m	m	m
	Cargou 1600 tdw
	Cargou 2400 tdw
	Cargou 4400 tdw
	Cargou 4800 tdw
	Cargou 8750 tdw
	Cargou 14000 tdw
	Cargou multifunctional 15000 tdw
	Mineralier 12500 tdw
	Mineralier 25000 tdw
	Vrachier 18000 tdw
	Vrachier 25000 tdw
	Vrachier 55000 tdw
	Vrachier 65000 tdw
	Petrolier 86000 tdw
	Petrolier 150000 tdw
	Petrolier 560000 tdw
	Portcontainer 24000 tdw
	Portcontainer 30000 tdw
	Remorcher 2x280 CP
	Remorcher 2x600 CP
	Remorcher 2x2400 CP
	Salanda 500 m3
	Salanda hidro 750 m3
	Macara plutitoare 100 tf
	Gabara 500 tdw
	Gabara basculanta 500 tdw
	Gabara 1000 tdw

OBERVATII: TB = tone brute (o tona bruta fiind egala cu 2,83 m³) volumul tuturor

incaperilor navei ,

TN = tone nete )volumul incaperilor destinate depozitarii marfurilor;

C = capacitatea spatiior de depozitare a marfurilor.

Tabel 1.15

OBSERVATII : D = deplasamentul navei;

D₀ = deplasamentul navei goale;

C_i = capacitatea de incarcare;

L_nc = lungimea maxima a navei;

B = latimea navei in breptul cuplei maestre;

T = pescajul maxim.