本發(fā)明涉及港口航道工程技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于最大橫流累積頻率的航道有效寬度設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
隨著我國水運(yùn)事業(yè)的迅速發(fā)展，為滿足運(yùn)量快速增長的需求，適應(yīng)船舶大型化的發(fā)展需要，沿海各大港口不斷擴(kuò)大進(jìn)港航道的規(guī)模。在進(jìn)港航道設(shè)計中，需要確定航道槽斷面設(shè)計水深處兩底邊線之間的寬度，亦稱航道有效寬度。雖然世界各國航道有效寬度設(shè)計的方法各不相同，但均把航跡帶寬度列為航道有效寬度的重要組成部分。目前確定航跡帶寬度的方法有很多，如根據(jù)規(guī)范公式計算、通過船舶航海模擬器試驗(yàn)等，各有利弊。但無論采用何種方法，均需要提供船舶航行時所受的橫流設(shè)計值。由于航道橫流設(shè)計值選取原則不明確，常選取某一較大橫流值作為設(shè)計值，對于建設(shè)和維護(hù)成本影響較大。當(dāng)航道橫流設(shè)計值選取過大時，航道有效寬度偏于安全，船舶航行的安全性增加，但航道的建設(shè)及維護(hù)成本也將明顯提高；當(dāng)航道橫流設(shè)計值選取過小時，航道有效寬度偏于不安全，雖然較為經(jīng)濟(jì)，但通航的安全性有所降低?？梢姡鉀Q航道有效寬度設(shè)計中橫流設(shè)計值的選取問題具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
鑒于目前對海港航道有效寬度設(shè)計方法的研究尚處于起步階段，現(xiàn)行的航道有效寬度設(shè)計中存在著航道橫流設(shè)計值選取原則不明確的問題，因此，如何克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，已成為當(dāng)今港口航道工程技術(shù)領(lǐng)域中亟待解決的重大難題之一。為此，我們提出了一種基于最大橫流累積頻率的航道有效寬度設(shè)計方法投入使用，以解決上述問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種基于最大橫流累積頻率的航道有效寬度設(shè)計方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的現(xiàn)行的航道有效寬度設(shè)計中存在著航道橫流設(shè)計值選取原則不明確的問題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于最大橫流累積頻率的航道有效寬度設(shè)計方法，該基于最大橫流累積頻率的航道有效寬度設(shè)計方法的具體步驟如下：
s1：通過航跡帶寬度、船舶間富余寬度和船舶與航道底邊間的富余寬度計算航道的寬度；
s2：運(yùn)用統(tǒng)計分析的方法分析航道內(nèi)的橫流值在特定的一段時間內(nèi)的分布特征，并繪制最大橫流的累積頻率曲線；
s3：通過最大橫流的累積頻率曲線，選取最大橫流累積頻率對航道的有效寬度進(jìn)行設(shè)計。
優(yōu)選的，所述步驟s1中，航道寬度的計算公式為：
單向航道w＝a+2c
雙向航道w＝2a+b+2c
a＝n(lsinγ+b)
式中：w為航道有效寬度，a為航跡帶寬度，b為船舶間富余寬度，c為船舶與航道底邊間的富余寬度，與船速及船型有關(guān)，n、γ分別為船舶飄移倍數(shù)和風(fēng)流壓偏角，與橫流有關(guān)。
優(yōu)選的，所述步驟s2中，特定的時間段選取為一年。
優(yōu)選的，所述步驟s3中，選取最大橫流累積頻率應(yīng)根據(jù)航道當(dāng)?shù)氐某毕珴q落表的信息進(jìn)行選取，且航道沿程最大橫流值與潮汐漲落表具有相同的年內(nèi)分布規(guī)律，由當(dāng)?shù)氐某毕珴q落表的信息推算出沿程最大橫流值。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明中對于最大橫流值得選取科學(xué)合理，在保證船舶通航安全的前提下節(jié)約了成本，能夠保證不同設(shè)計大小的船型通航。
附圖說明
圖1為本發(fā)明工作流程圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
請參閱圖1，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種基于最大橫流累積頻率的航道有效寬度設(shè)計方法，該基于最大橫流累積頻率的航道有效寬度設(shè)計方法的具體步驟如下：
s1：通過航跡帶寬度、船舶間富余寬度和船舶與航道底邊間的富余寬度計算航道的寬度，航道寬度的計算公式為：
單向航道w＝a+2c
雙向航道w＝2a+b+2c
a＝n(lsinγ+b)
式中：w為航道有效寬度，a為航跡帶寬度，b為船舶間富余寬度，c為船舶與航道底邊間的富余寬度，與船速及船型有關(guān)，n、γ分別為船舶飄移倍數(shù)和風(fēng)流壓偏角，與橫流有關(guān)；
s2：運(yùn)用統(tǒng)計分析的方法分析航道內(nèi)的橫流值在特定的一段時間內(nèi)的分布特征，并繪制最大橫流的累積頻率曲線，特定的時間段選取為一年；
s3：通過最大橫流的累積頻率曲線，選取最大橫流累積頻率對航道的有效寬度進(jìn)行設(shè)計，選取最大橫流累積頻率應(yīng)根據(jù)航道當(dāng)?shù)氐某毕珴q落表的信息進(jìn)行選取，且航道沿程最大橫流值與潮汐漲落表具有相同的年內(nèi)分布規(guī)律，由當(dāng)?shù)氐某毕珴q落表的信息推算出沿程最大橫流值。
由航道寬度的計算公式得知，當(dāng)設(shè)計船型確定后，船舶間、船岸間的富余寬度b、c即確定，而航跡帶寬度還受船舶飄移倍數(shù)n和風(fēng)壓偏角γ的影響，且船舶飄移倍數(shù)n和風(fēng)壓偏角γ的影響由橫流的大小決定，航道的寬度設(shè)計必須要保證最大的設(shè)計船型的安全通過，而大型船舶通常需要乘潮進(jìn)港，自乘潮時刻開始向外海駛向港區(qū)，對于需要乘潮進(jìn)港的船舶，行駛到防波提口門段時多在高潮位以后，此時所承受的航道橫流較最大值要降低許多，因此，考慮最大設(shè)計船型時，可選擇略高的最大橫流累計頻率，此時對應(yīng)的橫流流速相對不大，既滿足航行安全，又能節(jié)約投資。對于其他較小船型可能無需乘潮進(jìn)港，故其到達(dá)口門段的時間不定，有可能承受最大航道橫流的作用，所以還需對其航行安全進(jìn)行考核。
盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。