Bài giảng Cảng và vận tải biển
Mục 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. 533
3.5 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
được đưa ra trong hình 169 và 170. Hình 169 đưa ra cách đặt các thiết bị bến tàu tại Bangladesh liên quan đến sự biến thiên mức nước thấp tại những khúc sông thấp hơn của hệ thống sông Brahmaputra/Ganga. Hình 170 trình bày thiết bị cảng tại Iquitos trên sông Amazon vùng Pem, được thiết kế cho cấp độ biến thiên mực nước đến 10,60m. Mạng giao thông thủy nội địa của Trung Quốc có sự biến thiên cấp độ mực nước lên đến 30m, cho nên rất khó thiết kế các thiết bị phục vụ cho cảng. 297 Hình 169: Barisal, một thiết kế cho bến hạ thủy phao hàng với neo 298 Hình 170: Cảng Iquitos tren sông Amazon, Peru: Quy hoạch tổng thể và những khu liên hợp điển hình Trong hình 170 1- Vị trí của một ụ tàu cũ 2- Bộ phận của một ụ tàu cũ được gắn vào cầu tàu mới 3- Cầu tàu mới 4- Cầu dẫn vào 5- Cầu dẫn nối với xà lan 6- Cầu tàu nổi giữa cầu dẫn và cầu tàu 7- Cầu tàu nổi giữa hai phần của một cầu tàu mới 16 8- Cáp neo nối vào bờ 17 9- Cầu cáp dự ứng lực 18 10- Cáp tháo neo bờ 299 11- Cáp neo ngoài bờ 12- Mỏ neo 13- Cọc hàn chặt vào bờ 14- Tời 15- Máy đo ngược dòng nổi 16- Thiết bị hỗ trợ xuôi dòng 17- Khối bê tông 18- Hệ bảo vệ kè bến 14.4.5. Những hướng thiết kế cho bến kênh thủy nội địa Một bến hàng có thể là một khu vực cảng nhỏ, một cầu tàu cố định hay một cầu tàu nổi. Dù trong hình thức nào đi nữa, cấu trúc này cũng phải bảo đảm vận chuyển hàng hóa theo chiều dọc, xe tải, người, cần cẩu, v.v... (Xem hình 171), hơn nữa, độ bền vững của bến cũng phải chịu đựng được tác động ngang của vận tải hay các vật thể. (Hình 171: Bảng tải trọng tính toán của bến tàu). Những lực tác động chỉ ra trong hình có thể biển đổi đáng kể, vì vậy việc phân tích cụ thể và kỹ lưỡng ở vị trí bến tàu là cần thiết. Cần chú ý cụ thể từng trường hợp tác động của lực nước vào bến khi có tàu đi qua. Tác động lực của tàu đối với bến cũng có thể phải chú ý đánh giá, ví dụ trường hợp thẩm định không rõ kết quả (lực tác động bị hấp thụ). Trong trường hợp này, tiêu chí mang tính chủ quan sẽ có vai trò nhất định, đánh giá được mức độ nghiêm khắc của thẩm định kỹ thuật đối với bến tàu đến đâu (bình thường hay có thể chấp nhận được). Trong tiêu chuẩn với thiết kế bến, tải trọng tính toán của bến (thể hiện bằng 0,50m2) được trình bày trong Hình 172: - Lực neo (KN) - Tải trọng tính toán bằng 0,50m2 - Trọng lượng rẽ nước của tàu (m3 hoặc tấn) Hình 171: Tải trọng tính toán cho bến tàu 300 Kết quả tải trọng tính toán của bến và cọc neo tàu được áp dụng xây dựng những kiến trúc cứng chắc (như hệ thống cọc kè tường bến). Nếu xây dựng được hệ thống chắn sóng bằng chất liệu đàn hồi, thì tác động lực tải trọng sẽ giảm đi. Nếu như áp dụng phương pháp bằng kè chắn sóng đàn hồi mà vẫn có tác động đến tải trọng bến, thì đó là do lực tác động của chính con tàu gây ra. Hình 172: Khoảng cách của cọc neo Cọc neo tàu nên đặt gần cầu cảng hoặc góc cầu tàu, để người neo tàu có thể quàng dây neo qua cọc neo khi tàu tiến vào điểm đỗ. Tải trọng tính toán tùy thuộc vào dây neo trên boong tàu. Quy tắc kinh nghiệm về lực neo tàu giống như lực tác động đã nêu ở phần trên, vì vậy, cho những tàu nội địa trọng tải từ 10 đến 30 tấn. Những lực tác động này có thể xảy ra cả hai chiều dọc và ngang. Khoảng cách giữa các cọc neo nên bố trí khoảng từ 10 đến 30% chiều dài thiết kế của tàu (Hình 173). Khoảng cách này cũng phù hợp với nhiều tàu nhỏ hơn. Hình dạng và kích thước của cọc neo trên cầu tàu rất quan trọng nhằm tránh bị mài mòn và dây neo bị tuột khỏi đỉnh cọc. Hình 173: Khoảng cách giữa các cột neo Tàu vào bến thường được kiểm tra gần điểm đỗ. Kết quả là nguy cơ xói mòn rất cao do tập trung lực xoáy của chân vịt vào một chỗ, và điều đó cần phải chú ý. Để tránh tình trạng này, nên lót ván chặn xói mòn dưới đáy nền. Những tác động lực bên ngoài đến cầu cảng (Hình 174) rất giống những lực tác động vào kè bến. Cần xây dựng hàng rào cứng quanh cầu cảng để ngăn chặn lực tác động ngang bên ngoài gây ra từ những tàu đã neo đỗ khi chúng dội ngược lại lực tác động của những tàu hay dòng chảy đang di chuyển trên kênh dẫn. Cũng cần quan tâm đến sự xói mòn gây ra bởi chân vịt tàu, vì dễ dàng gây ra hậu quả cho chân đê. Những nguy hại này có thể phát hiện thường xuyên, và kết quả cuối cùng là một vụ lở đê nghiêm trọng. Nên nhớ rằng sửa chữa lớp mặt ốp ngoài của kè bên dưới cầu tàu là một việc rất khó khăn. 301 Về những thảo luận trong việc thiết kế tính toán các hình thức này và những chỉ dẫn liên quan, tài liệu tham khảo đã được gửi đến EAU (1990) Hình 174: Lực tác dụng vào jetty 14.4.6. Các bến tàu hành khách nội địa Thậm chí ngay cả ở một bến tàu thuần túy chở hành khách, một lượng nhất định tàu chở hàng vẫn đến, chuyên chở từ hành lý cá nhân, bao kiện gửi, đến các giỏ, thùng đựng hàng cho các cửa hàng, kho vật tư, cửa hiệu. Loại tàu này thường nhẹ và nhỏ, không thể so với loại phương tiện chuyên chở hàng đi đến các nhà máy, sản phẩm nông nghiệp, các loại hàng hóa lớn và tương tự. Vì vây, bến tàu chở hành khách không thể được thiết kế giống như các bến tàu chở hàng khác. Cả hai loại bến đều có điểm thông thường là cầu tầu, hay bến đỗ, là bộ phận quan trọng nhất. Đối với cầu cảng cho hành khách, yêu cầu lớn hơn cả là phải có một sân lên xuống tàu với độ cao lớn hơn hoặc nhỏ hơn so với cầu dẫn lên khoang tàu. Trong phần lớn trường hợp. điều này dẫn đến sự lựa chọn sử dụng một cầu tàu nổi. Đây là giải pháp cho những bến tàu có biến động mực nước theo mùa lớn. ở phần lớn khu vực có thủy triều, có thể sử dụng một cầu cảng cố định có gắn bậc thang 14.4.7. Cảng biển cho tàu thủy nội địa và xà lan bốc dỡ hàng Tại cảng biển có những đường thông với giao thông thủy nội địa đến vùng nội địa, phần lớn tàu thủy nội địa đều vận chuyển hàng tại cầu cảng như tàu biển. Cách làm này có một số hạn chế: i) Cần cẩu được thiết kế lắp đặt cho tàu biển nên thường quá lớn đối với vận chuyển hàng cho tàu nội địa, vì thế, hiệu quả sử dụng thấp. ii) Vì sự khác nhau về giá cả trên đơn vị ngày, tàu biển luôn luôn được ưu tiên phục vụ vận chuyển trước tàu nội địa. Việc vận chuyển hàng cho tàu nội địa thường bị gián đoạn khi có tàu biển đòi hỏi nơi cập bến. Trong một số tình trạng như vậy, đã xảy ra việc phân ranh giới chức năng của bến cập tàu biển và bến bốc dỡ hàng. Một ví dụ của bến cảng nội địa đặc biệt của hãng Ealing Community Transport tại Maasvlakte. Mặc dù cách giải quyết này có nhiều 302 nhược điểm (gia tăng vốn, tăng cước vận tải giưa khu vực kho và bến tàu), xu hướng giải quyết là tạo ra cái gọi là các Trung tâm dịch vụ hàng hóa, như là một bộ phận của cảng vận tải hàng hóa. Vận tải hàng hóa bằng xà lan không thể thực hiện có hiệu quả nếu không có những cảng đặc biệt, nơi mà xà xà lan hay tàu có thể được xếp/dỡ hàng băng cách có hiệu quả nhất. Một kiểu bến cảng như vậy là một phần của tổ hợp cảng, nơi những bến nông hoặc không gian hạn chế không phù hợp với tàu biển. Nhưng hiện nay, cảng xà lan càng có xu hướng rời xa khu vực cảng chính, đến những nơi mà những đường giao thông thủy mới với nội địa được tạo ra bằng cách bỏ qua những khu vực đông đúc tàu bè quanh cảng cũ. Tương tự với tổ hợp cảng biển- nội địa nhưng với mức độ nhỏ hơn, cảng xà lan là một khu vực phức tạp với đường sắt, đường bộ và đường thủy giao nhau, và là nơi việc vận chuyển hàng hóa phải được thưc hiện, nhưng thường phức tạp với hệ thống kho bài tổng hợp. Năng lực vận chuyển của một bến xà lan có thể đạt được 1.000 đến 2.000 tấn hàng hóa trong một năm tính trên mét chiều dài của cầu tàu, phụ thuộc vào kiểu hàng hóa và hiệu quả vận chuyển. Tính toán trên dựa vào thời gian làm việc hiệu quả của 75% trên số giờ sẵn có tối đa mỗi năm, hay là 0,75 x 24 x 365 = 6.600 giờ hoạt động. 14.5. Tham khảo 1. CVB, Sách Hướng dẫn đường thủy nội địa, Rijkswaterstat AW, Rotterdam, 1996 (tiếng Hà Lan) 2. Empfehlungen des Arbeitsausschusses ‘Ufereinfassungen’ (EAU), Ernt & Sohn, 1990 3. Giới thiệu về sự phát triển giao thông đường thủy nội địa, PIANC PCDC Hội thảo lần thứ hai, Surabaya/Brussel, 1992 14.6 Câu hỏi ôn tập 1. Nêu và phân loại các loại cảng và bến tàu trong vận tải thủy nội bộ? 2. Nêu sự giống và khác nhau giữa cảng biển và cảng vận tải thủy nội bộ? 303 Thông tin tác giả Th.S Vũ Minh Anh Th.S Nguyễn Thị Phương Thảo Tên giáo trình Cảng và vận tải thủy Đồng tác giả biên soạn Họ và tên Th.S Vũ Minh Anh và Th.S Nguyễn Thị Phương Thảo Năm sinh 09/03/1981 01/08/1977 Học vị Th.S Cơ quan công tác Khoa Kỹ thuật Biển, Trường Đại học Thủy lợi Địa chỉ liên hệ Tầng 3, Nhà C1, 175 Tây Sơn, Đống Đa, Hà Nội Email anhvm@wru.vn hoặc vuminhanh@wru.edu.vn Thao.n.p@wru.edu.vn Đối tượng, phạm vi Giáo trình sử dụng cho sinh viên ngành Kỹ thuật Biển, tại Trường Đại học Thủy lợi Giáo trình này có thể dùng là tài liệu tham khảo cho các kỹ sư ở một số ngành xây dựng công trình hoặc các lĩnh vực nghiên cứu có liên quan tới kỹ thuật bờ biển. Từ khóa tra cứu Kỹ thuật biển, cảng biển, vận tải thủy, quy hoạch cảng, thiết kế cảng Yêu cầu kiến thức trước khi học môn này Mực nước và dòng chảy (Water and Current course) Vận chuyển bùn cát (River dynamic course) Nhập môn Kỹ thuật bờ biển Nhập môn về vận tải thủy Giới thiệu về giáo trình Nội dung giáo trình “Cảng và vận tải thủy” được biên soạn từ Tập bài giảng ”Vận tải thủy” và “Port and Terminal” của Prof.ir. H. Ligteringen, trường Đại học Tudelft, vương quốc Hà Lan. Giáo trình bao gồm 14 chương được chia làm 2 nội dung chính, phần 1 từ chương 1 đến chương 6 cung cấp cho người học những kiến thức cơ sở vận tải thủy, quy hoạch cảng và cảng biển nói chung v.v... Phần 2 từ chương 7 đến chương 14 sẽ trình bày sâu về các đặc điểm của các loại cảng biển nói riêng. Số lần xuất bản Đã xuất bản 1 lần năm 2010, Tập bài giảng “vận tải thủy” sử dụng cho sinh viên khoa Kỹ thuật biển Nơi xuất bản Đại học Thủy lợi 304
File đính kèm:
- bai_giang_cang_va_van_tai_bien.pdf