Tài liệu Cảng chuyên dụng trần minh quang

TRẦN MINH QUANG M NHÀ XUẤT BẢN GIAO THÔNG VẶN TÁI LỜI NÓI ĐẦU T rong sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, nhu cầu xây dựng các bến cảng ngày càng nhiều, chủng loại càng đa dạng và ngày càng có nhiều bến cảng mang tính chất chuyên dụng hóa. Đó là xu thế tất nhiên của thời kỳ mở cửa, xây dựng đất nước giàu mạnh theo đà phát triển chung của thế giới. Việc xây dựng các bến cảng chuyên dụng sẽ phải dối đầu với nhiều vấn đề về công nghệ và thiết bị bốc xếp, hút rót, công nghệ xây dựng và khai thác có liên quan nhiều đến chủng loại hàng hóa qua cảng cũng như phương tiện vận tải và tính chất đặc thù riêng của từng loại cảng, trong đó việc xây dựng tổ hợp bốc xếp chuyên môn hóa hiện đại hóa là xu th ế phát triển hiện nay trong công nghệ xây dựng cảng. ở nước ta, ngoài việc xây dựng các bến cảng tổng hợp, cũng dã xây dựng một số bến cảng chuyên dụng, tuy nhiên việc xây dựng cũng chưa nhiều và có một số loại cảng chúng ta cũng chưa'có điều kiện xây dựng. Trong quá trình nghiên cứu và giảng dạy ở Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh, chúng tôi đã cố gắng tìm hiểu đặc trưng xây dựng và khai thác các cảng này dựa trên các tài liệu hiện có trên th ế giới và trong nước và trong quyển “Cảng chuyên dụng” này, chúng tôi xin dề cập các vấn đề liên quan đến một số loại cảng chuyên dụng mà có thể trong thời gian sắp tới sẽ phải xây dựng nhiều ở nước ta. Cảng chuyên dụng tuy đã được xây dựng nhiều trên thế giới nhưng các tài liệu chuyên khảo còn rất ít. Chúng tồi mong rằng quyển “Cảng chuyên dụng” sẽ góp một phần vào dòng suy nghĩ chung cũng như việc quy hoạch, thiết kế xây dựng các cảng chuyên dụng ở nưđc ta. Do trình độ và thời gian có hạn nên nội dung quyển sách không tránh khỏi những khiếm khuyết nên chúng tôi rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp xây dựng của bạn đọc. T á c giả MUC LUC Lời nói đầu Mục lục 3 5 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Định nghĩa, phân loại cả n g chuyên dụng. 11 1.2 C ác đ ặ c điểm ch ủ yếu củ a cản g chuyên dụng. 12 CHƯƠNG II: CẲNG CÁ 2.1 Giới th iệu chung. 15 2.2 P h ân loại cả n g c á . 15 2.2.1 C ảng cá đơn giản . 15 2.2.2 Cảng cá ven bờ. 16 2.2.3 C ảng cá biển gần. 16 2.2.4 C ảng cá biển xa. 16 2.3 C họn vị trí cản g c á . 16 2.4 T àu c á . 17 2.5 Quy h o ạch cả n g c á . 19 2.5.1 Luồng tàu vào cảng . 19 2.5.1.1 Chiều rộng. 19 2.5.1.2 Chiều sâu. 20 2.5.2 B ể cảng và vũng bốc xếp. 21 2.5.2.1 Chiều rộng bể cảng. 21 2.5.2.2 Mức độ cho phép của sóng tại vũng bốc xếp. 21 2.5.2.3 Bố trí vũng bốc xếp. 2.5.3 B ến cập tàu. 22 23 2.5.3.1 Chiều dài bến. 23 2.Õ.3.2 Chiều rộng bến. 26 2.5.3.3 Cao trình mặt bến 27 2.5.3.4 Chiều sâu trưổc bến 27 2.5.4 Duy tu và sửa chữa tàu. 28 2.5.5 Công nghệ bốc xếp và xử lý cá. 28 2.5.6 Công trình xây dựng kiến trúc và các trang thiết bị k h á c. 28 2.5.6.1 Khu chợ cá 28 CẢNG CHUYÊN DỤNG 6 2.5.7 2.5.6.2 Xưởng nước đá. 29 2.5.6.3 Kho lạnh. 29 2.5.6.4 Văn phòng, căng tin, phòng nghỉ. 30 2.5.6.5 Các thiết bị khác. 30 T h iết bị bốc xếp. 30 2.6 T ổ c h ứ c v à đ iều h àn h c ả n g c á . 31 2.7 H iệu q u ả kinh t ế x ã hội c ủ a c ả n g c á . 32 CHƯƠNG III: CẢNG VUI CHƠI, T H Ề THAO 3.1 C á c y êu c ầ u ch u n g. 35 3.2 Q uy m ô c ủ a cản g. 36 3.2.1 Đặc đ iểm tàu thuyền đến cảng. 36 3.2.2 S ố lượng tàu thuyền cùng lúc tại cảng. 37 3.3 Q uy h o ạ ch m ặ t b ằn g cả n g . 3.3.1 K hu nước củ a cảng. 37 38 3.3.1.1 Lạch tàu vào cảng. 38 3.3.1.2 B ể cảng. 38 3.3.2 K hu đ ấ t củ a cảng. 38 3.3.2.1 Chiều dài tuyến bến. 38 3.3.2.2 Diện tích khu đất. 41 3.3.2.3 Trang thiết bị và cơ sở hạ tầng của cảng. 41 3.4 K ế t cấu b ến v à cô n g trìn h bảo vệ cản g . 42 3.4.1 Đê chắn sóng bảo vệ cảng 42 3.4.2 Công trình bến. 43 3.4.2.1 Bến phao neo. 43 3.4.2.2 Bến c ố định. 43 3.4.2.3 Bến phao. 43 3.5 C á c yêu cầ u v ề vệ sin h m ôi trư ờn g. 43 CHƯƠNG IV : CẲNG x í N G H IỆP NHÀ MÁY. 4.1 T ín h c h ấ t v à đ ặ c điểm c ủ a cả n g x í n gh iệp n h à m áy. 45 4.2 Vị tr í c ủ a c ả n g so vói xí nghiệp n h à m áy. 46 4.3 C á c hình th ứ c liên th ô n g v ận ch u y ển h à n g h ó a giữ a x í n g h iệp n h à m áy với c ả n g . 47 4.3.1 Vận chuyển bằng kênh đào. 47 4.3.2 Vận chuyển bằng băng chuyền. 47 4.3.3 Vận chuyển bằng đường ống. 47 CẢNG CHUYẾN DỤNG 4.3.4 7 Vận chuyển bằng đường dây cáp treo. 47 CHƯƠNG V: CẢNG KHÁCH . CẲNG DU LỊCH. 5.1 Đ ặc điểm củ a cản g khách, cản g du lịch. 51 5.2 Điều k iện th iế t k ế v à bô" trí c á c bến khách 51 5.3 T àu k h ách . 52 5.4 Quy h o ạch cản g k hách. 53 5.4.1 K h ả năng thông qua của bến khách. 53 5.4.2 S ơ đ ồ công nghệ lên xuống khách và hành lý. 56 5.4.3 Bô' trí m ặt bằng khu bến khách. 57 5.5 Ga k h ách . 59 5.5.1 P hân cấp g a khách. 59 5.5.2 Diện tích g a khách. 59 5.5.3 B ố trí m ặt bàng g a khách. 60 5.6 K ế t câ"u b ến k h ách . 61 CHƯƠNG VI: CẢNG HÀNG LỎNG. 6.1 C ản g dầu khí. 6.1.1 Tàu chở dầu và k h í hóa lỏng. 65 65 6.1.1.1 Tàu chở dầu. 65 6.1.1.2 Tàu chở khí hóa lỏng. 66 6.1.2 T ính chất của dầu và k h í hóa lỏng. 67 6.1.3 Đặc điểm công nghệ hút rót, vận chuyển, bảo quản dầu khí. 68 6.1.3.1 Phân loại dầu và sản phẩm dầu. 68 6.1.3.2 Vận chuyển dầu và sản phẩm dầu. 68 6.1.3.3 Hút rót và bảo quản dầu. 68 6.1.4 Đặc điểm k ết cấu các loại bến dầu. 69 6.1.4.1 Đặc điểm của bến dầu. 69 6.1.4.2 Các hình thức kết cấu bến. 70 1. Bến gần bờ. 70 2. Bến xa bờ (bến đảo). 74 6.2 C ản g dịch vụ dầu khí. 79 6.2.1 Công dụng 79 6.2.2 Đặc điểm của cảng dịch vụ dầu khí. 79 6.3 C ăn c ứ dầu trê n biển. 81 6.3.1 N hu cầu thiết lập căn cứ dầu. 81 6.3.2 Các trang thiết bị của căn cử dầu. 82 CẢNG CHUYỀN DỤNG 8 6.3.2.1 Các loại dàn khoan 82 6.3.2.2 Hệ thống đường ông dẫn dầu khí. 84 6.4 C ả n g h ó a c h ấ t lỏng, khí n én 87 CHƯƠNG V II: CẢNG CONTAINER VÀ PHƯƠNG THỨC B ố c X Ê P T H EO PHƯƠNG NGANG. 7.1 C o n tain er v à đặc điểm vận chuyển, bốc xếp Container. 91 7.2 Đ ặc đ iểm b ên C on tain er. 93 7.3 T r a n g th iế t bị b ến C ontainer. 94 7.4 Bô' t r í m ặ t b ằ n g bến C on tain er 96 7.5 P h ư ơ n g th ứ c bốc x ế p th eo phương ngang. 98 CHƯƠNG V III: CẢNG HÀNG RỜI 8.1 K h ái niệm ch u n g. 101 8.2 T à u c h ở h à n g rờ i. 102 8.3 Phương th ứ c b ốc x ế p , v ậ n ch u y ển v à b ảo q u ả n h à n g rờ i 102 8.3.1 Lương thực. 102 8.3.2 T h an q u ặn g 103 8.3.3 M u ối 103 8.3.4 H àng n h iều bụi. 104 8.3.5 Vật liệu xây dựng 105 CHƯƠNG IX : CẲNG T R Ê N ĐƯỜNG T H Ủ Y NỘI ĐỊA 9.1 K h ái niệm ch u n g . 107 9.2 T à u th u y ề n tr ê n đư ơng th ủ y nội d ịa. 107 9 .3 L o ạ i h ìn h b ến c ả n g tr ê n dường th ủ y nội đ ịa. 110 9.4 9.3.1 C án g sôn g hở. 110 9 .3 .2 C ản g sôn g kín. 111 9.3.3 C ản g trên kcn h và trên sông. 112 C ô n g trìn h b ến cù n g tra n g th iế t bị củ a c á c c ả n g tr ê n đ ư ơn g thủy nội địa 114 9.4.1 B ến h à n g h ó a 115 9.4.2 B ến h à n h k h á ch . 116 9.4.3 B ến cả n g biển ch o tàu p h a sôn g biển T àu L a sh . 117 CHƯƠNG X: CÔNG TRÌN H B Ê N PHAO VÀ B Ế N PH À 10.1 B ế n p h ao v à phư ơng p h áp th iế t k ế. 119 10.1.1 K h á i n iệm chung. 119 CẢNG CHUYỀN DỰNG 9 10.1.2 T ải trọng và lực tác dụng lên phao. 120 10.1.3 Ổn định của phao. 131 10.1.3.1 On định ngang và ổn định dọc của phao. 131 10.1.3.2 On định của phao khi tải trọng đặt lệch tâm. 133 10.1.3.3 On định của phao khi có tải trọng di động. 134 10.1.3.4 Ổn định của phao khi có đặt cần trục. 135 10.1.4 T ín h toán cường độ của phao. 136 10.1.5 T ín h toán ổn định của rùa. 149 10.2 B ế n p h à v à phương pháp th iế t k ế . 140 10.2.1 P hân loại bến p hà. 140 10.2.2 P hân cấp bến phà. 141 10.2.3 Vị. trí bến p hà. 141 10.2.4 X ác định s ố đầu bến p h à 142 10.2.5 Các thông s ố thiết kế. 143 10.2.6 Bô' trí bìn h đ ồ bến phà. 144 10.2.7 M ặt cắt dọc bến phà. 146 10.2.8 K ết cấu bến p h à. 146 CHƯƠNG XI: CÔNG TRÌNH BEN cột trụ 11.1 K h á i n iệm chu ng. 149 11.2 K ế t cấ u b ế n c ộ t trụ 151 11.2.1 Cột trụ bằn g thép. 151 11.2.2 Cột trụ bàn g bê tông cốt thép. 156 11.2.3 Cột trụ bằn g gỗ. 157 11.3 T ín h to á n độ b ề n c ộ t trụ . 158 11.3.1 T ính toán uốn của cột trụ. 158 11.3.2 T ín h toán xoắn trong cột trụ. 161 11.3.3 T ính toán cột trụ là cọc ống đường kính lớn.(hay trụ ống). 164 T À I L IỆ U THAM KHẢO 169 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 ĐỊNH NGHĨA, PHÂN LOẠI CẢNG CHUYÊN DỤNG Cảng chuyên dụng là cảng chuyên phục vụ cho việc bốc xếp một loại hàng hay một vài loại hàng có tính chất gần giống nhau, có khối lượng lớn như: cảng-than, cảng quặng, cảng xi măng, cảng gỗ, cảng ngũ cốc, cảng rau quả, cổng dầu và sản phẩm dầu v.v. Cảng chuyên dụng có thể xây độc lập khi lượng hàng lớn hay chỉ là một vài bến chuyên dụng trong cảng tổng hợp khi lượng hàng không lớn lắm. Cảng chuyên dụng còn mang tính chất của những cảng phục vụ cho một số mục tiêu nhất định, có mang những nét đặc thù riêng như cảng vui chơi thể thao, cảng du lịch, hay phục vụ cho các hoạt động sản xuât như cảng cá, cảng nhà máy xí nghiệp, cảng dịch vụ dầu khí. Nhu cầu xây dựng cảng chuyên dụng trên thê giới ngày càng tăng. Các tổ hợp bốc xếp chuyên dụng được hình thành ngày càng nhiều. Sự tăng nhanh kích thước tàu bè dẫn đến việc cần thiết phải cải tạo, hiện đại hóa các cảng đã xây dựng dồng thời xây dựng thêm các cảng mới với tổ hợp bốc xếp chuyên dụng có các thiết bị bốc xếp năng suât cao và theo công nghệ nhát định. Hiện đã xuâ't hiện các tổ hợp chuyên dụng hóa bốc xếp hàng kiện, hàng rời đổ đống, hàng lỏng, phục vụ các tàu Lash, tàu Ro-ro, tàu phà, tàu khách v.v. So vái các bến truyền thống với sơ đồ cơ giới hóa bốc xếp bằng cần trục thì tổ hợp bốc xếp có thiết bị chuyên dụng có năng suâ't bốc xếp cao hơn nhiều, mặc dầu giá tiền thiết bị và đât đai có cao, nhưng chi phí đầu tư dơn vị vẫn tương đôi thấp. Trong những năm gần đây có xu hướng tạo ra các tổ hợp chuyên dụng bốc xếp năng suất cao, có nhiều mục tiêu, nguyên nhân là các tổ hợp bốc xếp chuyên dụng chỉ bảo* đảm sử dụng có hiệu quả khi có tồn tại luồng hàng cùng loại cố định và dủ lớn, mà trong nhiều trường hợp, điều đó không bảo đảm. Ở các nước phát triển xây dựng nhiều bến Container nhưng nhiều khi tàu quay về với hàng không phải Container hay ở một số cảng có tổ hợp chỉ làm nhiệm vụ lên hàng hay xuống hàng do đó cần trang bị thiết bị thứ 2 cho trường hợp thứ nhất và thiết bị đảo chiều cho trường hợp thứ 2. Từ đó, thấy rằng cần thiết lập các tổ hợp chuyên dụng hóa bốc xếp nhiều mục tiêu như tổ hợp lớn nhất được thiết lập ở cảng Rotterdam (Hà Lan). Việc thiết lập các tổ hợp bốc xếp chuyên dụng năng suất cao là hướng phát triển cơ bản về cơ sở kỹ thuật hạ tầng của cảng. 12__________________________________________ _______________________________ CẢNG CHUYỀN DỤNG 1.2 CÁ C ĐẶC ĐIỂM CHỦ YẾU CỦA CÀNG CHUYÊN DỤNG v ề nhiều mặt, cảng chuyên dụng không khác với các cảng thông dụng khác. Sự khác biệt chủ yếu thể hiện ở th iết bị và dây chuyền công nghệ bốc xếp và việc sử dụng ngày càng nhiều các tàu lớn và các tàu chuyên dụng ở các cảng chuyên dụng, nhưng cũng từ đó dẫn đến một số khác biệt về các phương diện khác. Sau dây là một số đặc điểm của cảng chuyên dụng: 1.2.1 v ầ PHƯƠNG DIỆN B ố c X ẾP Cảng chuyên dụng thực hiện chuyên môn hóa bốc xếp với các thiết bị bốc xếp và hút rót chuyên dụng có năng suâ't cao, theo phương thức nhát định, có tính đặc thù riêng (như chủ yếu phục vụ cho xuât hay nhập) và phục vụ cho các tàu chuyên dụng như tàu Container, tàu lash, tàu ro-ro, phà v.v. Chẳng hạn về thiết bị ở cảng dầu, hệ thông hút rót là máy bơm, hệ thông óng dẫn và bồn chứa, ở cảng ngũ cốc có hệ thống xi lô máy hút, ở cảng Container có hệ thông cần trục nặng, cầu dẫn, cầu nối để xe chở Container lên xuông tàu theo phương ngang dễ dàng... 1.2.2 V Ề PHƯƠNG DIỆN K ẾT CẤU Tùy theo loại tàu, độ sâu tại bến, th iết bị bốc xếp và vận chuyển trên bến mà cảng chuyên dụng có những yêu cầu riêng về k ế t cấu. Cảng chuyên dụng có loại xây ở vùng có độ sâu không lớn, và tải trọng đứng tác dụng lên bến cũng không lớn như cảng cá, cảng khách, cảng dầu v.v. Tuy nhiên theo xu th ế chung, do tả i trọng và kích thưức của tàu chuyên dụng ngày càng tăng cũng như việc ứng dụng các kỹ thuật mới trong bốc xếp, nên các cảng chuyên dụng cần được xây mới ở vùng nước sâu, với độ sâu tại bến có th ể từ 15m đến 25m hay hơn. Do đó tả i trọng tác dụng lên bến đều tăng từ tải trọng ngang do lực neo cập va của tàu đến tải trọng đứng do trọng lượng th iết bị bốc xếp vận chuyển và trọng lượng hàng hóa trên bến và từ đó trong hàng loạt các trường hợp phải sử dụng kết câu mới khi xây dựng các cảng chuyên dụng. Có th ể nêu ra một số dạng k ết câu mối được sử dụng trong các cảng chuyên dụng như sau: • Sử dụng rộng rãi các trụ neo và trụ cập có kết câu khác nhau, có thiết bị đệm tàu có khả năng làm tiêu tán năng lượng rấ t cao và cả việc sử dụng th iết bị neo và giảm tải có kết câu thường hay đặc b iệt trong dạng cọc xiên và bản neo nằm ngang ở nhiều tầng v.v. nhằm làm giảm mức độ nặng nề của kết cấu đặc b iệt là k ết cấu bến trên móng cọc. • Có kết cấu thích hợp với hình dạng bề ngoài của tàu chuyên dụng và công nghệ bốc xếp hàng theo phương ngang, th í dụ đôi với bến phà biển cần có cầu tàu đặc b iệt có độ nghiêng thay đổi và có hình dạng đặc biệt trên mặt bằng dạng lòng máng để phà đi vào và đỗ tránh được các dịch chuyển ngang. CẢNG CHUYÊN DỤNG • 13 Bến Container cần có kết câu thích hợp cho tàu chở Container là loại tàu mà chiều dài đoạn thẳng thành tàu bé so với các tàu chở hàng kiện thông thường, thí dụ ở tàu Container dài 300m thì chiều dài đoạn thẳng thành tàu (nơi cần đặt thiết bị đệm) chỉ khoảng 60m, nên đệm tàu không cần nhiều nhưng cần có kết cấu dặc biệt để có thể tiêu tán năng lượng rát lớn của lực va cập tàu. Ớ bến Container, chiều dày mặt bến bằng bê tông cốt thép cũng cần phải lớn và chắc chắn, có khi dày đến 60cm để có thể chịu được tải trọng của Container và thiết bị vận chuyển rất nặng. Một máy bốc xếp Container hiện đại có sức cẩu lớn khoảng 30 đến 50 tấn, có thể một lúc bốc 2 Container đầy hàng. Ap lực chân của máy bốc xếp Container sẽ râ't lớn, có thể từ 5000kH (tức 500 tấn) đến gần 7000kH cho chân trước và 4500kH đến 4000kH cho chân sau so với 1200kH cho chân trước ở các cần trục thông thường. Tải trọng phân bô ở bến Container cũng lớn, khoảng 50kP và ở bến quặng đôi khi đến 400kP(tức 40 tấn/m2). Việc tăng độ sâu tại bến để phục vụ cho tàu lớn sẽ kéo theo việc tăng tải trọng lên bến, nên một số kết cấu bến truyền thống trước đây sẽ không thích hợp cho bến chuyên dụng. Các loại cọc ông thép và bê tông cốt thép đường kính vừa, đến khoảng 3,Om và đường kính lán, bến thùng chìm, bến tường cừ hay trong tổ hợp với bến đài cọc dược dùng rộng rãi.Trong những năm gần đây, ở các độ sâu đến 20 -T- 30m thường dùng các kết cấu dạng thanh dàn trên cọc ống thép đường kính 1,0 Ỷ l,5m và đôi khi 2,0 -ỉ- 3,Om. CHƯƠNG II CẢNG CÁ 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG Hải sản nói chung và cá nói riêng là nguồn thực phẩm quan trọng có chứa nhiều protein. Nhu cầu tiêu thụ cá ngày càng nhiều. Nghề cá trên th ế giới và ở nước ta do đó ngày càng phát triển và nhu cầu xây dựng cảng cá ngày càng lớn. Cảng cá mang tính chất một cảng chuyên dụng, và có thể mở rộng đế trở thành một trung tâm nghề cá hay một trung tâm kinh tế biển, ở đó có các hoạt động bô'c dỡ, xử lý, chế biến mua bán thủy hải sản, cung cấp hậu cần (lương thực thực phẩm, lưới ngư cụ, nhiên liệu, đá ướp cá v.v.) cho tàu cá nhằm phục vụ công tác đánh bắt trên biển, đồng thời thực hiện nhiệm vụ bảo quản vận chuyển cá và tiến hành cả việc sửa chữa và đóng mới tàu thuyền cùng nhiều dịch vụ khác. Cảng cá không khác các cảng khác về mặt kết câu, nhưng có sự khác nhau nhất định về trang thiết bị, dây chuyền công nghệ bôc xếp, bô trí tống m ặt bằng. Ớ cảng cá, cần lưu ý việc xử lý môi trường, tránh ô nhiễm nguồn nước và không khí do sự hôi tanh và châ't thải từ việc xử lý cá gây ra, nên cần có hệ thống dẫn nước bẩn đến nơi quy định và được xử lý trước khi thải ra sông biển. Hoạt động đánh bắt hải sản phụ thuộc nhiều vào khả năng đánh bắt và sự phong phú của ngư trường và nhât là sự ảnh hưởng của thời tiết. Hoạt động đánh bắt do đó đạt đỉnh cao hay thấp thể hiện ở sự có m ặt của đại da s ố đoàn tàu cá trên biển hay hầu như toàn bộ đội tàu cá nằm tại cảng. Cần phần biệt hoạt động của cảng cá và cảng thương mại và cần tận lượng bố trí cảng cá ở xa cảng thương mại. Hai loại cảng này có chỉ tiêu thiết kế hoàn toàn khác nhau. Hơn nữa, mùi của cảng cá thường không thể chấp nhận ở cảng thương mại và sản phẩm cá có thể bị hư hỏng bởi bụi kim loại ở cảng thương mại. Thứ nữa là hình thức bốc xếp, thiết bị sử dụng khác nhau và tâm lý của người điều khiển tàu và điều hành bến lại khác nhau sẽ cảm thấy không dễ chịu khi hoạt động cùng một chỗ. 2.2 PHÂN LOẠI CẲNG CÁ Cảng cá có thể phân loại theo mục tiêu phục vụ như sau: 2.2.1 CÀNG CÁ ĐƠN GIÀN Cảng loại này phục vụ cho ngư dân tại một địa phương nào đó, chủ yếu đánh bắt ở ngư trường gần. Thực ra cảng loại này chỉ là một chỗ đậu đơn giản để núp gió và bốc dỡ hải sản đánh bắt, không có th iết bị gì đáng kể. 16______________________________________________________________CẢNG CH U YÊN DỤNG Cảng có thể được bố trí trong vịnh, cửa sông, cửa biển để được bảo vệ tốt hơn. Để bảo đảm đạt hiệu quả tôt, bến cần có mái dốc hay bến đậu nhỏ cùng th iết bị bốc dỡ, vận chuyển cá đơn giản. Khi có thêm một sô' dịch vụ và th iết bị duy tu sửa chữa sẽ làm tăng giá trị của cảng. 2.2.2 CẢNG CÁ VEN BỜ Đó là căn cứ cho các tàu cá 'nhỏ ven bờ, có chiều dài đến 20m. Ngư trường có thể ở xa, cần các chuyến đi biển trong vài ngày. Tàu cũng được lắp đặt thêm các trang thiết bị phức tạp hơn so với các loại thuyền đánh cá nhỏ được nêu ở mục 2.2.1. Do đó, công tác bảo vệ cần được tăng cường thêm và một sô dịch vụ cùng cơ sở hạ tầng liên quan cần nhiều hơn. 2.2.3 CẢNG CÁ BIỂN GÂN Cảng cá loại này thường cũng cần các nhu cầu như đôi với cảng cá ven bờ nhưng với các tàu lớn từ 25m đến 40m. Ngư trường có thể ở cách xa hàng trăm dặm, yêu cầu đoàn tàu phải đi đánh b ắt kéo dài từ vài ngày đến vài tuần. Tàu cá có th ể được trang bị thêm một số th iết bị phục vụ cho việc chặt đầu, mổ ruột, ướp đá trong thùng hay container, và cũng có thể cả th iết bị đông lạnh và các thiết bị cơ khí điện tử thuộc dạng đồ nghề khác. Cảng cá do đó cần bảo đảm cung câp, sửa chữa các loại th iết bị này. 2.2.4 CẢNG CÁ BIỂN XA Cảng cá loại này được dùng như một căn cứ phục vụ cho các tàu cá lớn. Các tàu này được trang bị để phục vụ cho các chuyến đi đánh b ắ t dài ngày ở biển khơi, biển xa. K hi đánh bắt ở biển xa, chúng có th ể ghé lại cảng để bốc dỡ hải sản đánh bắt và lấy các thứ cần th iết cho chuyến đi biển tiếp.Các dịch vụ này cũng có th ể tiến hành tạ i các căn cứ ngoài biển hay thậm chí có thể thực hiện qua chuyển tải để có thể duy trì thời gian dài hơn tại ngư trường. Việc xử lý cá lúc này được thực hiện ngay trên tàu như làm đông lạnh, đóng hộp V . V . . Cảng cần được trang bị đầy đủ dể điều hành và duy trì các dịch vụ này của tàu đi biển xa với lượng cá được xử lý lớn. 2.3 CHỌN VỊ TRÍ CẢNG CÁ Việc xây dựng cảng cá, nếu có thể, nến xây dựng ở nơi có điều kiện tự nhiên tốt, nhưng may mắn là ngư dân thường cư ngụ và lập nghiệp nghề cá ở gần ngư trưởng, nơi có thể đậu và hạ thủy tàu thuyền, nơi dược che chắn tự nhiên như vịnh, cửa sông v.v. ơ nơi dự định xây dựng cảng, công tác khảo sá t bao gồm khí tượng, thủy h ải văn, địa hình, dịa chát cần được tiến hành, c ầ n quy hoạch và dự tính mức dầu tư sơ bộ cần th iết để so sánh. Trong phân tích kinh tế, lượng hải sản dự kiến, thành phần đoàn tàu cá, khoảng cách đến ngư trường và đến chợ cá cần được xem xét đến và cả lực lượng nhân công cần thiết. CẢNG CHUYÊN DỤNG 17 Kỹ thuật nghề cá luôn thay đổi. Trong tương lai sẽ có tàu cá lớn hơn, do đó nên chọn vị trí cảng cá ở nơi có tính khả thi về kỹ thuật và kinh tế khi xét tăng độ sâu của bể cảng và luồng tàu vào cảng. 2.4 TÀU CÁ Tàu cá và phương pháp đánh bắt cùng thiết bị sử dụng phụ thuộc vào loại cá ỏ khơi (thường ở trên mặt, bơi nhanh) hay cá ở lộng tức ở gần bờ (thường ở gần đáy, bơi chậm) nhưng chủ yếu là phụ thuộc vào sự phổt triển của công nghiệp đánh bắt cá của mỗi quốic gia. Sô' lượng và đặc trưng của tàu thuyền là yếu tố cơ bản của việc xác định thiết bị cần thiết của cảng cá. Tàu cá ven bờ thường nhỏ, dài chừng 3m đến 5m, chạy bằng động cơ đặt ở trong hay ngoài thuyền, hoặc bằng buồm hay chèo và chủ yếu là bằng gỗ (hay bằng chất dẻo) còn tàu cá dài cỡ lõm đến 25m thì thường làm bằng thép. Dung tích khoang chứa của tàu loại này từ 0,5T đến 20T trong lúc tàu lớn hơn có thể đến 60T. Lượng cá đárih bắt dùng cho tiêu thụ trực tiếp thấp hơn so với lượng đánh bắt dùng để chế biến thực phẩm. Mớn nước của loại tàu nhỏ từ lm đến 2m trong lúc tàu lớn hơn có thể đến 3,5m. Mớn nước điển hình của tàu cá được cho ở hình 2.1. a) b) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 S ứ c chở (tấn) Hình 2.1 Mớn nước của tàu cá. a. mớn nước lớn nhất và mớn nước nhỏ nhất. b. mớn nước lớn nhất và mớn nước trung bình. Thời gian đi biển của tàu cá nhỏ đánh bắt ở biển gần là 1 đến 2 ngày, còn tàu lớn hơn có thể đến cả tuần nên cá được bảo quản bằng đá lạnh và muối. Lưới dùng đánh bắt cũng khác nhau như tàu nhỏ thường dùng lưới bén, còn tàu lán hơn có thể dùng lưới rê, lưới kéo v.v. Việc dùng đá ướp cá hay vô thùng trên biển là các biện pháp cần thiết lúc di đánh bắt ở biển xa. Các tàu cá cỡ lớn dài c8 30m đến 40m, mồn nước đến 4,5m có thể chở đến 500T cá và thời gian đi biển có thể trong 1 đến 2 tuần. Cá được ướp đá 18 ____________________________________________________________ CẢNG CHUYÊN DỤNG hay đông lạnh trên tàu. Một số xử lý sơ bộ như chặt đầu mổ bụng cũng tiến hành trên tàu. Các tàu lớn đánh bắt ở biển khơi có chiều dài cỡ 25 đến 80m có hầm chứa đến 3000T cá và đi biển xấp xỉ 1 tháng. Cá cũng được đông lạnh, ướp đá và thực hiện các xử lý sơ bộ trên tàu. Tàu chế biến có trọng tả i và mớn nước tương tự như tàu buôn loại nhỏ, thường mua thu gom cá của các tàu cá nhỏ. Nói chung các tàu này dùng th iết bị của cảng thương'm ại do đó việc đầu tư đầy đủ cho nó ở cảng cá về m ặt kinh tế là không cần thiết. Kích thước tàu cá, có quan hệ với thời tiết, trạng thái vùng biển, vật liệu xây dựng cùng truyền thống của địa phương. Hình 4.2 cho quan hệ gần đúng giữa chiều rộng B, chiều cao F chiều dài toàn bộ LOA của tàu. Đối với các tàu cho trong hình, chiều cao thường bằng nửa chiều rộng. Đôi với loại dài và nhọn thì chiều rộng giảm 10% và chiều cao giảm 20%. 4® 3 ‘_ c o 4® ^ o -ơ» “5 * ç C «o »o- /0) 4® ể ẵ 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Hình 2.2 Chiều rộng và chiều cao của tàu cá Hình 2.3 s ố m3 dung tích tàu và dung tích của hâm tàu cá. Trọng tải tàu thường có sự xác định khác nhau ở các nước. Trọng tải thô tííường dùng để phân loại tàu cá vì mục đích quản lý hành chánh; 2,83m 3 được coi như là 1 tấn thô. Phương pháp xác định tân thô thường dựa trên * sô' m3 của dung tích tàu, tức tích của chiều dài, chiều rộng và chiều cao, có đưa vào nhóm hệ số c để xét tính chát nhọn thon của tàu . Nhóm hệ số này biến đổi từ 0,5 đến 0,65 cho tàu nhỏ khi sô m3 của tàu này phụ thuộc chủ yếu vào chiều dài toàn bộ. Trọng tải thô do đó nằm trong khoảng từ 0,18 đến 0,23 số m^dung tích tàu và công thức tính toán gần đúng như sau: GT = 0,2 . LOA .B .F (2.1) Hình 2.3 cho trị số trung bình của sức chứa của hầm tàu đối với tàu lưới rà, lưới kéo. Dung tích hầm tàu cũng thay đổi lớn tùy theo loại tàu nên chỉ lây trung bình của các trị số cực đại và cực tiểu. CẢNG CHUYÊN DỤNG____________________________________________________________19 Sau đây là một' vài sô liệu tham khảo về các đại lượng đặc trung của tàu cá (bảng 2.1) Bảng 2.1 Các đại lượng đặc trưng của tàu cá. Loại B L T F D G t V X H tàu Sóng Ghi gió chú 400cv 32,50 7,00 2,85 3,70 286 70 20 10,5 <200 60+100 6+7 200cv 24,00 5,60 2,00 2,70 105 25 10+14 8,5 <100 60+100 6+7 135+ 22,30 5,29 1,60 2,20 83,6 15+18 10 8,0 100 6 90cv 16,76 4,20 1,76 2,20 10 8 7,5 50 6 >45cv 19,00 4,60 1,40 1,90 12 8+10 7,5 20+44cv 15,30 3,80 1,06 1,36 6 7 7,5 Z20cv 14,00 3,70 0,66 1,00 4,29 7 140cv G hi ch ú : L - chiều dài tàu (m); B - chiều rộng tàu (m); T - mớn nước (m); F - chiều cao thành tàu (m); D - lượng dãn nước của tàu (T - tấn); G trọng tải tàu (T); t - thời gian tàu hoạt động trên biển (giờ); V - tốc độ tàu (hải lý/giờ); H - độ sâu (m); sóng gió (cấp); X - phạm vi hoạt động (hải lý). 2.5 QUY HOẠCH CÀNG CÁ 2.5.1 LUỒNG TÀU VÀO CẢNG 2.5.1.1 Chiều rộng Luồng tàu vào cảng có chiều rộng phù hợp với s ố làn tàu chạy. Hình 2.4 cho ý tưởng về chiều rộng cần thiết. Điều kiện vào cảng cần được xét đến tác dụng của sóng, gió, dòng chảy và mép công trình cứng như đê chắn sóng. Chiều rộng luồng tàu cũng chịu ảnh hưởng bởi mức khó dễ và tính chính xác mà người lái tàu có thể xác định vị trí tàu của mình đối với tim luồng và chiều rộng luồng cũng chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố như di chuyển ngang của phao luồng do thủy triều và dòng chảy gây ra. Chiều rộng tối thiểu của luồng có thể từ 30 đến 40m cho tàu nhỏ trong điều kiện chạy tàu thuận lợi song chiều rộng này thường thay đổi từ 90 đến 120m. Đối với đoạn ngoài biển của luồng vái 2 làn tàu, theo kinh nghiệm, chiều rộng tối thiểu lấy khoảng 10 lần chiều rộng tàu lớn nhất. Đối với đoạn trong cửa sông của luồng lấy bằng 8 lần chiều rộng của tàu lớn nhất. • CẢNG CHUYÊN DỤNG 20 Chiều rộng luồng tàu có thể xác định theo công thức sau: B| = 2B m + Bt + 2B(jp + AB (m) (2.2) Trong đó: Bi - chiều rộng đáy luồng. Bhđ- chiều rộng dải hoạt động của tàu, được tính dựa vào góc lệch của tàu do dòng chảy oq và góc lệch của tàu do gió oc2 (xem quy trình th iết kê kênh biển). Bt B dp chiều rộng lớn nhât của tàu. (B t = Btm ax.) - chiều rộng dự phòng (B d p = 0 ,5 B t ) . AB - dự phòng chiều rộng do sa bồi m ái kênh. 2.5.1.2 Chiều sâu: Chiều sâu tôi thiểu của luồng được xác định dựa theo các yếu tố sau: - Mớn nước của tàu lớn nhất. - Dao động của tàu do sóng. - Thay đổi mực nước do triều và gió. - Độ chìm của tàu do đặt lệch tải. - Khoảng hở tối thiểu giữa luờn tàu (sông tàu) và đáy biển (sông). - Địa hình đáy luồng. - Đặc trưng của vật liệu cấu tạo đáy luồng (vằ cả m ái luồng). Chiều sâu chạy tàu có thể tính toán theo công thức sau: Hct = T + Zo + Zi + z2+ z3 (m). (2.3) Trong đó: Hct - chiều sâu chạy tàu.(m) T - mớn nước của tàu tính toán.(m) Z0- độ sâu dự phòng do tàu nghiêng vì chất tả i không đều. (m) (Zo = 0 ,5 B t . sin a0 - Zi) CẢNG CHUYÊN DỰNG____________________________________________________________ 21_ Trong đó: a 0 - góc nghiêng của lườn tàu, có thể lấy bằng 4° +5° (Zo ^0,5Zị). Z] - độ sâu dự phòng bé nhất để lái được tàu (m), (lấy phụ thuộc vào châ't câu tạo đáy bùn 0,04T, bùn cát 0,05T, sét cát 0,06T; Đất cứng như đá 0,07T). Z2 - chiều sâu dự phòng do sóng lấy phụ thuộc chiều dài tàu và chiều cao sóng (theo tiêu chuẩn ngành 22 TCN 207-92) z3 - chiều sâu dự phòng do tàu tăng tốc dộ (m), lấy theo vận tốc tàu (xem tiêu chuẩn ngành 22 TCN 207 - 92). Chiều sâu luồng tàu thiết kê được xác định như sau: Ho = Hct + z 4 (m). (2.4) Trong đó: z4- dộ sâu dự trữ bồi lại giữa 2 lần nạo vét, có thể xác định theo công thức sau: z„4 = H0 0 - H* ct = ct ---- ìp— ỵ -1 Trong đó: p= (vái n - hệ số 0,5 cho bùn; 0,4 cho cát bùn; 0,3 cho cát), VHo hs - chiều cao sóng, t - thời gian giữa 2 lần nạo vét (năm). Cao trình đáy luồng được xác định theo mực nước tính toán (MNTT) hay mực nước thấp thiết kế (MNTTK), được xác định dựa theo tần suât bảo đảm của mực nước, ứng với trị số H.50% - Hmin. (tìr,Q% - mực nước có tần suât 50%, H min - mực nước thấp nhâ't, là mực nước năm thâ'p nhát ứng với tần suât bảo đảm 4%.). 2.5.2 B Ể CẢNG VÀ VŨNG Bốc XẾP 2.5.2.1 Chiều rộng bể cảng B ễ cảng cần đủ rộng, tạo diều kiện cho việc đi lại và quay trở của tàu lớn nhâ't trong lúc các tàu khác đậu tại bến. Điều đó có nghĩa là khi tàu lớn nhất có chiều dài 30m thì chiều rộng bể cảng cần lây xâp xỉ 160m đến 170m tức bằng 5L đến 6L (L - chiều dài tàu). Nói chung, bể cảng cần bảo đảm việc bốc xếp, neo đậu, đi lại, quay trở của tàu thuyền. - 2.5.2.2 Mức độ cho phép của sóng tại vũng bốc xếp: . Mức độ cho phép của sóng tại vũng bốc xếp được thể hiện qua chiều cao và chu kỳ cho phép của sóng trong trường hợp tàu cập song song hay thẳng góc vởi hướng truyền sóng. Tàu nhỏ có thể bốc xếp khi sóng có chu kỳ khoảng 6s, với chiều cao sóng lớn hs đến 0,3m khi tàu đậu thẳng góc với đường đầu sóng tức song song với hướng truyền sóng, và với hs khoảng 22 ________________________________________________________CẢNG CH U YÊN DỤNG 0,15m khi tàu đậu song song với đường đầu sóng tức thẳng góc với hướng truyền sóng. Tàu lớn hơn có thể bô'c xếp vái chiều cao sóng hs=0,5m và hs=0,25m tùy theo hướng truyền sóng như vừa nêu ở trên. Chiều cao sóng cho phép được chấp nhận cho quá trình bốc xếp bình thường với cần trục nhỏ trên bờ hay dưới tàu và không cho phép khi sử dụng các th iết bị bốc xếp đặc biệt khác. 2.5.2.3 B ố trí vũng bốc xếp: Vũng bốc xếp có thể bô' trí: - Song song với tuyến bến.(hình 2.5) Hlnh 2.5 Tàu đậu song song với tuyến bến. Cách bô' trí này có lợi cho bốc xếp do cá có thể chuyển trực tiếp từ tàu lên bến, do đó tô'c độ bốc xếp cao nhưng chiều dài bến cần lớn. Dọc theo tuyến bến, các dịch vụ cung cấp nhiên liệu, nước, đá v.v. có th ể tiến hành trên một phần chiều dài của bến. Đối với tàu cá lớn hơn, thường chỉ dừng lại bến thời gian ngắn để bốc xếp, lấy nhiên liệu, thay đổi thủy thủ nên các dịch vụ có thể tiến hành trên suốt chiều dài bến. X iên với tuyến bến và dọc bến hình răng cưa (hình 2.6) Cách bố trí này sẽ rút ngắn chiều dài tuyến bến, có th ể có lợi khi kích thước tàu ít thay dổi trong trường hợp dường bến có dạng hình răng cưa. a/ b/ Hlnh 2.6: Tàu đậu xiên với tuyến bến và theo hình răng cưa a.xiên với tuyến bến. b. theo hình rãng cưa. - Thẳng góc vái tuyến bến. (hình 2.7). CẢNG CHUYÊN DỤNG 23 Theo cách bô trí này, tàu có thể đậu ghê mũi hay lái vào bến, chiều dài bến sẽ được rút ngắn đáng kể, song trong cách bố trí này, có sự hạn chê về khả năng bốc xếp thủ công. - Dọc theo chiều dài cầu nhô nằm thẳng góc với tuyến bến. (hình 2.8) 0.4 LOA Hình 2.7. Tàu dậu thẳng góc với tuyến bến. Hình 2.8. Tàu dậu song song với cầu nhô thẳng góc với tuyến bến. Đây là một dạng tương tự với cách bô trí thẳng góc với tuyến bến nhưng yêu cầu có thiết bị vận chuyển từ điểm bốc xếp đến khu kho đế không hạn chế khả năng bốc xếp. Một lợi thế của cách bố trí này là có thể lợi dụng cả hai phía của cầu nhô để làm vũng bốc xếp. 2.5.3 BẾN CẬP TÀU 2.5.3.1 Chiều dài bến Các yếu tô ảnh hưởng đến chiều dài bến bôc xếp là: - Sô' lượng tàu thuyền cập bến. - Cách bô trí vũng bốc xếp. - Thời gian tàu đậu tại bến dể bốc xếp trong mối liên quan với thời gian tàu chờ và thời gian trên biển (chu kỳ đánh bắt). - Ảnh hưởng của mùa cá và thời kỳ đỉnh cao đánh bắt (thường tàu cá hoạt động từ 150 đến 240 ngày mỗi năm). Ớ nước ta, mùa đánh bắt chủ yếu là mùa gió nam (gió mùa đông nam) từ tháng 5 đến tháng 11, trong khoảng 6 đến 7 tháng, chiếm khoảng 70 -ỉ- 80% lượng cá đánh bắt cả năm. - Có tàu vãng lai sử dụng cảng. - Có sự tập trung của tàu thuyền trong cảng. Các tính toán xét đầy đủ các tình khăn, tuy nhiên có thể sử dụng không đều để xét tính chất ngẫu sô' liệu thông kê đầy đủ hoặc khi thì chiều dài bến có thể xác định logic. huống cùng các yêu tố ảnh hưởng sẽ khó trị số trung bình và đưa vào các hệ số nhiên của các đại lượng khác nhau. Khi xác định được phân bô' mật độ xác suất một cách hợp lý nhờ mô hình mô phỏng 24 ____________________________________________________________ CẢNG CHUYÊN DỤNG Chiều dài tuyến bến có thể xác định dựa trên số lượng bến, cách thức cập tàu, khoảng cách an toàn giữa các tàu. K hi tàu cập một dãy song song với bến thì chiều dài bến được xác định như sau: I . ni) = I (L b i (L ti . ni) + (Sni + 1) . ALt. (2.5) Trong đó: Lbi - chiều dài cho 1 bến của loại tàu thứ i . L ti - chiều dài loại tàu thứ i ( i= l,2 ,3 ....). ni - sô' bến ứng với loại tàu thứ i. ALt - khoảng cách an toàn giữa các .tàu , có thể lấy từ 2 đến 3m. S ố lượng bến chung sau: Nb có thể xác định ứhg với từng loại tàu theo công thức Nb = ập« (2.6) Trong đó: Q - lượng hải sản theo chủng loại tàu tính toán (tính theo cv). (tấn/tháng). p - năng lực thông qua của bến trong tháng (tấn/tháng hay T/tháng). P = (30.P„g . K , . K 2) (2.7) K kd K] - hệ sô' bến bận, có thể lấy Ki = 0,85. K2 - hệ số xét ảnh hưởng của thời tiết, có thể lấy K 2 = 0,85. Kfcd - hệ sô' tàu đến bến không đều, có thể lấy Kkd = 2,0. p ng = D) (Tbx + Tb) (T/ ngày đêm ). (2.8) nc - sô' ca làm việc trong ngày, a - hệ sô' chở đầy khoang, có thể lây oc = 0,7. D - trọng tải của tàu tính toán. Tb Tbx - thời gian bến bận làm thao tác phụ, có th ể lấy T b = 0,5 (giờ) - thời gian bến bận bốc xếp cho 1 tàu. Tbx = — (giờ). (2.9) Po - năng suất bô'c xếp của một tàu cá. (T/giờ/tàu). p,=-(n.P k.K i.K a) 8 (2.10) n - số tuyến bốc xếp, xác định tùy theo loại tàu, có th ể lấy n = 1 cho các tàu dưới 45cv, n = 2 cho các tàu lớn đến 90cv, n = 3 cho các tàu lớn đến 200cv, n =4 cho các tàu lớn đến 400cv. Pk - nâng suâ't của một tuyến bô'c xếp ( T/ ca ). K| - hệ số không liên tục trong bốc xếp, có th ể lấy Kj = 0,9.