Cảng và vận tải biể

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI CẢNG VÀ VẬN TẢI BIỂN (Bản thảo lần 1) Hà Nội – 2010 Mục lục Chương Giới thiệu chung cảng biển 1.1 Khái niệm cảng biển 1.2 Hệ thống cảng biển Việt Nam 1.3.Mạng lưới đường thuỷ nội địa Việt Nam 19 Chương Vận tải thủy 23 2.1 Giới thiệu 23 2.2 Phân loại tàu biển 25 2.3 Các thông số 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 - 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 lê - Bulbous bow 31 2.3.12 Chân vịt 31 2.3.13 Các thông tin khác 31 2.3 Vận tải thủy 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 - 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 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 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 Cảng hoạt động cảng 49 3.1 Giới thiệu 49 3.2 Thành phần cảng 49 3.3 Chuỗi vận chuyển 52 3.4 Tổ chức cảng biển 53 3.5 Tài liệu tham khảo 54 Chương 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 tàu thuyền 60 4.4.2 Yêu cầu chức 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 sử dụng để đánh giá 68 4.4.6 Bố trí tối ưu 70 4.4.7 Đánh giá hiệu kinh tế hiệu tài 71 4.5 Tài liệu tham khảo 74 Chương Quy hoạch thiết kế khu nước 75 5.1 Giới thiệu chung 75 5.2 Sự quay trở tàu yếu tố động lực học 76 5.2.1 Nguyên tắc quay trở tàu 76 5.2.2 Các yếu tố động học 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 tuyến luồng 91 5.3.2 Chiều sâu luồng tàu 92 5.3.3 Chiều rộng 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 cảng 113 5.5 Cảng 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 cảng 119 5.6 Các yếu tố hình thái học 121 5.6.1 Vận chuyển bùn cát ven bờ 121 5.6.2 Sự bồi lắng bên kênh dẫn 122 5.6.3 Sự bồi lắng bên cảng 131 5.6.4 Vấn đề nạo vét 131 5.6.4.1 Số liệu điều tra 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 môi trường 136 5.7.1 Tác động hoạt động nạo vét đến môi trường 138 8.3 Nạo vét chất ô nhiễm việc xả thải 139 8.4 Các loại hàng hóa nguy hiểm biện pháp phòng ngừa 145 5.8 Tài liệu tham khảo 149 Chương Kế hoạch 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 hay bố trí tối ưu 161 6.6 Kích thước bến 163 Chương Cảng container 165 7.1 Giới thiệu 165 7.2 Vận chuyển container hoạt động cảng container 166 7.2.1 Loại kích cỡ container - Container types and sizes 166 7.2.2 Các quy trình bến cảng - The terminals processes 167 7.3 Bố trí cảng 172 7.3.1 Chiều dài bến tổng số cần trục 173 7.3.2 Khu vực che chắn 176 7.3.3 Kho bãi 177 7.3.4 Khu vực vận chuyển container khu vực làm việc 180 7.4 Tài liệu tham khảo 181 Chương Bến cho tàu tổng hợp tàu đa chức 182 8.1 Giới thiệu 182 8.2 Tàu tổng hợp tàu container 182 8.2.1 Các loại tàu tổng hợp 182 8.2.2 Các hoạt động bến 183 8.3 Số điểm neo đậu tàu chiều dài cầu cảng 185 8.4 Diện tích kho bãi bố trí chung 187 8.5 Cảng cho tàu đa chức 188 8.6 Tài liệu tham khảo 189 Chương Bến dành cho tàu Ro/Ro phà 190 9.1 Giới thiệu 190 9.2 Bố trí bến dành cho tàu Ro/Ro 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 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 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 10.6 Cầu tàu cọc neo 207 10.6.1 Cầu tàu hình chữ L chữ T 207 10.6.2 Trụ cầu cảng 210 10.6.3 Cầu tiếp cận 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 cầu cảng LPG/LNG 217 10.7 Khu vực kho bãi 218 10.8 Bến container khơi 218 10.8.1 SBM 218 10.8.2 Các bến cố định khơi 220 10.9 Sách tham khảo 223 Chương 11 Cảng cho tàu chở hàng hóa khơ, rời 224 11.1 Giới thiệu 224 11.2 Hàng hóa khơ, 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 bến kho hàng 241 11.6.1 Hệ thống vận chuyển 241 11.6.2 Xếp đống, nhập kho lấy hàng 243 11.6.3 Pha trộn, chế biến, cân đo 246 11.7 Các cân nhắc khí hậu 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 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 cầu tàu 257 12.5.2.1 Chiều rộng bãi 257 12.5.2.2 Ảnh hưởng cho phép sóng cầu tàu 258 12.5.2.3 Thứ tự neo đậu 258 12.5.2.4 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 sửa chữa 262 12.5.2.8 Công tác bảo dưỡng sửa chữa 263 12.5.2.9 Nhà, xưởng trang thiết bị khác 264 12.6 Thiết bị bốc dỡ 267 12.7 Tổ chức quản lí cảng 268 12.8 Tham khảo 269 Chương 13 Bến du thuyền 271 13.1 Du thuyền thuyền buồm 271 13.2 Bố trí cảng 273 13.3 Khu nước khu neo thuyền 274 13.4 Cơng trình khu vực cảng 277 13.5 Tham khảo 278 Chương 14: Cảng bến tàu vận tải thủy nội địa 280 14.1 Vị trí sơ đồ 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 sơng kín 286 14.3.3 Cảng sơng kênh: Sơ đồ bố trí 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 sông với biến thiên lớn 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 xà lan bốc dỡ hàng 301 14.5 Tham khảo 302 Chương Giới thiệu chung cảng biển 1.1 Khái niệm cảng biển Cảng mối liên hệ quan trọng tồn chuỗi vận chuyển Nó xây dựng để phục vụ cho vận chuyển hàng hải kết hợp với hệ thống vận chuyển phương tiện khác Theo định nghĩa, cảng khu vực bao bọc tàu bè xếp/dỡ hàng hóa an tồn, nạp nhiên liệu sửa chữa Đó nơi mà hàng hóa tàu vận chuyển lưu giữ tạm thời bảo quản trước xếp lên tàu để tiếp tục vận chuyển đến nơi khác Thuật ngữ “cảng” sử dụng chung cho việc định nghĩa cho khu vực nước bảo vệ đủ cho loại tàu thuyền neo đậu an tồn, thuật ngữ “bến tàu” sử dụng để nơi tàu mà có thiết bị tiện dụng cho việc luân chuyển hàng hóa từ tàu đến đất liền ngược lại Một cảng phức hợp đại bao gồm nhiều yếu tố để đảm bảo cho an toàn hoạt động hiệu Các yếu tố điển hình luồng dẫn tàu vào, đê chắn sóng, bến tàu bên trong, khu vực neo đậu khơi, khu nước để đổi hướng, cổng vào, phương tiện luân chuyển hàng hóa, kho đặc biệt… ♦ Đặc tính chung cảng biển - Cảng biển thiết lập thành phần hệ thống vận tải đất nước quốc tế - Hoạt động kinh tế cảng hoạt động phức tạp liên hợp có quan hệ đến giai đoạn lại mắt xích vận tải - Cảng biển thực chức vận tải phục vụ hàng hóa (hành khách) với phương tiện vận tải biển - Cảng biển thực chức vận tải thương mại, công nghiệp xây dựng thành phố, địa phương ♦ Phân loại cảng biển Dựa vào tiêu chuẩn khác từ quan điểm thông thường dễ nhận thấy có cách phân loại cảng biển khác nhau: - Theo chức mà cảng biển thực hiện, cảng chia thành loại: cảng thương mại, quân đội hải quân, ngư cảng, cảng khách, cảng công nghiệp, cảng thể thao - Theo quan điểm khai thác chia cảng thành: cảng tổng hợp cảng chuyên dụng - Theo điều kiện tự nhiên: cảng tự nhiên cảng nhân tạo - Theo điều kiện hàng hải: cảng có chế độ thủy triều cảng khơng có chế độ thủy triều, cảng bị đóng băng khơng bị đóng băng - Theo quan điểm kỹ thuật xây dựng cảng: Cảng mở, cảng đóng, cảng có cầu dẫn cảng khơng có cầu dẫn - Theo quan điểm phạm vị quản lý cảng: Cảng quốc gia, cảng thành phố cảng tư nhân - Theo tiêu chuẩn quy mơ phục vụ tàu vào cảng chia thành: • Cảng quốc tế loại I, có khả tiếp nhận tàu có trọng tải từ 250.000 trở lên • Cảng quốc tế loại II hay cảng quốc gia loại I, có khả tiếp nhận tàu có trọng tải từ 50.000 đến 250.000 • Cảng quốc gia loại II, có khả tiếp nhận tàu có trọng tải đến 50.000 • Cảng quốc gia loại III, có khả tiếp nhận tàu có trọng tải đến 20.000 • Cảng quốc gia loại IV, có khả tiếp nhận tàu có trọng tải đến 10.000 ♦ Vai trị vị trí cảng biển hệ thống vận tải đất nước Trong hệ thống vận tải, cảng biển coi điểm vận tải mức độ trội lên, chúng điểm nút vận tải chạy qua hai tuyến đường vận tải hoạt động môi trường khác nhau, với việc cảng biển điểm bắt đầu kết thúc tuyến đường Chính cảng biển đồng thời điểm nối ngành kinh tế, cửa ngõ mạng lưới vận tải mà qua hàng hóa phải chuyển qua để đến với người tiêu dùng Nếu nhìn phương diện hiệu sản xuất vận tải thấy cảng mắt xích trọn vẹn dây chuyền Cảng biển thiết lập lên mắt xích quan trọng đặc biệt Đây hoạt động kiểu thấu kính hội tụ lại phân tán rộng ra, thu hút hàng từ hậu phương phân tán khắp nơi tàu biển ngược lại Ngồi cịn nơi gặp hệ thống vận tải nội địa nước định với hệ thống mối liên quan quốc tế khơng riêng nước mà nước khác Việc so sánh hệ thống thường diễn theo nhiều nguyên tắc khác nhau, kéo theo chuỗi vấn đề vận tải giao nhận cảng biển Có thể nói nhiệm vụ cảng biển xếp dỡ, bảo quản, đóng gói với việc thực công việc dồn xếp phục vụ tất phương tiện đến cảng với tư cách đầu mối giao thông Với nhiệm vụ ấy, cảng biển đóng vai trị quan trọng hoạt động nhịp nhàng kinh tế quốc dân, mà trước hết lĩnh vực công nghiệp khai thác, công nghiệp chế biến, nông nghiệp, thương mại… Trong kinh tế nhiều quốc gia giàu tài nguyên mà khơng có phương tiện khác thay cho vận tải biển phương tiện không đáp ứng nhu cầu vận chuyển cảng biển đóng vai trị quan trọng Thơng thường cảng biển đặc biệt mà vị trí nguồn tài nguyên công nghiệp khai thác dầu lửa nước bên vịnh Ba-tư, cảng biển đóng vai trị quan trọng xuất dầu, để phát triển công nghiệp khai thác quặng sắt, Thuỵ Điển cảng biển đóng vai trị quan trọng Bên cạnh cảng biển đóng vai trị quan trọng việc xuất nhập mặt hàng ngành công nghiệp chế biến cảng nước Anh, Hà Lan cảng Đức Đối với ngành nông nghiệp, nhiều quốc gia nhập đường biển nguyên liệu sản xuất phân hóa học nhập trực tiếp phân hóa học Mặt khác nhiều nước sản phẩm nông nghiệp đưa thị trường quốc tế chủ yếu hoàn toàn qua cảng, thị trường trung tâm lúa gạo giới: Thái Lan, Việt Nam, Miến Điện hải cảng lớn việc xuất lúa gạo Một trung tâm xuất cà phê Braxin hải cảng lớn Cảng biển phục vụ xếp dỡ hàng ngoại thương, hàng nội thương hàng cảnh Các cảng biển đóng vai trị quan trọng việc tạo nên điều kiện thuận lợi cho phát triển trì quan hệ ngoại thương với nước có biển đóng góp vào việc tăng lưu thơng hàng hố 1.2 Hệ thống cảng biển Việt Nam Biển Đông biển hở thông với đại dương, hải phận Việt Nam nằm sát tuyến hàng hải quốc tế nối liền Thái Bình Dương với Ấn Độ Dương; Châu Á với Châu Úc Trung Đông Vùng biển rộng lớn thuận lợi cho việc phát triển ngành hàng hải, giao thơng vận tải biển, cơng trình ven biển, ngành công nghiệp, du lịch, dịch vụ thương mại quốc tế Hệ thống cảng biển Việt Nam có 60 cảng lớn nhỏ, phân bố suốt dọc theo chiều dài bờ biển từ Bắc vào Nam, cảng lớn có khối lượng hàng hố cao tập trung vào hai cụm cảng phía Bắc (bao gồm Quảng Ninh, Hải Phịng) phía Nam (Khu vực Thành phố Hồ Chí Minh, Vũng Tàu, Thị Vải) Hệ thống cảng biển Việt Nam đảm bảo thơng qua tồn lượng hàng hoá xuất nhập đường biển (sản lượng hàng thông qua cảng biển) nước ta biểu thị bảng 1, không kể lượng dầu thơ qua cảng ngồi khơi khoảng triệu tấn/năm, dự kiến đạt 200 triệu vào năm 2010 Bảng 1: Lượng hàng hố thơng qua cảng biển Việt Nam (triệu tấn) Năm 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 Lượng hàng 36 39,9 45 56 63 83,3 92 Tổng khối lượng hàng hoá qua hệ thống cảng biển nước ta phân loại sau: -Theo chức khai thác cảng, cảng biển Việt Nam * Các cảng thương mại tổng hợp: Chủ yếu cảng bốc xếp hàng khơ: bách hố, bao kiện, kim khí thiết bị hàng container Lượng hàng qua cảng đạt 16.8 triệu tấn/năm, chiếm 62% tổng lượng hàng thơng qua cảng tồn quốc * Các cảng chun dùng cho ngành dầu than, lượng hàng thông qua tương ứng 12triệu triệu tấn/năm * Cảng khách: phục vụ vận chuyển hành khách * Ngoài ra, Việt Nam cịn có cảng với cơng dụng đặc biệt Cảng Quân để phục vụ cho tàu quân đội, Cảng cá ngành thuỷ sản phục vụ cho đội tàu đánh bắt cá, cảng trú bão phục vụ cho tàu phương tiện vào ẩn náu có bão… - Phân bố cảng theo vùng địa lý * Các cảng miền Bắc (từ Quảng Ninh đến Thanh Hoá) đạt sản lượng 7,5-8triệu năm 1995, chiếm 24% tổng sản lượng qua cảng toàn quốc * Các cảng miền Trung (Từ Thanh đến Ninh Thuận, Bình Thuận) thực 2,52,7 triệu năm 1995 chiếm 8-8,5% sản lượng qua cảng toàn quốc * Các cảng miền Nam (gồm cảng từ Đồng Nai trở vào) đạt sản lượng 13-14,5 triệu năm 1995, chiếm 46% tổng sản lượng qua cảng tồn quốc, tập trung khu vực Thành phố Hồ Chí Minh với sản lượng thông qua khoảng 13 triệu tấn/năm * Sản lượng dầu thô qua cảng chiếm khoảng 22% tổng sản lượng hàng qua cảng toàn quốc Bảng 2: Tổng hợp quy mơ số cảng biển Việt Nam (1995) Số TT Tên Cảng Vị trí, tỉnh Cảng Cẩm Phả Quảng (Cửa ông) Ninh Cảng dầu B12 Quảng Ninh Cảng Hải Hải Phòng Phòng Cảng Cửa Lò Nghệ An Cảng Đà Nẵng Đà Nẵng Cảng Quy Bình Định Nhơn Cảng Nha Khánh Hoà Trang Tàu vào cảng DWT Chiều dài bến (m) Lượng hàng qua cảng bq T/năm Loại cảng 30.000 300 2.200.000 Than 30.000 Bến phao 750.000 Xăng dầu 10.000 2.364 3.249.8825 Tổng hợp 10.000 15.000 10.000 330 1478 688 305.500 667.000 410.000 Tổng hợp Tổng hợp Tổng hợp 10.000 171 214.000 Tổng hợp 10 Hình 161: Hành lang quan sát bờ kênh dẫn Chiều rộng vùng cảng phải đạt tối thiểu lần chiều rộng sàn tàu, có điểm neo đậu hai bên Dọc theo sông, lối vào cảng phải quan sát rõ ràng từ hướng ngược dịng, ví dụ, theo cách mà tàu cập bến ngược với dịng chảy (việc vận tải dễ dàng an toàn hơn) chỗ có thể, đường dẫn vào cảng nên đặt khúc vịng bên ngồi dịng sơng để lợi dụng độ sâu tự nhiên giảm thiểu bồi lắng cát bùn đường dẫn vào cảng (Xem Hình 162) Hình 162: Đường dẫn vào cảng dọc theo sông Đường dẫn vào cảng phải đủ rộng cho tàu tránh Giới hạn rộng tối thiểu cho tàu hang Va 60 m Nếu tàu đẩy thường xuyên đến bến chiều rộng bến phải đạt tới 80 m Như định, điểm neo đậu đặt gần điểm vào bến, nơi tàu thường tàu đẩy chở hàng tránh va chạm Tàu chở hàng tàu lai dắt nhỏ đưa vào bến Với nhóm tàu hàng đẩy cần diện tích 225mx25m bên ngồi ranh giới đường dẫn iii) Đường kính vịng xoay tàu cần thiết tính tốn khu vực tiếp cận với bến chất hàng dỡ hàng bố trí điểm cuối cảng Điểm có chiều dài lần chiều dài thân tàu Đường kính vịng khoảng 1,3 chiều dài thân tàu Nếu vị trí xoay tầu gần sát với đường dẫn, đường kính vịng xoay tàu phải giảm xuống phạm vi giới hạn đường trục đường dẫn (Xem Hình 163) Đối với tàu đẩy chở hàng vậy, chiều dài tàu phải tính tốn 290 Hình 163: Vịng trịn xoay trở vị trí cầu cảng dỡ hàng Một vấn đề đề cập cuối liên quan đến tàu chở hàng nguy hiểm Những tàu chở hàng nguy hiểm phải quản lý đặc biệt Vận tải thủy nội địa với sản phẩm dầu khống ga hóa lỏng phát triển nhanh chóng, vấn đề đưa yêu cầu đáng lưu tâm nhiều cảng đường thủy nội địa Bất kỳ có thể, tàu phải neo đậu vùng cảng lặng sóng, giành riêng vị trí cho loại tàu ngăn cách kịp thời hàng rào phao để đối phó với trường hợp tràn chất cháy cố nguy hiểm khác 14.4 Bến tàu 14.4.1 Bến tàu giao thông thủy nội địa Khi tàu chuyển qua đường thủy từ cảng nội địa sang cảng biển ngược lại, hay cảng đường thủy nội địa, việc chuẩn bị hợp lý cần thực cho việc chuyển tàu, lưu giữ hàng hóa thay loại hình vận tải Thiết bị sở hạ tầng cảng đường thủy nội địa bến cảng nhỏ hay cầu tàu, nơi mà tàu neo an tồn mực nước việc chất hàng /dỡ hàng thực có hiệu Các bến tàu nhỏ thường sử dụng cho cảng cảng sơng kín Cầu tàu bến cảng sơng mở lắp đặt cố định bờ phao Sự lựa chọn hai hình thức dựa vào việc áp dụng phương pháp di chuyển tàu (bằng sức người hay máy móc), phụ thuộc vào biến thiên mực nước tính tốn theo thiết kế đê hay kè chắn sóng khu vực quy hoạch cảng (Tham khảo Phần 14.4.4) Cầu tàu cố định có ưu điểm lắp đặt cố định vững chắc, chịu đựng thiết bị phương tiện vận tải nặng vận hành bên Có loạt bất lợi chí biến thiên mực nước hạn chế, cầu tàu cố định giữ độ cao định sàn tàu hạ xuống theo mực nước xuống Điều xảy việc xây dựng độ cao cầu tàu cố định với nhiều cao độ khác nhau, dẫn đến cân chi phí liên quan sử dụng cầu tàu Một bất lợi khác cầu tàu cố định khó có 291 thể di chuyển vị trí, có u cầu thay đổi cấu trúc đê hay phương thức vận tải Một cầu tàu có khả linh hoạt việc di chuyển vị trí thời điểm nào, điểm yếu làm việc liên quan đến cơng trình cạn cầu cạn hay bãi chứa hàng, đặc biệt cầu cạn bắc qua vùng nước nông hay có bùn dọc theo bờ đê Cầu tàu phải cố định neo chết mỏ neo, điểm neo đậu cột neo có dẫn để tránh chuyển động ngang, đặc biệt có nước dâng cao, áp lực dòng chảy tác động vào cầu tàu chèn đệm cầu tàu tàu tạo chuyển động dọc theo hai vật thể, cần thiết phải tính tốn kỹ lưỡng 14.4.2 Việc chuyển hàng từ tàu chở hàng Tại nước phát triển, việc chất/dỡ hàng từ tàu chở hàng thực phương pháp thủ công Tuy vậy, số hình thức khí phần khí thấy thực số cảng khu vực phát triển Từ quan điểm khí, việc chất tải/ dỡ tải hàng tàu chở hàng phương pháp khí có tác động đáng kể đến việc thiết kế cảng nội địa, đặc biệt thiết kế cầu tàu Cầu tàu phần định trình chuyển hàng hóa từ tàu vào đất liền ngược lại Trong vấn đề này, số lượng hàng hóa vận chuyển theo chiều dọc (giữa điểm thấp điểm cao) thực hiện, kết hợp với việc vận tải hàng hóa theo chiều ngang cầu tàu đến xe tải, toa chở hàng hay kho chứa (Hình 164) Khi hàng hóa vận chuyển thủ cơng, cầu tàu phải đạt độ cao cân boong tàu, có sẵn cần trục từ hầm chứa hàng tàu sang boong tàu Một số trục nâng palăng, tốt đặt cầu tàu, làm cho việc vận chuyển hàng dễ dàng hơn, hạn chế nguy xảy trục nâng cầu tàu độ cao mặt tàu thời gian mực nước hạ thấp Trục nâng palăng thiết kế từ loại cần trục bình thường (vận hành tay), đến loại trục nâng chạy điện, chí thiết bị tối tân cần cẩu di động Với loại thiết bị này, khí hóa vận chuyển hàng hóa mặt vận tải tương lai đạt hiệu đưa vào sử dụng xe tải tăng cường, toa xe sàn phẳng xe nâng hàng có có cần nâng hàng Nhưng hình thức vận chuyển hàng kiểu đòi hỏi mặt ổn định, không dốc cầu tàu xây dựng tuyến vận chuyển có kim loại hay đường sắt Đối với cầu tàu nối với bờ đê cầu cạn hay bờ cảng nghiêng, việc vận tải hàng theo chiều dọc chiều ngang so với mặt đất thực băng tải quy định độ dốc không vượt 25 độ đến 30 độ Băng tải hàng, coi thiết bị đa việc vận chuyển hàng hóa, sử dụng cầu cảng cố định điều kiện mực nước có biến thiên lớn Thiết bị không phù hợp tốt với việc vận chuyển loại vật liệu rời cát, sỏi, đá than đá, mà cịn vận chuyển bao bì hàng, bó hàng nhỏ, giỏ thùng nan gỗ nhỏ đựng hàng Hàng hóa đóng thành bó tốt chuyên chở tàu có sàn phẳng để dễ dàng chuyển sang băng tải 292 Các phương pháp vận chuyển khí khác gồm: hệ thống dây treo cao, thùng đựng hàng kéo hệ dây cáp, nhiều loại máy xúc máy dỡ hàng liên hoàn, thiết bị dạng thường thiết kế cho việc sử dụng cảng bến tàu công nghiệp Bến tàu thủy nội địa cần có nhiều cần cẩu hàng với công suất nâng hàng khoảng 40 Vì bề ngang mặt sàn tàu thủy vận tải nội địa hẹp tàu vận tải biển, nên tầm với xa cần cẩu từ góc cầu tàu ngắn so với cần cẩu cho bến tàu biển Cũng vậy, tốc độ chuyển dịch nâng cần cẩu thường chậm hơn, dẫn đến giá thành đầu tư thấp Tuy vậy, vốn đầu tư khoảng triệu Gulden (đơn vị tiền tệ cũ Hà Lan trước sử dụng Euro), có hơn, khoản đầu tư lớn cho giao thơng thủy nội địa Hình 164: Các hình thức cầu cảng 293 14.4.3 Kho hàng Khu vực kho hàng cảng nội địa phụ thuộc vào phương thức vận chuyển hàng tàu bến Nếu hàng hóa thơng thường hay hàng hóa đóng container bề mặt kho bãi cần quy hoạch cân tương ứng trình bày Chương Chương 14.4.4 Cầu cảng thủy nội địa sông với biến thiên lớn mực nước theo mùa Lượng đầu tư xây dựng cảng chịu đựng với mức nước khác vấn đề phải bảo đảm suất vận hành cảng Khi mà suất vận hành không khẳng định rõ, lượng đầu tư nên mức tối thiểu Thông thường, bến nối với phao chở hàng cầu ván, ví dụ thùng rỗng, việc dỡ xếp hàng thực lao động nhân công chỗ Nhưng việc vận tải hàng tăng lên, phải có thiết bị sử dụng chuyên dùng thường xuyên Một nghiên cứu tính khả thi rằng, lượng đầu tư xác định, thiết kế cầu tàu phù hợp với điều kiện thực tế bắt đầu Hình 165 trình bày biểu đồ điểm liên hợp bờ biểu đồ cao độ nước Hình 165: Cầu tàu thủy nội địa Nên thiết kế kiểu cầu tàu cho mức nước cao (HHW) cho mức nước thấp (LLW) cần thiết, thiết kế vài kiểu cho mức độ hai mức độ Tuy vậy, thực tế công việc thường khó thực lý sau đây: • Trong thời gian cụ thể đó, mức nước khu vực cầu tàu thấp, mức nước phần cầu tàu lại cao • Mực nước cao ngoại lệ tồn thời gian ngắn (ví dụ tuần vịng 10 năm), khơng thể đầu tư xây dựng cầu tàu Hơn nữa, với cường độ nước cao bất thường này, dòng chảy giảm thiểu lực vận chuyển tuyến giao thông (đường đường sắt) bị ngập nước • Trong thời gian cầu tàu bị ngập nước, chưa đủ độ nước sâu để phao tàu bơi qua, rõ ràng cảng khó sử dụng Những cấp độ mực nước 294 biểu thị biểu đồ mức nước tình trạng kéo dài vài tháng năm • Thậm chí mà ba cầu tàu nhiều bố trí so le dọc theo bờ bến, cách giải khơng hiệu cầu tàu vị trí thấp phải làm việc với công suất gấp đôi cầu tàu khác, lượng đầu tư phải tăng gấp rưỡi Hình 166: Sự gián đoạn vận hành bến tàu Nói chung, cầu tàu giải pháp rẻ (Hình 167 168) Hình thức cho phép xe tải hàng đến gần tàu hơn, giảm bớt chi phí vận chuyển hàng khoảng cách xa từ sàn tàu đến nơi xe chở hàng Đường giao thơng khơng nên có đoạn dốc (độ dốc tối đa 1:15) cho phép xe tải hàng vận hành an toàn tránh cố nguy hiểm Dọc theo tuyến vận tải, đường sắt đường tải nên thiết kế để vận hành dễ dàng kết nối cầu cạn hay cầu nâng phải nâng lên hạ xuống Cầu nâng phải kết nối với xà lan hàng điểm chốt cứng Điều cho phép sử dụng mỏ neo tời neo của xà lan di chuyển cầu nâng Nếu cần thiết, sử dụng tời đỉnh dốc để kéo cầu nâng tiến đến bờ Hình 167: Bến xà lan 295 Hình 168: Độ cao biểu kiến cảng sông tập hợp điểm vận tải Cọc neo vòng neo nên lắp đặt dọc theo kè dốc để cố định cáp neo Mỏ neo phải nối chắn với xích nặng để chống chọi với lực dòng chảy tác động vào điểm neo đậu Một ưu điểm loại cầu tàu dạng di chuyển phần đến điểm khác bến cảng khơng sử dụng cho mục đích cũ Một vài ví dụ đưa hình 169 170 Hình 169 đưa cách đặt thiết bị bến tàu Bangladesh liên quan đến biến thiên mức nước thấp khúc sông thấp hệ thống sơng Brahmaputra/Ganga Hình 170 trình bày thiết bị cảng Iquitos sông Amazon vùng Pem, thiết kế cho cấp độ biến thiên mực nước đến 10,60m Mạng giao thông thủy nội địa Trung Quốc có biến thiên cấp độ mực nước lên đến 30m, khó thiết kế thiết bị phục vụ cho cảng 296 Hình 169: Barisal, thiết kế cho bến hạ thủy phao hàng với neo 297 Hình 170: Cảng Iquitos tren sơng Amazon, Peru: Quy hoạch tổng thể khu liên hợp điển hình Trong hình 170 1- Vị trí ụ tàu cũ 2- Bộ phận ụ tàu cũ gắn vào cầu tàu 3- Cầu tàu 4- Cầu dẫn vào 5- Cầu dẫn nối với xà lan 6- Cầu tàu cầu dẫn cầu tàu 7- Cầu tàu hai phần cầu tàu 16 8- Cáp neo nối vào bờ 17 9- Cầu cáp dự ứng lực 18 10- Cáp tháo neo bờ 298 11- Cáp neo bờ 12- Mỏ neo 13- Cọc hàn chặt vào bờ 14- Tời 15- Máy đo ngược dịng 16- Thiết bị hỗ trợ xi dịng 17- Khối bê tơng 18- Hệ bảo vệ kè bến 14.4.5 Những hướng thiết kế cho bến kênh thủy nội địa Một bến hàng khu vực cảng nhỏ, cầu tàu cố định hay cầu tàu Dù hình thức nữa, cấu trúc phải bảo đảm vận chuyển hàng hóa theo chiều dọc, xe tải, người, cần cẩu, v.v (Xem hình 171), nữa, độ bền vững bến phải chịu đựng tác động ngang vận tải hay vật thể (Hình 171: Bảng tải trọng tính tốn bến tàu) Những lực tác động hình biển đổi đáng kể, việc phân tích cụ thể kỹ lưỡng vị trí bến tàu cần thiết Cần ý cụ thể trường hợp tác động lực nước vào bến có tàu qua Tác động lực tàu bến phải ý đánh giá, ví dụ trường hợp thẩm định không rõ kết (lực tác động bị hấp thụ) Trong trường hợp này, tiêu chí mang tính chủ quan có vai trị định, đánh giá mức độ nghiêm khắc thẩm định kỹ thuật bến tàu đến đâu (bình thường hay chấp nhận được) Trong tiêu chuẩn với thiết kế bến, tải trọng tính tốn bến (thể 0,50m2) trình bày Hình 172: - Lực neo (KN) - Tải trọng tính tốn 0,50m2 - Trọng lượng rẽ nước tàu (m3 tấn) Hình 171: Tải trọng tính tốn cho bến tàu 299 Kết tải trọng tính tốn bến cọc neo tàu áp dụng xây dựng kiến trúc cứng (như hệ thống cọc kè tường bến) Nếu xây dựng hệ thống chắn sóng chất liệu đàn hồi, tác động lực tải trọng giảm Nếu áp dụng phương pháp kè chắn sóng đàn hồi mà có tác động đến tải trọng bến, lực tác động tàu gây Hình 172: Khoảng cách cọc neo Cọc neo tàu nên đặt gần cầu cảng góc cầu tàu, để người neo tàu quàng dây neo qua cọc neo tàu tiến vào điểm đỗ Tải trọng tính tốn tùy thuộc vào dây neo boong tàu Quy tắc kinh nghiệm lực neo tàu giống lực tác động nêu phần trên, vậy, cho tàu nội địa trọng tải từ 10 đến 30 Những lực tác động xảy hai chiều dọc ngang Khoảng cách cọc neo nên bố trí khoảng từ 10 đến 30% chiều dài thiết kế tàu (Hình 173) Khoảng cách phù hợp với nhiều tàu nhỏ Hình dạng kích thước cọc neo cầu tàu quan trọng nhằm tránh bị mài mòn dây neo bị tuột khỏi đỉnh cọc Hình 173: Khoảng cách cột neo Tàu vào bến thường kiểm tra gần điểm đỗ Kết nguy xói mịn cao tập trung lực xốy chân vịt vào chỗ, điều cần phải ý Để tránh tình trạng này, nên lót ván chặn xói mịn đáy Những tác động lực bên ngồi đến cầu cảng (Hình 174) giống lực tác động vào kè bến Cần xây dựng hàng rào cứng quanh cầu cảng để ngăn chặn lực tác động ngang bên gây từ tàu neo đỗ chúng dội ngược lại lực tác động tàu hay dòng chảy di chuyển kênh dẫn Cũng cần quan tâm đến xói mịn gây chân vịt tàu, dễ dàng gây hậu cho chân đê Những nguy hại phát thường xuyên, kết cuối vụ lở đê nghiêm trọng Nên nhớ sửa chữa lớp mặt ốp kè bên cầu tàu việc khó khăn 300 Về thảo luận việc thiết kế tính tốn hình thức dẫn liên quan, tài liệu tham khảo gửi đến EAU (1990) Hình 174: Lực tác dụng vào jetty 14.4.6 Các bến tàu hành khách nội địa Thậm chí bến tàu túy chở hành khách, lượng định tàu chở hàng đến, chuyên chở từ hành lý cá nhân, bao kiện gửi, đến giỏ, thùng đựng hàng cho cửa hàng, kho vật tư, cửa hiệu Loại tàu thường nhẹ nhỏ, so với loại phương tiện chuyên chở hàng đến nhà máy, sản phẩm nông nghiệp, loại hàng hóa lớn tương tự Vì vây, bến tàu chở hành khách thiết kế giống bến tàu chở hàng khác Cả hai loại bến có điểm thơng thường cầu tầu, hay bến đỗ, phận quan trọng Đối với cầu cảng cho hành khách, yêu cầu lớn phải có sân lên xuống tàu với độ cao lớn nhỏ so với cầu dẫn lên khoang tàu Trong phần lớn trường hợp điều dẫn đến lựa chọn sử dụng cầu tàu Đây giải pháp cho bến tàu có biến động mực nước theo mùa lớn phần lớn khu vực có thủy triều, sử dụng cầu cảng cố định có gắn bậc thang 14.4.7 Cảng biển cho tàu thủy nội địa xà lan bốc dỡ hàng Tại cảng biển có đường thơng với giao thông thủy nội địa đến vùng nội địa, phần lớn tàu thủy nội địa vận chuyển hàng cầu cảng tàu biển Cách làm có số hạn chế: i) Cần cẩu thiết kế lắp đặt cho tàu biển nên thường lớn vận chuyển hàng cho tàu nội địa, thế, hiệu sử dụng thấp ii) Vì khác giá đơn vị ngày, tàu biển luôn ưu tiên phục vụ vận chuyển trước tàu nội địa Việc vận chuyển hàng cho tàu nội địa thường bị gián đoạn có tàu biển địi hỏi nơi cập bến Trong số tình trạng vậy, xảy việc phân ranh giới chức bến cập tàu biển bến bốc dỡ hàng Một ví dụ bến cảng nội địa đặc biệt hãng Ealing Community Transport Maasvlakte Mặc dù cách giải có nhiều 301 nhược điểm (gia tăng vốn, tăng cước vận tải giưa khu vực kho bến tàu), xu hướng giải tạo gọi Trung tâm dịch vụ hàng hóa, phận cảng vận tải hàng hóa Vận tải hàng hóa xà lan khơng thể thực có hiệu khơng có cảng đặc biệt, nơi mà xà xà lan hay tàu xếp/dỡ hàng băng cách có hiệu Một kiểu bến cảng phần tổ hợp cảng, nơi bến nông không gian hạn chế không phù hợp với tàu biển Nhưng nay, cảng xà lan có xu hướng rời xa khu vực cảng chính, đến nơi mà đường giao thông thủy với nội địa tạo cách bỏ qua khu vực đông đúc tàu bè quanh cảng cũ Tương tự với tổ hợp cảng biển- nội địa với mức độ nhỏ hơn, cảng xà lan khu vực phức tạp với đường sắt, đường đường thủy giao nhau, nơi việc vận chuyển hàng hóa phải thưc hiện, thường phức tạp với hệ thống kho tổng hợp Năng lực vận chuyển bến xà lan đạt 1.000 đến 2.000 hàng hóa năm tính mét chiều dài cầu tàu, phụ thuộc vào kiểu hàng hóa hiệu vận chuyển Tính tốn dựa vào thời gian làm việc hiệu 75% số sẵn có tối đa năm, 0,75 x 24 x 365 = 6.600 hoạt động 14.5 Tham khảo CVB, Sách Hướng dẫn đường thủy nội địa, Rijkswaterstat AW, Rotterdam, 1996 (tiếng Hà Lan) Empfehlungen des Arbeitsausschusses ‘Ufereinfassungen’ (EAU), Ernt & Sohn, 1990 Giới thiệu phát triển giao thông đường thủy nội địa, PIANC PCDC Hội thảo lần thứ hai, Surabaya/Brussel, 1992 14.6 Câu hỏi ôn tập Nêu phân loại loại cảng bến tàu vận tải thủy nội bộ? Nêu giống khác cảng biển cảng vận tải thủy nội bộ? 302 Thông tin tác giả Th.S Vũ Minh Anh Tên giáo trình Cảng vận tải thủy Họ tên Đồng tác giả biên soạn Th.S Nguyễn Thị Phương Thảo Th.S Vũ Minh Anh 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 liên hệ Tầng 3, Nhà C1, 175 Tây Sơn, Đống Đa, Hà Nội Email anhvm@wru.vn vuminhanh@wru.edu.vn Đối tượng, phạm vi Giáo trình sử dụng cho sinh viên ngành Kỹ thuật Biển, Trường Đại học Thủy lợi Thao.n.p@wru.edu.vn Giáo trình dùng tài liệu tham khảo cho kỹ sư số ngành xây dựng cơng trình 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 học môn Mực nước dòng chảy (Water and Current course) Vận chuyển bùn cát (River dynamic course) Nhập môn Kỹ thuật bờ biển Nhập mơn vận tải thủy Giới thiệu giáo trình Nội dung giáo trình “Cảng vận tải thủy” biên soạn từ Tập giảng ”Vận tải thủy” “Port and Terminal” Prof.ir H Ligteringen, trường Đại học Tudelft, vương quốc Hà Lan Giáo trình bao gồm 14 chương chia làm nội dung chính, phần từ chương đến chương cung cấp cho người học kiến thức sở vận tải thủy, quy hoạch cảng cảng biển nói chung v.v Phần từ chương đến chương 14 trình bày sâu đặc điểm loại cảng biển nói riêng Số lần xuất Đã xuất lần năm 2010, Tập giảng “vận tải thủy” sử dụng cho sinh viên khoa Kỹ thuật biển Nơi xuất Đại học Thủy lợi 303 304 ... hệ đến giai đoạn cịn lại mắt xích vận tải - Cảng biển thực chức vận tải phục vụ hàng hóa (hành khách) với phương tiện vận tải biển - Cảng biển thực chức vận tải thương mại, công nghiệp xây dựng... trọng tải đến 20.000 • Cảng quốc gia loại IV, có khả tiếp nhận tàu có trọng tải đến 10.000 ♦ Vai trị vị trí cảng biển hệ thống vận tải đất nước Trong hệ thống vận tải, cảng biển coi điểm vận tải. .. 8: Nhóm cảng biển Cơn Đảo Trong nhóm cảng biển nói bố trí cảng tổng hợp cảng chuyên dùng (cảng liền bờ, cảng nổi, vùng neo đậu tàu khu vực hàng hải cảng cạn) 11 Hình 1: Vị trí nhóm cảng biển Việt