Водохранилищные порты располагаются в верхних бьефах водохранилищ. Волны во время шторма могут достигать на этих участках значительной высоты. Поэтому водохранилищные порты, так же как и морские, имеют оградительные сооружения, защищающие рейды и причалы от волнения. Такие порты являются одновременно портами-убежищами.
Устьевые порты характерны тем, что в них сходятся морские и речные водные пути. Почти все крупнейшие порты мира (Ленинградский, Лондонский, Нью-йоркский, Гамбургский, Роттердамский, Антверпенский и др.) расположены в устьях рек. Портовые устройства размещаются, как правило, по берегам реки или в вырытых в берегу бассейнах. При этом порты стремятся разместить на некотором расстоянии от моря, чтобы избежать строительства оградительных сооружений. В некоторых случаях на крупных реках морские порты располагаются на значительном расстоянии от устья, и их следует отнести к особому разряду внутренних морских портов. Таковы, например, Архангельский и Херсонский порты.
Береговые морские порты создаются на открытом морском берегу, и для защиты их акваторий и причалов от волнения приходится строить оградительные сооружения. Длина этих сооружений в портах на песчаных побережьях измеряется километрами. Если порт размещается в естественной, частично защищенной бухте, то длина оградительных сооружений бывает небольшой.
Лагунные порты размещаются в глубине лагун, образовавшихся на песчаных берегах вследствие отложения естественных кос, отделяющих лагуны от моря. Такие порты не нуждаются в защите от волнения, но имеют подходные каналы, на которых необходимо поддерживать глубины, удаляя наносы землечерпанием.
Островные порты, как видно из названия, располагаются на островах и не имеют сухопутной связи с берегом. Они создаются для перевалки грузов с судов одного типа на другие или для приема судов, которые ввиду большой осадки не могут подойти к причалам главного порта.
По годовой продолжительности эксплуатации порты на внутренних водных путях подразделяют на постоянные и временные. Постоянные порты эксплуатируются в течение всей навигации. Временные сезонные порты функционируют только часть навигации, что обусловливается гидрологическими условиями (продолжительностью периода высокой воды, когда возможен подход судов к причалам) или сезонностью груза (например, продукции сельского хозяйства). Обычно временные порты не имеют больших размеров — это, скорее, пристани. Временные порты, строящиеся для обслуживания крупных строек и функционирующие всего несколько лет, за время своей эксплуатации принимают иногда миллионы тонн грузов.
По отношению к уровню воды морские порты бывают открытые и закрытые. Закрытые морские порты располагаются в бассейнах, отделенных от моря шлюзами или полушлюзами. Благодаря этому, на закрытой акватории путем поддержания повышенного уровня воды снижается амплитуда приливных колебаний, что значительно удешевляет причальные сооружения и облегчает обработку судов.
По отношению к международной торговле морские порты разделяются на порты мирового, международного и внутреннего значения.
Порты мирового значения являются центрами мировой торговли и принимают суда, плавающие по всем морям и океанам. Порты международного значения принимают суда, плавающие в пределах того бассейна, на котором расположен сам порт. Порты внутреннего значения, или каботажные порты, обслуживают внутренние перевозки между портами одной лишь страны.
2. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЕСТЕСТВЕННОГО РЕЖИМА ПОБЕРЕЖЬЯ
2.1. ОСНОВНЫЕ ПРИРОДНЫЕ ФАКТОРЫ
Транспортные узлы, связывающие водный и сухопутный виды транспорта,—порты—размещаются на речных и морских побережьях, где соприкасаются все три среды — атмосфера, вода и суша. Соответственно этому основные природные факторы можно подразделить на три группы: метеорологические, гидрологические и геологические.
К метеорологическим и климатическим факторам относятся все явления, происходящие в атмосфере, причем наибольшее значение для портостроения имеют ветры, температуры воздуха и воды, осадки и туманы. Важнейшие гидрологические факторы — колебания уровней воды, волнение, течения и ледовый режим.
Помимо основных геологических и геоморфологических факторов—геологического строения района, изменяемости берегов и дна, движения наносов и свойств грунтов — большое, а иногда и решающее, значение оказывает и топография района.
Для решения ряда вопросов портостроения важно знать уровни грунтовых вод и их дебит, а также химический состав воды и жизнедеятельность водных живых организмов.
Совокупность всех природных факторов в данном районе объединяется понятием естественный режим побережья. Для того чтобы при наименьших капитальных вложениях на строительство порта получить наибольший экономический эффект, а также правильно скомпоновать план порта и принять наиболее рациональные конструкции, обеспечивающие бесперебойную работу всех элементов порта, необходимо тщательное изучение всех факторов естественного режима. Более того, в результате строительства порта нарушается естественный режим побережья, где до этого взаимное воздействие природных факторов привело к динамическому равновесию, и нужно заранее прогнозировать возможные последствия этого вмешательства. Практика портостроения насчитывает немало случаев, когда недостаточная изученность отдельных факторов и ошибки в их количественной оценке являлись причиной серьезных аварий сооружений и нарушений нормальной работы портов.
2.2. МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ
Из всех метеорологических факторов наибольшее значение для портостроения, эксплуатации портов и судоходства имеют: ветер, туманы, осадки, влажность и температура воздуха, температура воды.
Ветер. Ветровой режим характеризуется направлением, скоростью, продолжительностью и повторяемостью. Знание ветрового режима особенно важно при строительстве портов на морях и водохранилищах. От ветра зависят направление и интенсивность волнения, которые определяют компоновку внешних устройств порта, их конструкцию и направление водных подходов к порту. Господствующее направление ветра должно также учитываться при взаимном расположении причалов с разными грузами.
Температура воздуха и воды. Температуру воздуха и воды измеряют на гидрометеостанциях в те же сроки, что и параметры ветра. Данные измерений оформляют в виде годовых графиков хода температуры. Основное значение этих данных для портостроения состоит в том, что они определяют сроки замерзания и вскрытия бассейна, от чего зависит длительность навигации.
Туманы. Туманы возникают в тех случаях, когда упругость водяного пара в атмосфере достигает упругости насыщенного пара. В этом случае водяной пар конденсируется на частицах пыли или поваренной соли (на морях и океанах) и эти скопления в воздухе мельчайших капель воды образуют туман. Несмотря на развитие радиолокации, движение судов в тумане все же ограничено, а) При очень густом тумане, когда уже на расстоянии нескольких десятков метров не видны даже крупные предметы, иногда приходится прекращать и перегрузочные работы в портах. В речных условиях туманы довольно кратковременны и быстро рассеиваются, а в некоторых морских портах они бывают затяжными и держатся неделями. Исключительным в этом отношении является о. Ньюфаундленд, в районе которого летние туманы иногда держатся 20 дней и более. В некоторых отечественных морских портах на Балтийском и Черном морях, а также на Дальнем Востоке в году бывает 60—80 дней с туманами.
Осадки. Атмосферные осадки в виде дождя и снега следует учитывать при проектировании причалов, на которых перегружаются грузы, боящиеся влаги. В этом случае необходимо предусматривать специальные устройства, предохраняющие место перегрузки от осадков, или при оценке расчетного суточного грузооборота учитывать неизбежные перерывы в работе причалов. При этом имеет значение не столько общее количество осадков, как число дней с осадками. В этом отношении одним из “неудачных” портов является Санкт-Петербургский, где при общем количестве осадков около 470 мм в год в отдельные годы бывает более 200 дней с осадками. Данные об осадках получают от Госметеослужбы РФ.
Колебания уровня воды. Эта важнейшая гидрологическая характеристика определяет не только высотные отметки территории порта и глубины на подходах и у причалов, но и форму крепления берега и конструкцию причальных сооружений. При значительных амплитудах колебаний уровня на свободных реках становится нерентабельным применение вертикального крепления берега и приходится переходить на менее удобное в эксплуатации откосное или полуоткосное.
Основной причиной изменения уровня на свободных реках является сезонное изменение расхода воды, хотя на ход уровней могут оказывать влияние и естественные переформирования русла реки и ледовые зажоры и заторы. В многолетнем периоде можно заметить существенное влияние деятельности людей на уровни воды. Так, на некоторых реках, где интенсивно проводились выправительные и дноуглубительные работы, замечается общее значительное снижение уровней воды, создающее серьезные затруднения в эксплуатации ранее построенных причалов.
На падение уровней могут оказать значительное влияние и большие расходы воды, забираемой на орошение и водоснабжение.
С образованием водохранилищ, имеющих большое зеркало водной поверхности, на ход колебаний уровня воды начинает влиять ветер. При действии ветра на поверхность воды на значительном протяжении, в результате трения между воздухом и водой, возникает сначала движение поверхностных частиц, которое затем, передаваясь на глубину, образует ветровое течение. Это течение способствует повышению уровня у наветренного берега— нагону, и понижению у подветренного — сгону. Амплитуды нагонов и стонов воды на водохранилищах могут в отдельных случаях достигать 1 м и больше.