Основным преимуществом пирсовой формы расположения причалов является ее компактность, что имеет решающее значение для устройства портов на защищаемых акваториях в морских и водохранилищных условиях. К недостаткам пирсов следует отнести трудности в использовании торцовых участков. Иногда эти участки используются как причалы для пассажирских судов, но обычно служат местом швартовки вспомогательного флота или же остаются свободными. Ограниченность ширины не позволяет при необходимости развивать склады — приходится их переносить на берег, что приводит к значительным пробегам внутрипортового транспорта. Тем не менее, из-за указанного выше преимущества пирсовой системы она является основной в практике морского портостроения.
1.4 Внешние оградительные сооружения порта
Внешние оградительные сооружения, ограждающие акваторию порта, подразделяют на: молы — сооружения, одним концом соединенные с берегом, и волноломы — сооружения, не имеющие соединения с берегом.
Оградительные сооружения могут иметь различную форму в плане: прямолинейную, криволинейную и ломаную. Вогнутость или изломы оградительных сооружений, направленные в сторону открытой воды, не допускаются, так как наблюдения в натуре и исследования показали, что в этих местах (входящих углах) возникает весьма неблагоприятный волновой режим с увеличением нагрузок вдвое, по сравнению с нормальным воздействием волн на прямолинейных участках. Молы и волноломы — наиболее дорогостоящие сооружения в портах. Их компоновка подчиняется противоречивым требованиям: удобства маневрирования судов на акватории ориентируют на ее увеличение, а это при условии надлежащей защиты от волнения приводит к такому увеличению расходов на строительство ограждающих сооружений, что ставится под сомнение сама целесообразность создания порта. Поэтому при выборе места расположения порта стремятся, по возможности, использовать участки с естественной частичной защитой от волн — заливы и бухты, когда при сравнительно небольшой длине оградительных сооружений удается защитить акваторию достаточных размеров.
Сложность и многоообразие естественных факторов, влияющих на строительство порта, не позволяют выработать какие-либо четкие рекомендации по компоновке оградительных сооружений. Во избежание дорогостоящих ошибок, окончательное решение принимается, как это уже указывалось, на основании лабораторных исследований крупномасштабных моделей портов.
При компоновке портов, в зависимости от местных условий, оградительные сооружения могут возводиться в самых различных комбинациях. Простейшая компоновка порта получается при ограждении одним молом, что оказывается возможным в условиях полубухты, защищенной с одной стороны выступающим мысом. Мол с внутренней стороны уширен и используется для швартовки пассажирских судов. Размер защищаемой акватории невелик. Поэтому применение одиночных молов ограничивается случаями устройства небольших портов.
Один волнолом применяется обычно для защиты бухт у приглубых берегов. В этом случае порт имеет два входа. В некоторых случаях, при строительстве портов на открытом берегу, для защиты рейдов и причалов приходится строить волнолом значительной длины (Марсельский порт). Делались попытки защиты акватории одиночным волноломом и на пологих песчаных берегах. При этом предполагалось, что наносы, движущиеся вдоль берега, будут транзитом проходить через акваторию порта. Практически оказалось, что в области волновой тени за волноломом акватория начинает интенсивно заноситься и такая защита акватории от волнения сопряжена с большим объемом ремонтного дноуглубления.
Мол и волнолом применяются для защиты акватории в тех случаях, когда преобладающие ветры распространены по значительному сектору, что не позволяет обойтись одним молом или одним волноломом. Примером защиты акватории посредством мола и волнолома является порт Коломбо на о. Цейлон, Интересно, что первоначально полубухта была ограждена лишь одним молом, а волнолом построили впоследствии, когда выяснилось, что защита акватории неудовлетворительна.
Два мола применяются весьма часто как для портов на приглубых побережьях, так и на отмелых песчаных. Отличие заключается прежде всего в том, что на приглубых побережьях, как правило, порт располагается в бухте, а поэтому общее протяжение оградительных сооружений сравнительно невелико. Отсутствует и подходный канал. Один из молов обычно выдвигают в сторону открытой воды, так как это способствует лучшей защите акватории от вкатывания волн через вход: при сохранении ширины входа уменьшается его проекция, совпадающая с фронтом волны.
В крупных портах акваторию ограждают молами и несколькими волноломами. Такие порты имеют обычно один или два основных входа; остальные разрывы для судоходства не используются. Установить какую-либо закономерность в компоновке сооружений в этом случае затруднительно, тем более, что оградительные сооружения в таких портах строились по мере развития порта для защиты дополнительных участков акватории и современное начертание оградительных сооружений даже трудно объяснить, не рассматривая истории развития порта.
На свободных реках оградительные сооружения применяются не для защиты от волн, высота которых невелика, а для того, чтобы предохранить суда от действия льда во время ледохода. Обычно такое сооружение в виде дамбы перекрывает протоку между островом и коренным берегом. В результате образуется затон, в котором размещается порт, а в межнавигационный период он используется для зимнего отстоя судов. В том же затоне размещается обычно и судоремонтный завод.
Важное значение для работы порта имеет правильный выбор положения и размеров входа. Расположение входа определяется на основании анализа режима волнения и заносимости, ветрового и ледового режима, грунтовых условий, топографии и других факторов. Трудность решения задачи усугубляется тем, что постройка порта, в свою очередь, серьезно нарушает установившееся равновесие различных факторов естественного режима. Так, прогноз возможных последствий постройки порта на песчаном побережье при наличии транзита наносов возможен только на основании тщательного изучения масштабных моделей в лаборатории.
Практика портостроения выработала некоторые общие рекомендации, которые могут уточняться в зависимости от местных условий.
Вход в порт должен располагаться по возможности на отдаленном от берега участке внешних оградительных сооружений. Во избежание риска попадания судна па прибрежные отмели направление входа в порт должно составлять с береговой линией угол не менее 30°. Вместе с тем, угол между осью входа и направлением господствующего ветра не должен превышать 70°. Другое ограничение этого угла (<45°) учитывает требование защиты акватории от проникания волн.
Для исключения опасности навала судна на голову ближайшего к берегу оградительного сооружения, желательно, защитить вход более удаленным сооружением, выступающим за пределы входа на длину расчетного судна или состава.
При назначении ширины входа приходится искать компромисс между двумя требованиями. Условия наилучшей защиты акватории требуют уменьшения ширины входа, а для удобногозаходасудов и составов в порт желательно вход иметь широким.
Формальное применение формул может дать расчетную ширину входа 300 м и более (для плотов и длинных составов). При такой ширине входа водохранилищные акватории трудно защитить от волнения. В этом случае следует ограничить ширину входа, принимая ее не более 150 м и предусматривая применение вспомогательных буксиров для ввода на акваторию плотов и длинных составов во время шторма. Для морских портов нормальная ширина входа равна 200—300 м (около длины расчетного судна).
1.5 Некоторые особенности развития портов
Под планом порта понимают общее расположение отдельных его частей, рационально скомпонованных в одно целое. Размещение отдельных элементов порта должно способствовать наилучшему выполнению ими своих функциональных заданий, в осуществлении общей работы порта как транспортного узла. Проектирование порта должно вестись не только на заданный грузооборот, но и с учетом дальнейшей перспективы развития. В 70-е. годы время для ряда крупных портов СССР были составлены генеральные схемы возможного развития на 2000 г., и проектирование развития на ближайшие годы рассматривалось как этап строительства общей перспективной схемы порта. Такой подход к проектированию порта, возможный только при социалистической плановой системе хозяйства, давал возможность гармоничного (и экономичного) развития всех элементов порта по мере увеличения грузооборота. В то же время преобладание военно-политических и других неэкономических факторов при выборе того или иного решения приводило к неэффективному и убыточному использованию капитальных вложений.
Стихийное развитие плана порта, характерное для недавнего исторического прошлого, привело к тому, что отдельные районы портов, обслуживание которых железнодорожным транспортом оказалось технически невозможным, стали отмирать. Акватории многих морских портов (например, Ждановский, Потийский и Одесский порты) в своем развитии поглощали прежние участки и в современном виде оказываются разделенными «внутренними» оградительными сооружениями, создающими неудобства для судоходства. Нередко старые районы портов оказывались со временем настолько зажатыми городскими кварталами и промышленными предприятиями и настолько неудобными для обслуживания сухопутным транспортом, что приходилось покидать их, создавая новые районы, иногда значительно удаленные от старого порта. Все это относится главным образом к морским отечественным портам. Речные порты в значительной степени избежали этой участи только потому, что их развитие происходило уже после революции, хотя и здесь есть примеры портов с недостаточно развитой территорией, что снижает их пропускную способность.