关于浮桥式游艇码头系泊允许波高的探讨

张立国，赵雁飞

（中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津 300220）

引言

本文主要针对游艇码头总平面布置中浮桥式泊位的系泊条件进行探讨，对比国内规范、澳大利亚、英国、美国、日本等国家的规范、标准、设计指南及研究成果，对设计参数中游艇码头系泊允许波高进行对比分析，提出建议。

1 国外现有相关研究及规范、标准

20 世纪70 年代以前，游艇码头多为自然掩护的小规模港池，对系泊允许波高并没有深入研究，常以有效波高（Hs）0.305 m 控制。

Le Mehaute（1976）描述到：“小船港口要求非常小的波浪扰动，许多游艇船主认为0.2 m 是最大值，尽管港口管理者可能认为0.4 m 是可以接受的，如果船只系泊合理，不过通常做不到。下水坡道也需要建在水面非常平静（波高小于0.1 m）的区域。”

国际航运协会（PIANC）下的国际体育和娱乐航行委员会成员Bertlin（1976）在撰写的文章中将合理的小船靠泊掩护水域定义为10 年1 遇最大有效波高小于0.4 m 的区域。

Glodowski 等人（1977）认为1 英尺的有效波高定义了可接受波浪条件的极限。虽然游艇可能会随着1 英尺的波浪而显著移动，并给乘客带来一些不适，但如果船被适当地锚泊，就不会发生损坏。

Kamphuis（1979）指出，大于0.5 m 的入射波浪将在码头内产生足够的扰动，尤其是当周边反射很强时，小船即使系得再好也很可能会受损。

加拿大西北水利公司1980 年完成了一系列研究及波浪模型试验，在出版的《研究确定小船港口可接受的波浪条件》中提出港内泊稳条件应兼顾正常系泊条件下的舒适度和极端系泊条件下的游艇和浮桥安全。单一的设计频率不能涵盖设计中应考虑的所有波浪危害。一个港口可能在大部分时间里风平浪静，极少出现强烈的风暴。也可能是由于强风或繁忙的海上交通而产生的持续波浪。两者的设计发生频率不应相同。建议使用50 年、1 年和1 周3 个重复时间间隔。文中提出的推荐标准见表1。

表1 小船港口“良好”波浪气候的推荐指标

50 年一遇的风暴可能被认为是码头设计使用年限内最严重的风暴。游艇因摩擦而造成的外观损坏是可以接受的，但淹没或搁浅不可接受。需保证熟练的码头操作工和船员能够在走道上保持安全的线路和连接段行走，并能更换护舷。应对1 年一遇的风暴采取一定的安全措施，以使所有正确系泊的船只和浮筒都能完好无损，并且通常的码头巡逻将足以确保系得很差的船只并更换移位的护舷。每周一次的条件不应扰乱正常的码头活动。

澳大利亚标准借鉴了这一结论，《Guidelines for design of marinas》（AS 3962-2001）对小型游艇港系泊波高的建议指标见表2。

表2 游艇港“良好”波况指标

在最新发布的澳大利亚标准《Marina design》（AS 3962:2020）中，仍然沿用以上指标，但补充了注释：“最大波高不得超过‘中等’条件Hs标准的1.5 倍。”即停泊水域内最大波高顺浪不得超过0.6×1.25×1.5=1.125 m，横浪不得超过0.25×1.25×1.5=0.469 m，这里的最大波高指在一段波浪观测期间内测得的前1 %大波的平均波高。

《大堡礁海洋公园游艇码头环境指南》（大堡礁海洋公园管理局，1994）也采用了与《AS 3962-2001》相同的泊稳条件标准，但书中描述，通常采用0.5～0.6 m 的波高范围作为固定系泊系统（通常指用桩锚固）的最大值。如果系泊系统不会被0.5～0.6 m 波浪所施加的载荷损坏，船只的系泊羊角或其他配件也很可能受损。在采用浮式系泊系统的小型船舶港口中，波浪防护设计被广泛接受的波浪高度不应超过0.3 m。

美国国防部统一设计准则《Design:Small CraftBerthing Facilities》（UFC 4-152-07）提出：“应采用消波结构将波浪降低到可接受的高度，可接受的最大波高的标准是，根据所用船只的特性，在进港航道内约为2～4 英尺，停泊水域内1～1.5 英尺。”

美国ASCE 小型船舶港口委员会出版了一本关于小型船舶港口的手册（1969），他们提出：“一般来说，不考虑长周期的情况下，系泊水域的波高最大值应减少到0.5 英尺～1 英尺。”在其随后出版的小船港口设计指南《Planning and Design Guidelines for Marina Berthing Facilities》（2012）中描述：“一般来说系泊波高应小于0.5 英尺～1.5英尺。”书中引用了加拿大西北水利公司的上述成果，并分析到，当波浪周期在2～6 s 之间时应要求最严格，因为这是大多数小型船舶的自然横摇和升沉周期的范围。一旦波浪周期超过6 s，第二个标准即船舶的水平运动就变得重要，这种情况下应关注大风暴和涌浪等长周期波的作用。

美国加州航道局设计指南《Layout &Design Guidelines for Marina Berthing Facilities》（DBW 2005）中写道：当游艇码头遭受3～4 英尺高的波浪时，在码头上行走都可能非常困难。在使用混凝土浮桥的情况下，沉重坚硬的浮箱可为游艇提供极好的风平浪静的停泊水域。混凝土浮桥不应在波浪高度大于12～14 in（0.3～0.35 m）的水域作为码头使用，除非设计和建造时作为消波器使用。

日本国际临海开发研究所设计标准《Technical Standards And Commentaries For Port And Harbour Facilities In Japan》（OCDI 2009）中提出，在确定装卸货物过程的允许波高时，如果不存在因涌浪或长周期波浪引起的船舶运动所导致的危险，则表3中所示数值可作为参考。

表3 装卸作业允许波高（不受涌浪或长周期波浪影响）

数据显示，船长50 m 的游艇约为540 GT，现有游艇船长多小于50 m，可以认为日本标注中游艇码头系泊允许波高可取小船对应的0.3 m。该标准中对长周期的允许波高也做了说明，根据船型不同数值为0.1～0.2 m，比短周期波的波高要求更严格。

英国TYHA（游艇码头协会）标准对游艇码头内波浪要求如下：1）正常情况下有效波高0.3 m 以下，最大波周期2 s 以下；2）50 年一遇有效波高0.4 m 以下，波周期2.5 s 以下；3）如超出上述要求，必须采用消波设施或防波堤。

2 我国现行相关规范标准分析对比

我国正在施行的《游艇码头设计规范》（JTS 165-7-2014）编制时在借鉴加拿大西北水利公司上述成果的基础上适当进行了调整。规范对浮桥式游艇码头系泊允许波高规定为：浮桥式泊位的系泊允许波高采用50 年一遇H1%，顺浪要求小于等于1.1 m，横浪要求小于等于0.5 m。

多数国外标准或研究成果中的允许波高采用有效波高Hs描述，澳大利亚标准（表2）最为详细，区分方向、周期、重现期，对长期使用和极端条件下的波高分别进行了限制。AS 3962:2020 注释“中等”条件标准允许波高Hs的1.5 倍，即最大波高与我国规范50 年一遇H1%的数值基本相当。

美国标准ASCE Manual 50 借鉴澳大利亚标准，并进行了更详细的论述。UFC 4-152-07 中描述停泊水域内可接受的最大波高的标准是0.3～0.45 m。DBW 2005 中描述混凝土浮桥不应在波浪高度大于0.3～0.35 m 的水域使用。UFC 4-152-07 和DBW 2005 都是只描述了波高，没有对波浪方向、周期、重现期及累计频率进行说明。

根据日本标准OCDI 2009，不考虑长周期波时，游艇码头系泊允许波高0.3 m。考虑长周期波时，数值为0.1～0.2 m，比短周期波的允许波高小很多。

英国TYHA 标准要求正常情况下有效波高0.3 m 以下，最大波周期2 s 以下；50 年一遇有效波高0.4 m 以下，波周期2.5 s 以下。该标准要求非常严格，尤其是对波周期的要求极为严格。

3 典型案例

港池的泊稳条件是港址选择的控制性因素，会影响到总平面布置、工程造价等，由于游艇码头的泊稳要求较高，码头选址时应尽量避免把游艇码头布置在强浪向的位置。但是在设计中难免会遇到把游艇码头布置在强浪向，现在国内外的通常做法是采用环抱式防波堤掩护，口门的位置和大小一般需要通过模型试验来验证。

为了满足规范规定的泊稳条件的要求，有时不得不加大防波堤的顶标高，极大地影响了景观效果；也有采用建多重防波堤来降低港内波高，这样就增加了工程造价；也有采取改变口门位置，或改变防波堤布置或结构型式的方式来降低港池内波高。

天津港东疆游艇码头，游艇码头位于已建环抱防波堤内侧，但码头停泊水域波高仍然很大，为满足游艇靠泊，在原有防波堤内侧又修建两道隔堤，如图1 所示。

图1 天津港东疆游艇码头平面布置示意图

青岛万达东方影都项目为了满足游艇系泊条件，把口门位置放到端部，使得游艇进出港池需要走S 形弯，如图2 所示。

图2 青岛万达东方影都平面布置示意图

4 结语

我国现行《游艇码头设计规范》（JTS 165-7-2014）中，浮桥式泊位的系泊允许波高采用50 年一遇H1%，要求顺浪波高小于等于1.1 m，横浪波高小于等于0.5 m，与澳大利亚标准《Marina design》（AS 3962:2020）的最大允许波高基本相符，相较其他国外标准，略偏宽松。

港池的泊稳条件是游艇港选址的控制性因素，选址时应尽量避免把游艇码头布置在强浪向的位置，浮桥式游艇码头港池系泊条件须满足我国现行规范波高限值，波浪周期较长时，应更加严格控制系泊波高。有条件情况下，在满足我国规范基础上，可参照其他国家标准，结合重现期、波周期等要素从严设计，以保证游艇安全系泊。