Нормы проектирования морских каналов РД 31.31.47-88 (утв. письмом Министерства морского флота СССР от 14 июля 1988 г. N 114)

Нормы проектирования морских каналов
РД 31.31.47-88
(утв. письмом Министерства морского флота СССР от 14 июля 1988 г. N 114)

Дата введения 1 октября 1988 г.
Взамен ВСН 19-70/ММФ

Настоящие нормы разработаны в развитие раздела "Каналы" СНиП 2.06.01-86 "Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования", полностью согласуются с рекомендациями по назначению оптимального режима проводки судов на морских каналах РД 31.63.03-86 и распространяются на проектирование новых и реконструкцию существующих морских каналов, кроме каналов, предназначенных для движения судов или плавучих объектов специального назначения. В этих случаях допускается, при соответствующем обосновании, применение отдельных положений и методов расчета, предусмотренных нормами.

Критерием определения размеров морского канала принята навигационная безопасность движения судов.

1. Исходные данные для проектирования канала

1.1. Исходные данные должны включать:

сведения о размерениях расчетного судна; сведения о планируемом судопотоке; характеристики естественных условий района прокладки трассы канала; величины ущерба водным, биологическим ресурсам и рыбным запасам от строительства и эксплуатации канала.

1.2. В качестве расчетного судна может быть принято конкретное или условное судно. Сведения о нем должны включать:

D - водоизмещение, т;

Т- осадка судна на ровном киле без хода в воде стандартной плотности (), м;

В - ширина по миделю, м;

L - длина между перпендикулярами, м;

- отношение площадей парусности надводного и подводного бортов.

В основу размерений условного судна берется величина осадки, остальные элементы определяются в зависимости от типа судна по формулам:

; B = tT; L = cT, (1)

где с, t - коэффициенты, определяемые по табл. 1;

, (2)

где H - высота надводного борта, м.

Таблица 1

Коэффициент	Тип судна
	Универсальное	Лихтеровоз	Танкер	Газовоз	Комбинированное	Морской паром	Контейнеровоз	Лесовоз	Пассажирское	Углерудовоз
t	3,3	3,5	2,6	3,0	2,4	3,6	3,2	2,4	4,0	2,7
с	17,5	18,2	17,5	16,5	15,5	19,5	17,8	17,5	20,1	17,2

1.3. Сведения о планируемом судопотоке должны включать:

количество судопроходов в год и среднесуточный судопоток в течение месяца с наибольшим судооборотом;

состав судопотока по типам судов, их размерениям и количеству.

1.4. Характеристики естественных условий должны включать:

планы акваторий трассируемого канала и прилегающей территории;

литологические разрезы по намечаемым вариантам трасс канала с характеристиками грунтов;

элементы метеорологического режима не менее чем за 12 лет, включающие данные повторяемости ветров по скорости, направлению и их продолжительности;

сведения о характере течений; их направлении и скорости;

режимные функции высот волн 3% обеспеченности в системе, по восьми румбам;

график обеспеченности ежесуточных уровней воды;

среднегодовую метеорологическую дальность видимости и преобладающий для данного района коэффициент прозрачности атмосферы с повторяемостью не менее 65%;

продолжительность ледового периода;

сведения о динамике берега и интенсивности движения наносов.

1.5. Оценка ущерба водным, биологическим ресурсам и рыбным запасам должна определяться на стадии технико-экономического обоснования проекта канала и учитывать:

характеристику загрязненности извлекаемых грунтов по химическим и биологическим показателям;

состояние среды кормовой базы и ихтиофауны в районе дампинга;

оценку отрицательного влияния дноуглубления и дампинга на окружающую среду;

мероприятия по предотвращению и снижению ущерба;

мероприятия по компенсации неустраняемого ущерба.

2. Трассировка канала

2.1. Трасса канала должна быть проложена так, чтобы затраты на ее строительство и эксплуатационные расходы были минимальными.

2.2. При анализе предполагаемых затрат необходимо учитывать:

а) объемы извлекаемого грунта при строительстве канала по формуле:

, (3)

где - средняя величина глубины прорези на участке, м;

b - проектная ширина канала, м;

- угол наклона откоса к горизонту, град.;

- длина участка канала, м;

- количество участков;

б) объемы ремонтного дноуглубления в зависимости от заносимости канала при различных вариантах трассы;

в) сравнительную производительность дноуглубительных снарядов в зависимости от вида грунта;

г) зависимость размеров канала от гидрометеорологических факторов;

д) зависимость ширины канала от расстановки знаков ведущих створов.

2.3. Длина канала определяется его направлением, естественным рельефом дна и расчетной навигационной глубиной.

2.4. Трасса канала должна быть проложена так, чтобы строительство канала и его эксплуатация удовлетворяли требованиям природоохранных органов (согласована с органами водо- и рыбоохраны Минводхоза СССР и Минрыбхоза СССР на стадии подготовки предпроектной документации).

3. Глубина канала

3.1. Отсчетный уровень глубины проектируемого канала назначается с обеспеченностью от 98 до 99,5% в соответствии с табл. 2 п. 12.5 СНиП 2.06.01-86, где входным аргументом является разность уровней 50% обеспеченности и минимально наблюденного уровня .

При реконструкции действующих каналов допускается, при соответствующем обосновании, сохранять ранее принятый отсчетный уровень глубины.

Приведение навигационной глубины при назначенной обеспеченности уровня к нулю глубин морской навигационной карты производится по формуле

, (4)

где - глубина, указанная на карте, м;

- разность абсолютных значений назначенного отсчетного уровня и уровня, принятого на морской навигационной карте, м;

- навигационная глубина, м.

Соответственно изменяется и проектная глубина d.

Примечания: 1. Глубины на морских навигационных картах приведены для безливных морей к среднему многолетнему уровню, то есть имеют 50% обеспеченность; для морей с приливо-отливными явлениями - к наинизшему теоретическому уровню, подразумевающему только астрономические факторы.

2. При м, отсчетный уровень глубины должен быть таким, чтобы обеспечивался пропуск планируемого судопотока.

3. В зависимости от интенсивности судоходства отсчетный уровень допустимо принимать с обеспеченностью меньшей, чем указано в п. 3.1 при обязательном технико-экономическом обосновании, выполняемом в соответствии с рекомендуемым приложением 1.

3.2. Навигационная глубина и проектная глубина d (рис. 1) канала определяются по формулам:

, м, (5)

, м, (6)

где Т - осадка расчетного судна, м;

- поправка на изменение осадки расчетного судна при плотности (солености, ) воды в районе проектируемого канала, отличающейся от стандартной ; величина определяется по табл. 2;

- суммарный навигационный запас глубины, м;

- запас глубины на заносимость, м.

Таблица 2

Плотность ,	Соленость,	, м
1025	32	0,000 Т
1020	26	0,004 Т
1015	20	0,008 Т
1010	13	0,012 Т
1005	7	0,016 Т
1000	0	0,020 Т

Примечание. Грузовая шкала морских судов строится в предположении, что судно плавает в воде стандартной плотности ().

3.3. Суммарный навигационный запас глубины определяется по формуле:

, м, (7)

где - минимальный навигационный запас, необходимый для обеспечения управляемости судна, м;

- волновой запас на погружение оконечности судна при волнении, м;

- запас на изменение осадки судна на ходу на тихой воде по сравнению с осадкой без хода, м;

- запас на крен судна, возникающий от воздействия расчетного ветра и гидродинамических сил на повороте, м.

3.3.1. Минимальный навигационный запас , м, определяется по табл. 3 в зависимости от осадки судна Т и вида грунта.

Таблица 3

Грунт дна в интервале между и (), м	, м
Ил	0,04 Т
Наносный грунт (песок заиленный, ракуша, гравий)	0,05 Т
Плотный слежавшийся грунт (песок, глина, супесь, суглинки, галька)	0,06 Т
Скальный грунт, валуны, сцементированные породы (песчаники, известняки, мел и др.)	0,07 Т

Примечания: 1. При неоднородных грунтах в интервале между и (), м, в расчет принимается наиболее плотный грунт.

2. При плотном слежавшемся грунте, скальном грунте, грунте с включением валунов и сцементированных пород дноуглубительные работы должны заканчиваться проверкой глубины гидрографическим тралением, о чем необходимо указывать в проектно-сметной документации.

3. Для каналов, расположенных севернее параллели 66°30', а также для Берингова, Охотского морей и Татарского пролива при расчетных судах водоизмещением не более 20 тыс. т. необходимо вводить поправку на увеличение осадки судна при обледенении, равную 0,1 м.

3.3.2. Волновой запас , м, для одиночного и расходящихся судов определяется по графикам на рис. 2, 3 в зависимости от длины расчетного судна L, м, числа Фруда и - высоты волны 3% обеспеченности в системе волн наиболее опасного направления в районе судового хода при действии расчетного ветра. Скорость ветра принимается из условий управляемости судна и равняется . ( выбирается в соответствии с обязательным приложением 2).

3.3.3. Скоростной запас , м при движении одиночного судна определяется с помощью графиков рис. 4, 5 и табл. 4:

а) график (черт. 4) служит для определения скоростного запаса при движении судна на мелководье . На графике Fr (определяется из рис. 2); . определяется методом последовательных приближений. Величина третьего слагаемого , входящего в , сначала принимается равной 0,35 и из графика (рис. 4) выбирается , затем найденная подставляется в вместо 0,35, и вычисления повторяются. Как правило, действия ограничиваются двумя первыми подстановками;

б) график (рис. 5) уточняет величину скоростного запаса для судна, движущегося в каналах неполного профиля. Входным аргументом являются число Фруда Fr и отношение площади сечения условного канала полного профиля, полученного путем продолжения откосов до уровня воды , к площади погруженного миделевого сечения судна . Выбранный из графика рис. 5 коэффициент умножается на ; , м;

в) с помощью табл. 4 определяется скоростная поправка глубины для каналов полного профиля. Величина скоростного запаса для мелководья умножается на коэффициент , выбранный из табл. 4; , м.

Таблица 4

	6	8	10	12	14	16	18
	1,90	1,68	1,50	1,38	1,27	1,24	1,15

Для каналов с двухсторонним движением вычисленное значение скоростного запаса увеличивается на 80%.

3.3.4. Запас на крен судна , м, определяется по формулам:

, м (8)

, м (9)

где - угол крена от ветра, град., выбирается из табл. 5;

- динамический угол крена, град., выбирается из табл. 6.

Формула (8) применяется при расчетах , для прямых участков канала, формула (9) - для участков сопряжения колен канала (мест поворота судна).

Таблица 5

Тип судна	Угол крена от ветра , град. при скорости расчетного ветра , м/с
	9	13	16	19	22
Универсальное, лихтеровоз, газовоз, морской паром	-	1	1	1	2
Контейнеровоз	1	2	3	4	5
Пассажирское	1	3	4	6	8

Таблица 6

Тип судна	Динамический угол крена , град. при скорости судна , уз.
	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Универсальное, лесовоз, контейнеровоз	1	1	2	2	3	4	5	6	7
Лихтеровоз, пассажирское, морской паром, газовоз	-	-	-	1	1	1	1	2	2
Танкер, комбинированное	-	-	-	-	-	-	1	1	1

Примечания: 1. Запас на крен от ветра не учитывается: для танкеров и комбинированных судов; для всех судов при курсовых углах ветра, отличных от 60-90°.

2. Для лесовозов угол крена на прямых курсах берется постоянным, равным 5°.

3. Местом поворота считается кривая сопряжения колен канала с примыкающими к ней с двух сторон прямолинейными участками, равными длине расчетного судна L, м.

3.3.5. Запас на заносимость назначается на основании специальных исследований или подбором обоснованного аналога. Величина может быть одинаковой по всему каналу или дифференцированной по его длине в зависимости от интенсивности заносимости различных участков прорези.

4. Ширина канала

4.1. Проектная ширина канала для одностороннего движения судов b должна определяться по формулам:

, м (10)

, м (11)

где - навигационная ширина канала, м;

- запас ширины на заносимость, м;

- навигационная глубина прорези канала, м;

, - углы наклона откосов к горизонту к концу межремонтного периода и проектная величина, соответственно.

4.2. Навигационная ширина канала принимается на уровне навигационной глубины и определяется по формуле:

, м, (12)

где - ширина маневровой полосы на уровне навигационной глубины, м;

- навигационный запас ширины канала, учитывающий гидродинамическое взаимодействие судна с бровкой канала, м.

4.2.1. Ширина маневровой полосы определяется по формуле:

, м, (13)

где В - ширина расчетного судна по миделю, м;

- относительная ширина маневровой полосы, которая определяется по табл. 7 в зависимости от курсового угла истинного ветра относительно оси канала и проекции вектора скорости течения на направление нормали к оси канала ;

, , , - безразмерные коэффициенты, значения которых определяются по табл. 8, 9, 10, 11.

Таблица 7

, град	Относительная ширина маневровой полосы , м при , м/с
	-1,2	-1,0	-0,8	-0,6	-0,4	-0,2	0,0	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2
0	4,27	3,76	3,34	3,01	2,78	2,65	2,60	2,65	2,78	3,01	3,34	3,76	4,27
30	4,39	3,87	3,46	3,14	2,91	2,79	2,76	2,83	3,00	3,26	3,61	4,07	4,62
45	4,45	3,93	3,51	3,20	2,98	2,86	2,84	2,92	3,10	3,37	3,75	4,23	4,80
60	4,50	4,00	3,57	3,26	3,04	2,93	2,92	3,00	3,20	3,50	3,89	4,38	4,98
90	4,62	4,10	3,69	3,37	3,17	3,07	3,08	3,19	3,41	3,73	4,16	4,70	5,34

Таблица 8

Скорость судна, , уз, (м/с)	4 (2,06)	6 (3,09)	8 (4,12)	10 (5,14)	12 (6,17)
	1,18	1,06	1,00	1,01	1,08

Таблица 9

Скорость ветра , м/с	0	5	10	15	20	25	30
	0,79	0,85	0,89	0,94	1,00	1,05	1,17

Таблица 10

	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0
	1,00	1,06	1,13	1,19	1,26	1,35	1,46	1,63

Таблица 11

Водоизмещение D, тыс. т	5	10	20	40	60	80	100	140	180
	1,48	1,37	1,30	1,15	1,09	1,06	1,03	1,02	1,00

4.2.2. Модуль проекции вектора скорости течения на направление нормали к оси канала должен определяться по формуле:

, м/с, (14)

где

(15)

где - скорость течения; м/с;

- курсовой угол течения, град.;

- забровочная глубина, м;

Т - осадка расчетного судна, м.

Примечание. При пользовании формулой (14) и табл. 7 принимается положительным при действии ветра и течения с одного борта и отрицательным в противном случае.

4.2.3. Расчетная скорость ветра м/с на уровне центра парусности расчетного судна, с наиболее опасного направления принимается обеспеченностью 3%, но не более величины, определяемой соотношением , являющимся предельным условием управляемости судна, идущего со скоростью , м/с.

4.2.4. Расчетная скорость течения принимается максимально наблюденная в данном районе, но не более 0,4 величины скорости движения судна, принятой для данного канала.

При отсутствии данных о ее величина берется как функция расчетного ветра из выражения

, м/с, (16)

где - географическая широта места, град.;

- скорость расчетного ветра, м/с.

4.3. Если к моменту проектирования ширины канала известна система средств навигационного оборудования и соответствующая ей точность определения места судна в канале, то ширина маневровой полосы канала , м определяется в соответствии с обязательным приложением 3.

4.4. Проектная ширина канала, предусматривающего двухстороннее движение судов, определяется из условий расхождения расчетного судна и судна с шириной 0,7В по формуле:

, м, (17)

где индексы 1 и 2 относятся соответственно к большему и меньшему из расходящихся судов.

Примечание. Необходимость строительства канала для одностороннего или двухстороннего движения определяется в соответствии с обязательным приложением 4.

4.5. Величина уширения канала на повороте определяется в зависимости от соотношения радиуса закруглений канала R и длины расчетного судна L по табл. 12; откладывается по нормали к линии движения на внешнюю сторону поворота, рис. 6.

Таблица 12

R/L	4	5	6	7	8	9	10	11	12
	0,19	0,15	0,13	0,11	0,10	0,08	0,08	0,07	0,06

Примечание. Не рекомендуется принимать R < 4,5L.

4.5.1. При наличии в районе постоянно действующего течения уширение канала на повороте дополнительно увеличивается на

, рассчитываемую по формуле:

, (18)

где - угол между направлением течения и осью прямолинейного участка канала, град. (курсовой угол течения);

- коэффициент, зависящий от угла сопряжения колен канала и соотношения скоростей течения и движения судна , выбирается из табл. 13;

рассчитывается для точек начала и конца поворота. Уширение производится по нормали к линии движения.

Таблица 13

	Коэффициент при угле сопряжения колен канала , град.
	30	45	60	75	90
0,50	1,30	1,96	2,61	3,26	3,92
0,40	1,04	1,57	2,09	2,61	3,13
0,30	0,78	1,17	1,57	1,96	2,35
0,20	0,52	0,78	1,04	1,30	1,57
0,17	0,44	0,67	0,89	1,11	1,33
0,13	0,34	0,51	0,68	0,85	1,02
0,10	0,26	0,39	0,52	0,65	0,78
0,07	0,18	0,27	0,36	0,46	0,55
0,05	0,13	0,20	0,26	0,33	0,39
0,03	0,08	0,12	0,16	0,20	0,23

Угол сопряжения уширенной части поворота с прямолинейным участком канала должен быть не более 15° (рис. 6).

Спрямление криволинейных участков делается с таким расчетом чтобы зона теоретического поворота не была уменьшена.