1.1 تعريف الميناء
الميناء أو المرفأ هو مكان يقع على حافة المحيطات، أو الأنهار، أو البحيرات، تذهب إليه السفن للشحن أو لتفريغ حمولاتها. والموانئ هي أيضاً المكان الذي ينتقل منه أو إليه المسافرون الراحلون عبر السفن. لغوياً تستخدم كلمة ميناء للإشارة إلى الموانئ البحرية أو الجوية (المطارات)، ولكنها في الغالب تشير إلى الموانئ البحرية، والتي تسمى “المرافئ”. الموانئ الجوية أو المطارات هي مواقع مغادرة الطائرات أو قدومها.
2.1 أنواع الموانئ
يمكن تصنيف الموانئ كموانئ طبيعية أو وظيفية ( functional ) أما الموانئ الطبيعية فيمكن أن تكون كما يلي:-
" موانئ طبيعية (( Natural Harbors
وتكون محمية من العواصف وأمواج البحرعن طريق أراض طبيعية وسلاسل جبلية أو بواسطة الجزر. والمدخل لمثل هذا النوع من الموانئ يتم تشكيله بحيث يسمح بالحركة ولكن مع ضمان السكون داخل الميناء.
" موانئ شبه طبيعية ((Semi natural Harbors
ويكون محاطاً من جوانبه باليابسة ولكنه يحتاج عمل صناعي لحماية المدخل فقط.
" موانئ صناعية (غير طبيعية) ( ( Artificial Harbors
ويتم حمايتها من العواصف والأمواج بواسطة كواسر الأمواج أو يتم إنشاؤها عن طريق الحفر.
" أما الموانئ الوظيفية فتصنف كالتالي:
" موانئ تجارية ( Commercial Harbors )
ويتوفر فيها خدمات الشحن والتفريغ لحمولات السفن، وتكون فيها الأرصفة والمراسي لأغراض التعامل مع الحمولات. وعادة ما تكون هذه الموانئ جزء من الموانئ الضخمة أو كجزء مستقل بذاته، ويمكن أن يكون هناك موانئ مختصة بنوع من التجارة، مثل ميناء النفط، ميناء الفحم، ميناء معادن… الخ. وهذه جميعاً أنواع متخصصة من الموانئ التجارية.
" موانئ عسكرية ( Military Harbors )
وتستخدم لرسو المراكب العسكرية أو كمستودع.
" موانئ اللجوء (( Harbors of Refuge
وتلجأ إليها السفن عند هبوب العواصف في البحر، يمكن أن تتواجد كجزء من ميناء تجاري ضخم، ويلزم لهذا النوع من الموانئ وصول سهل وآمن من البحر ومرافئ جيدة.
3.1 مسميات الميناء ( ( Port Terms
وهي مسميات تتعلق بطبيعة الميناء والهدف منها هو توحيد المصطلحات الفنية المتداولة.
" ميناء محيطي ( ( Ocean Port
من التسمية يتضح لنا أنه ميناء للسفن التي تبحر في المحيطات الكبيرة، ومثل هذا النوع من الموانئ يمكن أن يكون طبيعياً أو صناعياً في الخلجان أو على مصبات الأنهار أو على الشواطئ وتعتبر موانئ الأنهار والبحيرات موانئ تجارية محيطية.
" الموانئ الحرة ( Free Ports )
وهي عبارة عن مناطق منعزلة وآمنة للتعامل مع سفن الحمولات والشحن والتفريغ والتصنيع وذلك بدون تدخل قوانين البلاد، والهدف من ذلك هو حرية التجارة، وتقليل الوقت الضائع في المعاملات الرسمية.
وأحياناً فإن مثل هذه الموانئ تشكل جزء من أحد الموانئ الكبيرة بحيث يكون مستقلاً ومؤمناً، ومعفياً من قوانين البلاد المطبقة على البضائع الأجنبية.
" المحطات البحرية ( Marine Terminal )
وهو جزء من الميناء، يتواجد به الأرصفة لخدمات الحمولات والنقل والتخزين ويعتمد نوعه على نوع الحمولات، فهو إما محطة مسافرين، أو محطة بترول.
" مراسي أعلى البحار( ( Off-Shore Terminal ( Mooring)
ويتم إيجادها لعمل السفن في المياه العميقة، وذلك عن طريق إنشاء الجزر أو المراسي، ويتم ذلك عندما يتضح أنه من غير الاقتصادي إنشاء موانئ محمية ومجهزة. وفي هذه المراسي تنقل الحمولات عن طريق أنابيب الضخ أو أحزمة التوصيل، وحمولات أخرى يمكن نقلها عن طريق حاويات. ومن غير المعتاد أن تعمل السفينة أو تنتظر من غير تثبيت بالخطافات.
4.1 ملامح الميناء ( Harbor Features)
الهدف الرئيسي من الميناء هو توفير ملاذ آمن للسفن التي تبحث عن مأوى، أو التزويد بالوقود، أو التصليح أو نقل الحمولات والمسافرين.
ويتواجد في الميناء عناصر كثيرة مثل المدخل، الممر الملاحي، كاسر الأمواج والأرصفة، ومحطات للسفن، أحواض جافة ومغلقة، وتوافر مثل هذه العناصر يتبع الحاجة إليها.
" مدخل الميناء ( ( Harbor Entrance
مدخل الميناء هو أكثر أجزاء الميناء تعرضاً للأمواج، وبذلك فإن عمق المياه وعرض المدخل يجب أن يكون أكبر منه في الممر الملاحي المؤدي للميناء. ويعتمد عرض المدخل على كثافة المرور، عدد المداخل المساعدة الأخرى واحتياجات الحركة ودرجة الحماية المتوفرة للمر الملاحي. أما عرض المدخل فيجب أن يكون واسع بما فيه الكفاية لأغراض الحركة ولتجنب تيارات المد والجزر الخطيرة ولكن هذا الاتساع يجب أن لا يكون حتى يمنع ارتفاع الموج وتلاطمه داخل الميناء.
" قناة الاقتراب ( ( Approach Channel
بشكل مبدئي، فإن عمق المياه في جميع أرجاء الميناء أن يكون كافياً لأغراض حركة السفن في جميع أرجاء الميناء، فإن الممر الملاحي المؤدي للميناء يجب أن يكون بعرض كافٍ وأن يعمق وذلك لتوفير ممر آمن للسفن ما بين المدخل والأرصفة داخل الميناء.
إن المصطلح يعبر عن المسلك المحفور الذي تجوبه السفن من البحر الموصول إلى الحوض داخل الميناء. والجزء من الممر الملاحي الواقع في البحر والقريب من المدخل يسمى الممر الخارجي، أما الجزء من الممر الواقع بين المدخل وحوض الميناء فيسمى الممر الداخلي، ويتم حماية الممر الداخلي من العواصف والأمواج بواسطة حواجز طبيعية أو بواسطة كواسر الأمواج.
" حوض الاستدارة ( ( Turning Basin
وهو المساحة التي تحتاجها السفينة لعملية المناورة، وذلك عندما تدخل أو تغادر المرسى، وحجم حوض الاستدارة يعتمد على حجم السفن التي ترتاد الميناء، ومن المفضل أن يتم تصميم حوض الاستدارة بحيث يسمح للسفينة أن تستدير بشكل مستمر بدون تدخل مراكب المساعدة (Tugs )، أي يجب أن يكون الحوض واسعاً بحيث يسمح باستدارة حرة للسفن، حيث أنه من المعلوم أن السفن كالقاطرات لا يمكنها القيادة للخلف.
" الحوض المحمي ( ( Sheltered Basin
وهو ساحة المياه المحمية بكاسر الأمواج والساحل، ويتواجد في هذا الحوض عناصر الميناء الأخرى كمنطقة تثبيت السفن والمراسي.
" كواسر الأمواج ( ( Break waters
الهدف الرئيسي من كاسر الأمواج أو نظم كاسر الأمواج هو حماية ساحة الماء المغلقة من الأمواج والعواصف، فهي تساعد في جلب الهدوء داخل الميناء وبالتالي تحقيق الأمان للسفن داخله، وسهولة عملها. ويسمى البناء المتواصل في الجزء العلوي من كاسر الأمواج الرصيف ( Pier Head ).
" الأرصفة والمراسي ( ( Wharves and Quays
ويتم بناؤها بشكل مواز للشاطئ أو لكاسر الأمواج داخل الميناء، وهي تسمح برسو السفن على طول الرصيف بغرض مناولة الحمولات، ويتم إنشاؤها عن طريق الردم بالتربة أو مواد أخرى ولها رصيف واسع على السطح.
" محطات السفن والأرصفة الممتدة ( ( Jetties and Piers
وهي منشآت إما مفتوحة أو مغلقة، مزودة برصيف واسع أعلاها وذلك للسماح للسفن بالرسو على طولها. ويتم إنشاؤها بعيداً عن الشاطئ أو عمودية عليه وذلك لتقليل الترسبات الطميية وعمليات الحفر والسماح بالانسياب الحر لتيارات المد والجزر.
" أحواض التثبيت ( ( Locked Basins
وهي أحواض مغلقة، يمكن أن ترسو بها السفن، ويتم التحكم بمداخلها عن طريق بوابة خاصة. ومستوى المياه داخل هذه الأحواض لا يتأثر بالتغيرات التي تحدث لمستوى المياه خارجه.
" الأحواض الجافة ومزالق السفن ( ( Dry Docks and slipways
والغرض الرئيسي منها هو الصيانة وإنشاء وتصليح السفن، فالحوض المختص ببناء السفن يسمى حوض البناء، ويبقى جافاً لسهولة العمل. والحوض الجاف مزود ببوابة عند المدخل يتم إغلاقها عند دخول المركب داخل الحوض ومن ثم ضخ المياه خارجه لإبقائه جافاً.
" عناصر مساعدة ( Ancillaries )
وهي تشمل المراسي والخطاطيف والعوامات (buoys )، والأضواء والمخازن وأبراج الحماية من الحرائق وأية خدمات أخرى يمكن الاحتياج لها.
5.1 تحديد الموقع ( Site Location )
يجب أن تتم عملية المسح لتحديد وتعريف المواقع التي يتوافر فيها متطلبات وأنشطة الميناء، وعليه فإن تخطيط الميناء يجب أن يشتمل على مساحات للتوسع المستقبلي وكذلك وضع الأسس لمثل هذا التطور المستقبلي.
" المساحات المتاحة ( ( Existing Area
سعة المراسي الموجودة وكذلك مساحات الميناء لها أهمية كبيرة عند تخطيط الموانئ وقلة المساحات المتاحة تتسبب في مشكلة إنتاجية الميناء، ففي العديد من المحطات القديمة يتواجد مساحات خلف مقدمة المرسى تحتوي على العديد من الأكشاك والمباني، مما يسبب نقصاً في المساحات الفارغة اللازمة لتناول وتخزين الحاويات وكذلك وحدات كبيرة من الحمولات، ويمكننا في الموانئ القائمة زيادة الإنتاجية من خلال إعادة ترتيب المواقع في مساحة الميناء يمكن أن يزيد إنتاجية الميناء كما هو واضح في شكل (1.1)، فالشكل يوضح أحد الحلول الممكنة للمساحة المتوفرة في أحد أرصفة الحمولات العامة وقد تحولت إلى محطة حديثة.
شكل (1.1) : إعادة ترتيب مساحة الميناء المتوفرة
ولتقدير ناتج مساحة الميناء، فإن النقاط التالية يجب أن تأخذ بعين الاعتبار:
" المستوى الفني
" المستوى التشغيلي
" السعة التخزينية
" ملكية الأراضي
" إمكانية إعادة ترتيب مواقع الخدمات
ومن خلال زيادة مساحة الأراضي خلف المراسي، فإنه يمكن زيادة قدرة الميناء الاستيعابية، هذا يعني أن سعة الميناء في هذه الأيام أكثر اعتماداً على الإدارة الناجحة وتوفر المساحات منه على طول مقدمة المرسى نفسه.
" الأراضي الحيوية ( ( Potential Areas
من الصعب جداً العثور على أراضي مجاورة لأرض الميناء لغرض التوسع. ففي غالب الأحيان تكون الأرض المجاورة لأرض الميناء مزدحمة ومحكمة، وتعود لمنطقة تطوير المدينة، أي أن توسيع نشاطات الميناء الحالية مستحيل، ولذلك يجب دراسة تكاليف التوسع في النواحي القابلة للتطوير في الميناء ووضعها في المخطط الهيكلي للميناء.
عند تقييم مساحة حيوية جديدة في الميناء، فمن المناسب تقسيم هذه الأراضي خلف خط المرسى إلى أراضي تشغيل (تحميل وتنزيل وتوابعه) وأراضي للتخزين. وطول هذه الأراضي أو المرسى يعتمد على نوع السفينة والحمولات المتوقعة. وعادة لسفن الحاويات المتوسطة والسفن متعددة الأغراض 200 متر طولاً تكفي لمرسى واحد.
إن عملية وصول السفن للميناء عادة ما تكون صعبة، فعدد المراسي المطلوبة يعتمد على سعة المرسى الواحد. لذلك لحساب عدد المراسي المطلوب، يجب معرفة ما إذا كانت السفن تصل بشكل عشوائي أم أن هناك وقت ذروة معين، مثل التغيرات الفصلية في معدل الوصول.
ولحساب نسبة سعة المرسى:
نسبة سعة المرسى متوسط الزمن الذي تمضيه السفينة في المرسى ( 1.1 )
عدد المراسي × متوسط الزمن بين تتابع وصول السفن
وكدليل إرشادي فإن سعة المرسى لغرض الحمولات العادية يجب أن تكون أقل مما هو معطى في الجدول التالي. ويعتمد ذلك على مسؤول الميناء الذي يتحكم في وصول السفن للمرسى. ويبدو أن المعاملات السعوية العالية للمرسى أنها جذابة لأن ذلك يؤدي إلى زيادة خدمات المرسى، ولكن في العادة فإننا نفترض نسبة متوسط زمن انتظار السفينة إلى متوسط زمن خدمة السفينة في المرسى ليس أكثر من 20.
عدد المراسي المعامل السعوي النسبي للمرسي
درجة التحكم بوصول السفينة للمرسي
معدومة متوسطة عالية
1 25 35 45
2 40 45 50
3 45 50 55
4 55 60 65
5 60 65 70
6 أو أكثر 65 70 75
جدول ( 1.1 ) : المعامل السعوي النسبي للمرسي.
زمن سعة الميناء يعتمد علي نوع المرسي و نوع وحجم السفينة و أدوات النقل و معدات التحميل و التنزيل و الأحوال البيئية … الخ . في هذه الأيام علي سبيـل المثال ، نجـد أن قدرة حامل الحاويات ( Crane Container ) يتغير من 10 - 50 حاوية ، بقدرة متوسطة 25 حاوية لكل ساعة . وفي حالة زيادة قدرة حامل الحاويات بحوالي 50 حاوية أو أكثر في الساعة ، فإن سعة المحطة ، أي أن الأرض المطلوبة ، سعة التخزين والنقل … الخ ، يجب أن تزيد ضمناً ولذلك فإن المنفعة في تطوير الميناء يمكن أن تكون في حفظ وقت إنتظار السفن أو وقت الخدمة . أما السفن ذات التكلفة العالية تحتاج إلي مرلسي ذات كفاءة عالية لتقليل وقت الأنتظار ، لأن التحسينات التي تقلل وقت إنتظار السفن لدخول الميناء و وقت الرسو في المرسي …الخ ، يمكن أن توفر علي ملاك السفن نفقات كبيرة علي التشغيل . مثل هذا التوفير ينعكس علي معدل شحن البضائع و علي عرض مساحة أرض التفريغ والتي تتغير من 15-50متر حيث يعتمد ذلك علي معدات التحميل و التفريغ وحاملات الحاويات .
" أبعاد المقاطع المختلفة من عرض أرض الطوارئ لمرسي مزود بناقل حاويات يجب أن تكون :
" المسافة من خط المرسي إلي حامل الحاويات من جهة المياه يجب أن لا تقل عن 2.5 متر محتوياً علي ممر ناقل الحاويات ، أعمدة ربط السفن و المخازن و غيرها من خدمات السفن.
" المسافة بين قضيبي حامل الحاويات تختلف من 10 متر ( ناقل حمولات عامة ) إلي 35 متر (حامل حاويات ).
" مساحة المرور أو طول الطريق خلف حامل الحاويات تتغير من 5- 15 متر.
" الفناء أو المساحة خلف منطقة الطوارئ يمكن تقسيمها إلي فناء رئيسية و فناء ثانوية مزودة بخدمات دخول .
" الفناء الرئيسي أو منطقة التخزين هي المنطقة المحاذية تماما لمنطقة التشغيل و تستخدم أساسا للتخزين المؤقت و الفناء الثانوي يستخدم لتخزين الحاويات الفارغة و المعدات … الخ.
و كقاعدة عامة فإن الأرض اللازمة لمحطة أغراض متعددة تترواح من 30000 - 100000 متر مربع لكل مرسي ولمحطة حاويات من 40000 - 200000 متر مربع لكل مرسي معتمد بذلك علي إنتاجية سفينة الحاويات . وتشمل هذه المساحات أراض للإدارة و الأكشاك و لطرق …الخ .
و عند وجود تقدير دقيق للحمولات المتوقعة في المستقبل ، فإن مساحة التخزين يجب أن يضاف لها مساحة من 25 - 40 % كأراضي إحتياطية .
6.1 تقييم الموقع ( Site Evaluation )
مساحات الأراضي الضرورية لعملية تطوير الميناء يجب أن يتم استكشافها من أنها توافي متطلبات الميناء و احتياجات مختلف رواد الميناء و غالبا ما تكون العمليات الاستكشافية المفصلة غير ضرورية ، وللاسترشاد يمكن أخذ العوامل التالية بعين الاعتبار.
1.6.1 العوامل الطبيعية ( ( Natural Condition
غالبا يكون من الصعوبة توضيح تأثير العوامل الطبيعية علي تخطيط الميناء لكثرتها و تنوع أثرها ، و لكن معظم المشاكل يمكن حلها عن طريق عمل دراسات علي النماذج الهايدروليكية ، و العوامل التالية يجب دراستها :
" عوامل جيولوجية ( ( Geological Condition
" تكوين الطبقات الأرضية
" عوامل طبغرافية و بحرية Topographic and Maritime Conditions :
" وصف الأراضي من الناحية الجغرافية.
" شكل قاع البحر ( Hydrographic )
" الأعماق في المناطق المختلفة و أثرها علي عمليات المناورة و الحركة .
" عوامل التربة Geotechnical Conditions ) )
" الاتزان و القدرة علي التحمل .
" اختيار نوع منشأ المرسي.
" اختيار موقع المراسي بناءا علي دراسات التربة.
" حالة قاع البحر.
" عوامل الحفر و التفجير لعمليات الكراءة Dredging
" الجس و متطلباته.
" تسجيلات منسوب المياه Water level recordings ) )
" تقلبات المد و الجزر.
" مرجع العمق Depth reference
" المياه
" جودة المياه ( قيمة PH ، الملوحة… الخ ).
" درجة التلوث.
" الصفاء Visibility .
" خصائص التآكل ( تآكل مواد الإنشاء وخاصة الحديد و الخرسانة ) .
" الرياح Winds ) (
" قوة الرياح ، اتجاهاتها و أوقاتها.
" قوة الرياح الحرجة و أوقاتها.
" الأمواج ( Waves )
" ارتفاع الموج الذي تسببه الرياح، طول الموج ، أقصي ارتفاع للموج ، اتجاه الموج.
" الأمواج المنتفخة و الواسعة .
" الأمواج التي تسببها المراكب المارة .
" أحوال المناخ ( Climatic Conditions )
" حرارة الجو ( القصوي و الدنيا ).
" رطوبة الجو.
" حرارة المياه.
" التيار ( Current )
" القوة و الاتجاه و الوقت.
" التآكل ، الترسبات الطميية ، حالة قاع البحر.
" الثلوج Ice ) (
" ارتفاعها ، أوقاتها ، امتدادها .
" احتمال الاستعانة بكاسر ثلوج.
" ظروف الرؤية Visibility Conditions ) (
" الضباب و عدد الأيام التي يأتي فيها الضباب.
" الأحوال الطبغرافية.
" الحاجة إلي مساعدات للحركة ، أضواء ، رادارات ، راديو.
" تقييم الموارد الطبيعية Evaluation of natural resources ) (
" تأثير عمليات التطوير علي البيئة.
" نماذج الاختبار ( Model Testing )
" الاتزان، مقاييس الحماية و الخدمات .
" التآكل و الترسبات .
" المواد ( Materials )
" دراسة المواد المحلية المتوفرة.
" معدات المقاول المتاحة.
" طرق التوصيل ، توافرها و قدرتها علي العمل في المنشآت البحرية .
إن اختيار كيفية إنشاء المرسي وتخطيطه يجب أن يعتمد علي معرفة كافية للأحوال الطبيعية و ظروف التشغيل ، كما أن الدراسة السطحية لهذه العوامل ينتج عنها توابع اقتصادية سيئة .
2.6.1 العلاقة بالمجاورين ( Relation with neighbors )
يجب دراسة التالي لمعرفة تأثير الميناء علي الجوار.
" الخصائص المتوفرة Existing Properties ) (
تسجيل ملكية الأراضي اللازمة لإنشاء الميناء ، المعدات التي ستتأثر بعمليات تطوير الميناء ، خطوط الكهرباء والطاقة في المنطقة ، أنظمة توزيع المياه و الصرف الصحي … الخ .
" النقل المحلي Load Traffic ) (
" عن طريق البر.
" عن طريق البحر ( حجم السفن ، تتابع وصولها ).
" العوائق و التأخيرات التي يسببها المرور المجاور ( من الموانئ المجاورة) .
" أراضي التثبيت التي يحتاجها الجوار ( للرسو السفن أو انتظارها خارج الميناء المجاور ) .
" مساحات المناورة التي يحتاجها المجاورين .
" زوارق السحب المستخدمة من قبل المجاورين .
" الحمولات Cargo ))
" كميات البضائع الموجودة و المستقبلية التي يجب نقلها إلي أماكن مجاورة عن طريق البر أو البحر .
" المرور البحري البعيد عن الشاطئ Off- shore traffic ) (
" حجم مرور السفن خارج منطقة التطوير ، حجم السفن وتتابعها .
" المرور المستقبلي Future traffic ) )
" التنبؤ بمواصلات البر والبحر في المنطقة .
" تتابع وصول المراكب إلي المراسي المجاورة و حركة المراكب في البحر .
" التلف و الضرائب
" الخراب والعوائد علي الجيران نتيجة تطويراتهم الخاصة و مرورهم .
" الخراب والضرائب المسببة بواسطة عامل تطويري ثالث ( الأمواج ، الضجة التي يحدثها زيادة المرور ) .
" حالة المرور .
" احتمالات التوسع Possibilities of Expansion ) (
" إمكانية حيازة المناطق البحرية التايعة للجوار .
" تكلفة إستثمار الأراضي .
7.1 تخطيط الموقع ( Layout plane )
بالإعتماد علي تسجيلات المستخدمين و إحتياجاتهم ، الموقع … الخ ، فإن مخطط الميناء يمكن تجهيزه لخدمة مختلف النشاطات في المنطقة . مثل هذا المخطط بالإضافة إلي إحتوائها علي التفاصيل الفنية فإنه يجب أن يحتوي علي حلول لقضايا سياسية ( موقع الميناء إستراجياً ، قربه من الحدود ،… الخ ) .
8.1 مخطط العمل ( Work Schedule )
التخطيط الكامل للميناء يجب أن يحتوي علي برنامج للتطوير المرحلي للميناء ، أولا يجب تسجيل الوقت الذي تكون فيه أجزاء الميناء المختلفة جاهزة لمستخدميها ، فبرنامج العمل هذا سيوضح متي تبدأ الأعمال الإنشائية علي مدي السنين القادمة .
9.1 القنوات - الممرات المائية ( Channels - waterways )
من خلال نظرة عامة فإن القنوات و الممرات المائية يمكن تقسيها إلي المجموعات التالية :
" مجموعة A : ممرات مرور رئيسية شريانية و التي تكون بها الحركة آمنة ليلا و نهارا و عمق المياه مضمون .
" مجموعة B : مثل مجموعة A و لكن مساعدة النقل تكون نهارا.
" مجموعة C : ممرات مهمة و التي يمكن أن يكون بها مساعدة للحركة و أعماق المياه يتم فحصها عن طريق الفحص المعتاد و لكنه ليس مكفولا .
" مجموعة D : الخطوط المحلية ليس بها أي مساعدة للحركة و تكون خلال الأعماق المعروفة.
" القنوات أو الممرات المائية يمكن تقسيمها أيضا إلي غير محكمة و شبه محكمة و محكمة تماما .
" القنوات الغير محكمة :هي القنوات أو الممرات المائية في المياه الضحلة ذات عرض علي الأقل 10-15 مرة طول الجسر لأكبر سفينة تجوب القناة و لكن بدون أية تعميقات .
" القنوات شبه المحكمة : هي قنوات معمقة في المياه الضحلة كما في الشكل (2.1) .
" القنوات المحكمة تماما : هي القنوات التي يكون منها كامل القناة محفور كما في الشكل (2.1) .
شكل (2.1) : قنوات محكمة كليا و جزئيا .
1.9.1 عمق الممر الملاحي Channel depth ) )
عادة يكون مدخل الميناء هو الأكثر تعرضا للأمواج من داخل الميناء, وكذلك لتأثير الشفط والحركات العمودية للسفينة , وبسبب ذلك فان العمق المطلوب عند مدخل الميناء يكون أكبر منه داخل الميناء ولإيجاد عمق القناة فان العوامل التالية يجب أخذها بعين الاعتبار:
" حجم وشكل هيكل السفينة.
" سرعة السفينة .
" سرعة التيار في القناة.
" المساحة العرضية وعرض القناة في جزءها السفلي.
" هل القناة مقيدة أو شبه مقيدة أو حرة.
" عدد الحارات في القناة.
" تأثير الرياح والموج
" الملوحة ومواد القاع.
" ويمكن أن يكون أقل عمق تصميمي بحيث يزيد عن غاطس السفينة في مياه الصيف المالحة بمقدار 1.5-2.5 متر, والحساب التفصيلي للعمق المطلوب يعتمد علي تأثير العوامل التالية مجتمعة:
" غاطس السفينة محملة.
" تأثير المد والجزر.
" التغير في مستوي المياه نتيجة تغير تدفق النهر/ البحر وقلة الملوحة.
" مقدار ما تغوصه السفينة نتيجة لانخفاض سطح المياه حولها أثناء حركتها (squat)
" حركة السفينة العمودية نتيجة الموج.
" أقصي غاطس لأكبر سفينة تعبر الممر الملاحي.
" عدم ثبات غاطس السفينة بكامل طولها.
" عوامل وضعية تتعلق بسهولة حركة السفينة ، وكفاءة تشغيل محركاتها.
" عامل تجريبي.
" العوامل التي تؤثر علي عمق القناة الملاحية
مجال المد والجزر (Tide Range)
يعرف مجال المد بأنه الفرق بين منسوب سطح البحر في حالتي جزر ومد متتالين. وارتفاع المياه في حالة المد وانخفاضها في حالة الجزر غير ثابت وإنما يتغير علي مدار الشهر القمري ( وكذلك علي مدار السنة بالنسبة لحدوث المد الاستوائي) وعلي ذلك يصبح مدي المد غير ثابت . واعتبار مدي المد ضروري جدا عند حساب عمق الممرات الملاحية.
اختلاف الكثافة (Density Change)
وفيه يتضح تأثير الكثافة حيث أنها تؤثر في حساب غاطس السفينة والزيادة المسموح بها عموما من 2 إلي 3 % من غاطس المياه الملحة وذلك للمياه العذبة وهذا يعتمد علي كثافة الماء.
اختلاف غاطس السفينة علي كامل طولها Trim ) )
والمقصود به هو أن غاطس السفينة ليس ثابتا بكامل طولها، فقد يزيد هذا الغاطس عند المقدمة للسفينة أو عند المؤخرة وهذا يعتمد بشكل كبير علي السرعة التي تسير بها السفينة وعلي توزيع حمولتها, ولكن لا توجد وسيلة يتم بواسطتها حساب مقدار الزيادة في الغاطس.
المعامل التجريبي (Empirical Factor)
إن المعامل التجريبي يتعلق بسهولة حركة السفينة, وكفاءة تشغيل محركاتها بالإضافة إلي معامل أمان وعادة يضاف إلي العمق حوالي 0.5 متر إلي 1.5 متر (نتيجة تـأثير العوامل السابقة ) ونأخذ القيمة الأقل وذلك عندما تكون السرعة منخفضة، ونأخذ القيمة الأعلى عندما تكون السرعة مرتفعة والقاع صخريا.
إن الغرض من المعامل التجريبي هو تقليل احتمال اصطدام رفاصات ومراوح السفينة بالأجسام الصلبة في القاع . وكذلك في الممرات المعرضة للاطماء من الأفضل أن يضاف إلي العمق 1.5 متر أو أكثر وذلك حتى تتيح الفرصة صيانة الممر الملاحي وبذلك عند حسابنا العمق الكلي للمر, ويكون ذلك مساويا لمقدار غاطس السفينة ومضاف عليه القيم المقدرة سابقا للعوامل الوضعية.
10.1 حوض الميناء (Harbor Basin)
" المدخل
مدخل الميناء يجب وضعه علي جانب الميناء. وإذا تحتم وضعه في مهب الريح في نهاية الميناء، فان تداخل بين كواسر الأمواج يجب أن يكون موجودا بحيث تستطيع السفينة عبور المدخل المحكم وتكون حرة الاستدارة بوجود الرياح وقبل أن تضرب جانب السفينة بالأمواج . حيث أنه بسبب تداخل كواسر الأمواج فانه داخل الميناء سوف يكون محميا من الأمواج . لكي تقلل ارتفاع الموج داخل الميناء ومنع حدوث تيارات قوية فان المدخل يجب عدم توسيعه عن الضروري للمناورة الآمنة. عرض المدخل المقاس عند العمق التصميمي ، يعتمد علي درجة الحماية من الموج المطلوبة داخل الميناء ومتطلبات الحركة نتيجة حجم السفينة وكثافة المرور وعمق المياه وسرعة التيار في حالة المد والجزر. بشكل عام فان عرض مدخل الميناء يجب أن يكون ما بين 0.7-1.0 مرة طول السفينة التصميمية كما أن أقصي سرعة للتيار خلال مدخل الميناء يجب إلا تزيد عن 1.5 م/ث أو 3 عقدات تقريبا , وإذا كان ذلك ممكنا , ولكن إذا زادت سرعة التيار عن ذلك فان مقطع القناة العرضي يجب إعادة ضبطته.
" مسافة التوقف (Stooping Distance)
مسافة التوقف للسفينة تعتمد علي سرعة السفينة وهيكل السفينة .مسافة التوقف التالية يمكن اعتبارها كدليل إرشادي يمكن فرضه بحيث يكون كافيا لإيقاف السفينة بشكل كامل . فالسفن في حالة الاتزان تكوم مسافة التوقف 3- 5 مرات طول السفينة وللسفن المحملة تكون المسافة 7-8 مرات, أما في الموانئ التي يكون فيها المدخل معرضا لتغيرات الطقس فان مسافة التوقف يجب تقديرها من بداية المنطقة المحمية إلي مركز حوض الاستدارة.
" عمق الحوض (Depth of Basin)
عمق حوض الميناء أسفل المستوي المتوسط للماء يجب حسابه بالاعتماد علي الظروف وعوامل الملوحة. أقل عمق للمياه داخل حوض الميناء يجب ألا يكون أقل من غاطس المركب المحمل بالإضافة إلي فراغ 0.6 - 0.75 متر تحت هيكل السفينة، وللسفن كبيرة الحجم وقاع الميناء صلب، فان الفراغ يجب زيادته حتى 1 متر. أما الشفط عند السرعات المنخفضة لا يؤخذ بعين الاعتبار في الحوض.
" منطقة الاستدارة(Turing Area)
منطقة الاستدارة أو الحوض يجب أن يكون في مركز الميناء، أما مساحة منطقة الاستدارة فتكون متعلقة بقدرة السفينة علي المناورة وعلي طولها، وتعتمد أيضا علي الزمن اللازم للمناورة الدائرية للسفينة. ويجب حماية المنطقة من الأمواج والرياح القوية. علما بأن السفن في حالة الاتزان تقل قدرتها علي الاستدارة ، وبشكل عام تقريبا فإن أقل قطر في حالة السفينة التي تستدير رأسا بدون مساعدة الأمامي أو زوارق السحب يجب أن يكون تقريبا 4 مرات طول السفينة. وفي حالة وجود قارب مساعدة فان قطر الدوران ممكن أن يكون 2 مرة طول السفينة وتحت ظروف ممتازة فان قطر الدوران يمكن تقليله إلي 3- 1.6 مرة طول السفينة كحد أدني وعندما تستدير السفينة بالالتفاف حول الدلفين أو الرصيف وعادة يتم ذلك عن طريق زورق السحب وخلال ظروف هادئة، فان قطر الاستدارة يجب أن يكون علي الأقل 1.2 مرة طول السفينة.
" منطقة الرسو Berthing ) )
حجم منطقة الرسو و المرسى يعتمد على حجم أكبر سفينة و عدد السفن التي تجوب الميناء.
فتخطيط المرسى يمكن أن يتأثر بعدة عوامل مثل حجم حوض الميناء للمناورة و الوصول و المغادرة الأمنية الآمنة للسفينة من و إلى المرسى و هل السفينة مزودة بدفة أمامية أو دفع أمامي و توافر زوارق السحب و اتجاه و قوة الرياح و الأمواج و التيارات.
" منطقة التثبيت ( Anchorage Areas)
هي المنطقة التي تنتظر فيها السفن دورها في المرسى في حالة ظروف مناخية مناسبة و أحيانا فان أماكن خاصة للتثبيت توفر للسفن التي تحمل حمولات خطيرة مثل المتفجرات،أما حجم مساحة المياه اللازمة للتثبيت فيختلف أساسا بالاعتماد على عدد و نوع و حجم السفن التي تحتاج للحماية و نوع نظام التثبيت. اختيار نوع نظام التثبيت يعتمد على حجم السفينة و درجة التعرض للجو و درجة المقاومة و التحميل و نوعية مواد قاع البحر ( مكان الخطاطيف). و كدليل استرشادي فان الميناء يجب أن توفر منطقة تثبيت للسفن الصغيرة في حال انتظارها لكي ترسو أو لحمايتها من الطقس السيئ ، بينما للسفن الكبيرة يمكن أن تحتاج لخطاطيف أو ارتياد البحر في حالة الطقس السيئ ، كما و يجب وضع منطقة التثبيت في منطقة محمية طبيعيا أو محمية بكواسر الأمواج و عادة تكون بالقرب من منطقة الميناء الرئيسية و لكن بعيدا عن خط سير المرور إلى الميناء.
عمق المياه في منطقة التثبيت يفضل أن لا تزيد عن 60 متر بسبب طول سلسلة التثبيت الموجودة في السفينة، و القاع يجب أن لا يكون صلب جدا و إلا فان الخطاف سينجر على طول القاع و لا ينغرز في القاع ، علما بأن السفينة يمكن أن تثبت نفسها عن طريق خطاطيفها الذاتية أو عوامة أو مجموعة من العوامات أو عن طريق الجمع بين خطاطيفها و العوامات.
11.1 الظروف التشغيلية ( Operational conditions )
" المد والجزر Tide ) )
يجب الأخذ بعين الاعتبار منسوب المياه المرتفع والمنخفض، وكذلك التغيرات في الضغط الجوي، وتأثيرات الرياح القوية سواء قريبة من الشاطئ أو بعيدة عنه.
" العمق Depth ))
عمق المياه في المجرى الملاحي وحوض الميناء وأمام وعلى طول المرسى يجب أن يكون كافيا لعملية مناورة آمنة. مع ملاحظة أن عمق المياه يعتمد على الغاطس في حالة الحمل الأقصى للسفينة التصميمية، حيث أن يعتمد على:
" الغاطس في حالة الحمل الأقصى للسفينة.
" تغيرات المد والجزر.
" حركة السفينة نتيجة الأمواج.
" ميلان السفينة نتيجة الأحمال.
" الشفط أسفل السفينة نتيجة سرعة المياه.
" الضغط الجوي.
" التغير الحراري العالمي.
" خصائص القاع.
" التيار ( Current )
مقدار واتجاه تيارات المد والجزر والتيارات المتولدة نتيجة الرياح يجب تقييمها لتوقع تأثيرها على عمليات الرسو ومغادرة المرسى، لذلك يجب وضع واجهة المرسى في اتجاه موازي قدر الامكان للتيار الغالب مع ملاحظة أن التيارات لا تشكل أحمالا عالية جدا على مرسى تم إنشاؤه ولكنها تكون مهمة خلال عملية إنشاء المرسى. فمثلا عملية صب الركائز أو دقها تكون صعبة جدا بوجود تيار بسرعة أكبر من 1.5 م/ث.
" الرياح
تعتمد أقصى سرعة للرياح تكون مؤثرة على المرسى على اتجاه الريح والموج والتيار وحجم ونوع السفينة وزورق السحب وهل السفينة محملة أم لا، ويلاحظ أن اتجاه الرياح الغالب يكون جنوبيا شرقيا أو شماليا شرقيا.
ويجب قياس سرعة الرياح المتوسطة واتجاهها على ارتفاع 10 متر أعلى مستوى البحر خلال عشر دقائق أو يزيد.
حمل الرياح التصميمي المؤثر على منشأ المرسى وأدوات الرسو يعتمد على سرعات الرياح حسب المقاييس المقترحة والتي تؤثر على السفينة الراسية، ويرجع ذلك إلى الحقيقة بأنه إذا لم تكن الناقلة قادرة على مغادرة المرسى فإن منشأ المرسى نفسه يجب أن يكون قادرا على تحمل كامل حمل الرياح؛ وعندها يكون حمل الرياح التصميمي مؤثرا مع الأمواج والتيار في نفس اتجاه الرياح.
وخلال التصميم يتم افتراض أن معدات الرفع الثقيلة للحمولات العامة والحاويات وأبراج التحميل…الخ يجب أن لا تعمل خلال رياح أقوى من 20م/ث.
" الوضوح ( Visibility )
الضباب والمطر الكثيف والثلج هو ظروف الطقس التي يمكن أن تحدث رؤيا سيئة وبشكل عام يمكن قبول مستوى الرؤيا بين 500-1000 متر لعملية المناورة ومغادرة المرسى داخل الحوض وإذا قلت عن 800 متر فإنه يجب تخفيض سرعة السفينة وإذا انخفضت عن 1000 متر فإنه ينصح لأسباب السلامة والأمان أن ترافق السفن كبيرة الحجم زوارق سحب في الممرات البحرية الرئيسية والحوض الداخلي ومحطات النفط. ويلاحظ أن اجتماع الثلج الكثيف أو المطر مع الرياح الشديدة يعتبر أكثر صعوبة على عمليات الرسو من الضباب والذي يتكون في الطقس الهادئ حيث يكون من السهل التعامل معه.
" سماحية الرسو Viability of Berth ) )
يمكن تقسيم السماحية الكلية للرسو إلى الحالتين التاليتين:
" سماحية الحركة ( Navigational Availability ): والتي تعبر عن النسبة من الزمن التي تحتاجها السفينة لتكون قادرة على الوصول للحوض أو المرسى بسلام من البحر المفتوح أو المحيط.
" سماحية التشغيل ( Operational availability ): والتي تعبر عن النسبة من زمن التشغيل بحيث يمكن لسفينة التحميل والتفريغ في المرسى.
المراجع
- المرشد الهندسي في هندسة الموانئ ( تخطيطا ، تصميما ، هيدروليكيا ، إنشاءا ، إدارة ، تشغيلا )
تأليف : أ.د زاهر سعدي كحيل ، م. تيسير سليم أبو حجير ، م. إسماعيل حسن أبوشنب.
الطبعة الأولي عام 2001 © .
الناشر : مكتبة آفاق. - http://en.wikipedia.org/wiki/Port