15.2 Островные порты

Главными причинами появления искусственных островных портов явились трудности в строительстве новых и реконструкции действующих материковых портов для приема крупных судов. Вследствие трудностей в строительстве новых портов и невозможности приема и обработки крупнотоннажного флота в существующих материковых портах, а также борьбы с загрязнением окружающей среды в последнее время стали возводить в открытом море искусственные острова для приема и обработки крупных судов, что явилось новым направлением в портостроении. Насчитывается уже свыше десятка портов, расположенных в различных частях мира на искусственных островах.

По назначению искусственные островные порты могут быть одноцелевыми – для выполнения только одной функции, например транзитные, перевалочные островные порты для передачи грузов с очень крупных судов на меньшие или с малых судов на крупные; двухцелевые – для перегрузки и длительного хранения грузов; многоцелевыми – для выполнения нескольких функций, например индустриальные островные порты, на которых доставляемый груз – сырье подвергается технологической обработке, после чего вывозится с острова в переработанном виде или в виде изделий.

По связи с материком такие порты называют чисто островными, полностью отделенными от материка, связь с берегом в этом случае может осуществляться только с помощью морского или воздушного транспорта; соединенными с берегом подводными (подземными) транспортными средствами связи – тоннелем, трубопроводом, с сообщением с континентом с помощью сухопутного и трубопроводного видов транспорта; полуостровными, расположенными поблизости от материкового берега и соединенными с ним надводными средствами связи: дамбой, эстакадой; с комбинированной связью с берегом, включающей в себя как надводные, так и подводные, воздушные и другие средства.

По устройству искусственные острова могут быть:

• намывными, возводимыми намывом продуктов дноуглубления в пространство, ограниченное дамбами, расположенными по контуру острова;

• насыпными, заполняемыми с помощью судов технического флота и досыпаемыми сухопутными строительными средствами или же засыпаемыми полностью сухопутными механизмами пионерным способом;

• эстакадными, возводимыми на сваях или устанавливаемыми на основании в виде отдельных крупных структур сквозного типа;

• гравитационными, в виде массивных элементов, массивов–гигантов и т.п.;

• плавучими, на специальных понтонах плавучего или полупогруженного типа и т.п.;

• возделываемыми, наращиваемыми с помощью растений, кораллов, льда и т.д.

Причины создания островных портов:

• территориальные трудности в расширении существующих материковых портов, «зажатых» населенными пунктами и хозяйственными застройками в условиях переуплотненных морских побережий развитых стран;

• непрерывное удорожание земель в перенаселенных странах;

• завершение утилизации «малоудобных» прибрежных угодий, ведущее к созданию искусственных земель;

• трудности в углублении существующих портовых акваторий и судоходных каналов в местах пересечения с тоннелями, шлюзами, трубопроводами, кабелями и другими инженерными сетями;

• чрезмерно высокая стоимость капитальных дноуглубительных работ при создании акваторий «суперглубоководных» портов и подходов к ним;

• высокая стоимость ремонтного черпания при поддержании судоходных глубин и сверхглубоководных и просторных прорезей подходов каналов, представляющих собой отстойники с повышенными наносопоглощающими свойствами;

• ужесточение требований по охранению окружающей среды, вынуждающее к вынесению из густонаселенных районов, строящихся и эксплуатирующихся источников загрязнения, к которым относится значительная часть портовых объектов и прилегающих к портам промышленных отраслей производства;

• повышенная экологическая способность к рассредоточению продуктов загрязнения и самоочищению водных масс глубоководного открытого моря по сравнению с прибрежными мелководными зонами и т.п.

В распространении искусственных островных портов имеются и трудности:

• высокая стоимость искусственно созданной территории, особенно в условиях глубоководья;

• необходимость в дополнительной перевалке груза при их транзитной передаче в материковые порты – спутники, отражающейся на стоимости транспортного процесса;

• высокая стоимость сооружений, соединяющих остров с материком (в случае их возведения), достигающая иногда половины стоимости искусственного острова.

Островной порт в транспортной системе. Наличие искусственного островного порта приводит к созданию особой транспортной системы, в составе которой можно выделить две обособленные части: внешнюю транспортную часть, связывающую остров с отдаленными (океанскими) источниками груза и местами доставки, и внутреннюю транспортную часть, связывающую остров с материком.

Внешняя морская часть этой транспортной системы предназначена для крупных транспортных судов, например судов дедвейтом до 500 тыс. т, нефтерудовозов – до 280, балкеров – до 160, рудовозов – до 170 тыс. т, контейнерных судов, судов – газовозов, лихтеровозов, морских барж и т.д. Она имеет глубоководные подходы, судовые ходы, судоходные каналы, отдельные зоны и места для рейдовой стоянки, просторные, входы внутрипортовые акватории и т.д.

Внутренняя транспортная часть системы характеризуется тем, что она рассчитана для судов меньших размерений, например: судов с горизонтальной грузообработкой «река–море», барж для внутренних водных путей, лихтеров, входящих в комплекты лихтеровозов и т.п..

Устройство искусственных островов.

Особенности устройства искусственных островов определяются, прежде всего, строительными материалами, из которых их возводят. При небольших глубинах острова возводят из местного грунта (намывные, насыпные); при больших глубинах – на массивных бетонных, железобетонных или легких каркасных или погружаемых в него, при самых больших глубинах – на плавучих сооружениях.

Простейшие намывные и насыпные острова без специальных берегозащитных сооружений могут быть экономически выгодными только при сравнительно небольшой интенсивности волнения и течения. Откосы у них порядка 1:50. Для временного использования такие острова широко применяют в условиях внутренних водохранилищ. Другой способ – наращивание берега отвалом грунта.

Водоотливные острова представляют собой искусственные польдеры, т.е. осушенные в результате водоотлива участка морского дна, огражденные по периметру водонепроницаемыми дамбами. Причалы (пирсы или рейдовые причалы) в этом случае располагают с внешней стороны дамбы в защищенных от волн и течений господствующих направлений зонах или (как вариант) в бассейнах, заглубленных в плане внутрь острова.

Намывные острова с берегозащитой более безопасны по сравнению с польдерами. Простейшим берегозащитным сооружением искусственного острова является песчаный пляж, образованный с помощью той же техники, которая использовалась и при возведении острова. Если искусственный остров расположен на акватории уже построенного порта, то его, как правило, окантовывают вертикальными стенками, служащими причальной линией или берегоукреплением. Если остров расположен в открытом море, когда внешняя береговая линия под причалы не используется, берегозащитные сооружения возводят в виде откосных берегоукрепительных сооружений пассивного типа, причем чаще в виде массивной наброски.

Искусственные острова из гравитационных элементов применяют как при возведении морских платформ, так и при строительстве островных портов. Существенным отличием островных конструкций от береговых является их значительно большие масса и размеры. Центральная платформа промысла Ниниан в Северном море, являющаяся одним из крупнейших в мире гидротехнических сооружений из железобетона, установлена на глубине 139 м, высота сооружения 170 м, масса превышает 600 тыс.т.

Искусственные острова каркасной конструкции, возводимые на сваях, погружаемых в грунт, или в виде свободно опертых металлических структур, практически освоены давно. Один из первых воплощенных в жизнь советских проектов – это остров Нефтяные Камни, построенный в 50–х годах близ Апшеронского полуострова (Каспийское море) и постоянно распирающийся и растущий. Фактически это целая группа искусственных эстакадных остров, возведенных на глубинах до 60 м, соединенных между собой эстакадами–проездами.

Плавучие островные порты устанавливают на больших глубинах, так как с увеличением глубины стоимость стационарных искусственных островов резко возрастает. Первый плавучий островной порт Акваполис был построен в Японии. Это трехпалубный плавучий остров–порт с причалами и вертолетной площадкой. Его площадь 10 тыс. м², высота конструкции 32 м, масса 16 тыс. т, в случае сильного волнения он погружается под воду. В Акваполисе обитает более 2 тыс. человек.

Искусственные острова изо льда возводят для строительства различных объектов в условиях Приполярья и Заполярья. При кратковременном использовании ледового искусственного острова (например, разведочное бурение на шельфе) его можно возвести простым наращиванием толщины льда путем орошения водой его поверхности до тех пор, пока ледяное поле не достигнет дна моря.

Возделываемые острова создают и в самых теплых районах земного шара путем наслаивания коралловых наростов на рифах. Интересным является опыт создания искусственных рифов на базе устаревших затопленных в соответствующих местах судов. Обследование таких сооружений, образованных в мексиканском заливе на глубинах до 34 м, подтвердило эффективность их возведения.

Форму и очертание искусственного острова из экономических соображений обычно выполняют в виде круга в плане, при котором длина его береговой линии будет минимальной для заданной площади территории. Круговая форма обеспечивает и общее минимальное количество волновой энергии, воздействующей на остров. Выход в порт и выход из порта располагают с подветренной стороны острова, то есть в его волновой тени. Оградительные сооружения могут состоять из двух сходящихся молов (при одном входе) или из двух молов и волнолома (при двух входах).

Связь искусственного острова с материком может осуществляться с помощью всех видов транспорта: морского, воздушного, наземного (автомобильного, железнодорожного), трубопроводного и т.д. Для осуществления сухопутной транспортной связи возводят необходимые сооружения: дамбы, эстакады, мосты, тоннели и т.п. В отдельных случаях в проектах прорабатывают и такие виды связи, как подвесная канатная дорога, контейнерные линии и т.п.

Связь с помощью дамбы наиболее надежна, поэтому в случаях, когда остров расположен недалеко от берега и их разделяет мелководная зона с относительно плотными донными отложениями. Дамба оказывается наиболее предпочтительным сооружением. Однако возведение дамбы может неблагоприятным образом отразиться на условиях естественного режима берега и прибрежной зоны моря, перекрыв собой обычный путь вдоль береговых течений и наносов.

Эстакада на отдельных опорах (свайных или гравитационных) в отличие от дамбы не вносит изменений в местный режим течений и наносов. В случае больших глубин эстакада может оказаться и дешевле дамбы.

Мосты, как эстакады, не вносят изменений в режим наносов, однако являются препятствием для судоходства. Кроме того, с увеличением глубин стоимость этих сооружений резко возрастает. Для возможности пересечения судовых ходов и фарватера с трассой, связывающей остров с материком, возводят мосты высотой, позволяющей проводить суда, как, например, мост, соединяющий с берегом искусственный остров–порт в Кобе (Япония). При значительных глубинах могут быть применены плавучие мосты.

При определенных глубинах более экономичной становятся прокладка тоннеля. Морские тоннели подразделяют не надземные и подводные (плавучие). Подземные тоннели предусмотрены для многих проектируемых искусственных островов. Аналоги таких тоннелей сегодня существуют в целом ряде стран. Новинкой в тоннелестроении являются подводные плавучие тоннели.

Трубопроводы требуют больших капитальных вложений на строительство и малых эксплуатационных расходов. С увеличением глубин и удалением в открытое море трудности прокладки трубопроводов возрастают. Тем не менее, масштабы этого строительства из года в год увеличиваются.

Для передачи электроэнергии, телефонной связи и т.п. остров может быть связан с материком с помощью подводных кабелей. Опыт прокладки подводных кабелей накоплен в достаточной степени.

Если искусственный остров имеет чисто транспортное назначение, то есть служит чисто транзитным перевалочным портом, то в нем связь с берегом может осуществляться морским транспортом. Предпочтение морскому транспорту может быть отдано только после тщательного технико-экономического сравнения конкурирующих вариантов. В случае индустриального назначения искусственного острова и сообщения с материком только по короткому плечу роль морского транспорта снижается и может даже свестись к нулю, особенно в случае «полуостровного» порта, соединенного с берегом с помощью короткой широкой дамбы или моста. В большинстве же случаев морской транспорт широко используется для связи острова с материком. Поэтому на острове имеются все необходимые атрибуты морского порта: морские подходы, входы, портовые акватории, причальные и оградительные сооружения, подъемно–транспортное оборудование, складское хозяйство и т.д. Порт расположен в открытом море, и ничто не мешает осуществить оптимальную его компоновку как технологическом, так и в экономическом смысле.