В качестве расчетного принимают конкретные (с максимальными размерениями) планируемое судно или условное судно. Сведения о нем должны включать (М – массовое водоизмещение, т.; d – осадка на ровный киль без хода, м.; В – ширина на миделе, м.; L – длина между перпендикулярами, м.; A=Aq/Ac – отношение площадей парусности надводного и подводного бортов).
В случае «условного» судна основная характеристика – осадка, а остальные элементы определяются в зависимости от типа судна по формулам: 
; 
; 
t, с – коэффициенты для различных типов судов, D – высота борта, м.
Например, для универсальных судов: t =3,3, с =17,5; для танкеров: t =2,6, с =17,5; для контейнеров t =3,2, с =17,8; для лесовозов t =2,4, с =17,5; для сухогрузов t =2,7, с =17,2; для пассажирских t=4,0, с =20,1.
Сведения о планируемом судопотоке: количество судопроходов в год и среднесуточный судопоток в местах наибольшего судооборота, состав судопотока по типам судов, их размерениям и количеству.
Характеристика естественных условий - планы акваторий трассируемого канала и прилегающей территории; метографические разрезы по намеченным вариантам трасс канала и характерами грунтов; элементы метеорологического режима не менее чем за 12 лет (повторяемость ветров по скорости, направлению и продолжительности); сведения о характере течений (направление и скорость); функции высот волнения 3% обеспеченности по 8-им румбам; график обеспеченности ежесуточных уровней воды; среднегодовую метеорологическую дальность видимости и преобладающей для данного района коэффициент прозрачности атмосферы и повторяемостью не менее 65%; продолжительность ледового периода; сведения о динамике берега и интенсивности движения наносов.
Оценка ущерба водным, биологическим ресурсам и рыбным запасам: характеристика загрязненности извлекаемых грунтов по химическим и биологическим показателям; состояние среды кормовой базы и ихтиофауны в районе акватории прокладки канала; оценка негативного влияния дноуглубления на окружающую среду.
Трасса канала.
Трасса канала – это расположение оси канала в плане. Трасса канала и его размеры должны удовлетворять ряду требований, часто противоречивых.
Навигационные требования. – максимальное удобство и безопасность плавания судов по каналу. Из этих соображений трасса должна быть прямолинейной и близкой к направлению господствующих по частоте ветров, волнения, течений. Если по местным условиям полной прямолинейности добиться невозможно, необходимо ограждать канал защитными сооружениями, количество и углы поворота должны быть минимальны, радиусы закруглений большими (≥5 Lp.c), как правило, не менее 3000 м. На участках примыкания канала к воротам порта канал трассируют без поворотов на расстоянии не менее длины тормозного пути расчетного судна к максимально приближающимся к направлению оси входных ворот.
Экономические требования сводятся к минимальным капитальным затратам на прокладку канала (капитальные дноуглубительные работы) и эксплуатационным расходам (ремонтное содержание для поддержания судоходных глубин). с этой целью трассу выбирают с возможно минимальными объемами выемки и относительно легкими в разработке грунтами, однако достаточно устойчивыми на откосах. Трассу внутренних каналов назначают с учетом наибольшего использования естественных водоемов (озер, лиманов и т.п.), что снижает объем земляных работ и снижает затраты по защите берегов от судовых волн.
Компоновочные требования направлены на обеспечение возможности наилучшей компоновки оградительных сооружений и акватории порта с учетом дальнейшего развития транспортного узла. Экономически выгодно прокладывать трассу по наибольшим глубинам.
Поперечное сечение канала – должно удовлетворять ряду требований: навигационных – удобство и безопасность судоходства, экономических – минимум площади сечения и объемов извлекаемого грунта. Эти требования взаимно противоречивы, поэтому задача выбора поперечного сечения по всей трассе относится к задачам оптимального проектирования (по минимуму суммарных затрат). Поперечное сечение канала проектируется, исходя из габаритов расчетного судна упоминавшихся ранее.
Обычно проектируют каналы с трапецеидальным поперечным сечением. Площадь подводного сечения канала полного профиля должна быть не менее чем в 4 раза больше подводного миделевого сечения расчетного судна при одностороннем движении по каналу или белее суммы 2-х миделевых сечений соответствующих судов при двухстороннем движении.
Трапецеидальность поперечного сечения канала характеризуется заложением откосов 
для плотных глинистых и суглинистых грунтов м = 1 - 4:
для песчаных м = 3 - 9, илистых м = 10 - 30.
Глубина канала навигационная и проектная, как уже говорилось выше, определяется аналогично глубинам в портовой акватории, по величине осадки расчетного судна и суммы запасов. Есть некоторое отличие в определении запасов на волнение Z2, Z3, и на крен Z 0 (хотя в КР эти отличия не приведены).
Волновой запас определяется по графикам при различных углах φ между осью судового хода и направлением господствующего волнения в зависимости от числа Фруда 
, высота волны в % обеспеченности, длины расчетного судна L, м (V1 - узловая скорость расчетного судна, h – высота волны).
Скоростной запас Z3 определяется последовательными переплетениями в зависимости от Fr, осадки судна d и ΣZ1-3 с направлениями от отношения А = Аq/Ас для каналов полного и неполного профиля.
Все запасы глубины в канале определяются с точностью до 1 см. после суммирования их с осадкой судна полученная глубина округляется до 5 см.
Запас на крен Z0 определяется по формулам:
и 
, где
О – угол крена от ветра, Один – динамический угол крена по первой ф-ле расчет ведется для прямых участков, по второй – для участков сопряжения колен канала (мест поворота судна). Угол Q выбирается в зависимости от скорости расчетов ветра w (м/с) и типа судна. Для универсальных судов, мехтеровозов, паромов при w = 9 - 22 м/с, Q = О - 20, для контейнеровозов 1 - 50, для пассажирских 1 - 80, для лесовозов –50. Угол Один выбирается в зависимости от скорости судна и его типа. Для универсальных, лесовозов, контейнеров в диапазоне скоростей судна 4-12 узлов, Один=1-70.
Ширина канала.
Проектная ширина канала Вп для одностороннего движения судов определяется по формуле:
Вп = Вн+ΔВ, м
где Вн – навигационная ширина канала, м., ΔВ –запас ширины на заносимость, м.;
ΔВ=hн (ctgφ1- ctgφ), м
hн – навигационная глубина прорези канала, м., φ1, φ – углы наклона откосов к горизонту (φ1 – к концу межремонтного периода; φ – проектная величина)
Навигационная ширина: Вн (на уровне Нн)
Вн=Вм+2С1, где Вм – ширина маневровой полосы, м., С1=0,5Вр.с. – навигационный запас ширины канала учитывающей гидродинамическое воздействие судна с бровкой канала, м.
Ширина маневровой полосы формула похожа на Ввх. входные ворота порта
, м, где:
во – относительная ширина маневровой полосы, (таблично) определяемая в зависимости от курсового угла ветра qn относительно оси канала n проекция вектора скорости течения υа на направление нормами к оси канала.
Кυ – б/р коэффициент в зависимости от скорости судна υ; Кw – б/р коэффициент в зависимости от скорости ветра w, Ка – б/р коэффициент в зависимости от отношения Аq/Аl, Кvd – б/р коэффициент в зависимости от возможности судна для 2-х стороннего канала добавляется запас ширины С между маневровыми полосами С=Вр.с.
Общая ширина однопортного канала (3-8) Вр.с. 2-х портного (6-14) Вр.с.. На криволинейных участках с внешней стороны добавляют к ширине АВн, достигающее 22% длины Lр.с.
Продольный профиль канала.
Дно открытого неогражденного канала на всем его протяжении делается горизонтальным. То же и при незначительном уклоне водной поверхности (≤0,001%). При более значительном уклоне свободной поверхности (речные участки) дну канала придают соответствующий уклон. Навигационная глубина может изменяться по длине канала, если изменились внешние условия (переход с неогражденного к огражденному участку заметно изменяется волновая характеристика, т.е. уменьшается высота волны, что влечет уменьшение волнового запаса и т.п.).
Транспортно – экономические характеристики судоходных каналов.
ТЭХ является показателем безопасности и удобства движения по ним судов и затраты на поддержание навигационных потерь. Движение судов определяет порядок, время и скорость прохождения по каналу, пропускная способность канала, характер судопотока.
Ограниченность ширины канала заставляет по требованиям навигационной безопасности делить фарватеры каналов на две категории: 1 и 2.
К1-ой относятся фарватеры, у которых ширина полосы движения меньше 1,5 Lр.с., а также фарватеры каналов, по которым плавают суда со взрывоопасными грузами. Все другие фарватеры относят ко 2-ой категории.
На фарватерах 1-ой категории может быть приостановлено движение судов из – за внезапного перекрытия фарватера по причине остановки одного из впереди идущих судов. Обгон такого судна из–за стесненности невозможен. А на фарватерах 2-ой категории такой обгон возможен.
Расчетная скорость судна – является одним из параметров при определении габаритов проектируемого канала. Она назначается в пределах от 3 до 12 узлов, но не более Vкр. – критической скорости судна. Нижний предел скорости определяется условием охранения управляемости. Критической скоростью Vкр. считается скорость, начиная с которой дальнейшее увеличение числа оборотов машин практически не приводит к увеличению скорости движения судна. При этом Vкр. для канала неполного профиля для расчетного судна определяется по формуле:
; м/с,
где: hн – навигационная глубина прорези;
Нн - навигационная глубина канала;
Из табличных V/кр – критическая скорость на мелководье;
значений V//кр - критическая скорость на канале полного профиля.
Например, (для Калининградского канала) при ширине Вп=50 м., угле наклона откоса к горизонту φ=140 и навигационной глубине Нн=10 м.: V//кр=3,9 м/с, V/кр=7,3 м/с. тогда при hн=5 м., Vкр=5,6 м/с (11 узлов).
Судопоток на канале – параметр, явление зависящий от внутренних и внешних факторов. К первым относятся размерения судов, их маневровые качества, скорость движения, а также профессиональные и психологические качества судоводителей, действующие правила совместного плавания, техническое обеспечение. Ко вторым (внешним) относятся гидро – метео условия, навигационные ситуации, наличие и полнота судоходной обстановки, правила плавания по каналу.
Возникший судопоток обладает следующими взаимосвязанными параметрами: интенсивностью ω, c-1, плотностью ρ, м-2, напряженностью μ, м-1 с-1.
Интенсивность – это количество судов проходящих через фиксированный створ канала за определенный промежуток времени. Различают общую интенсивность движения и интенсивность определенного судопотока (определенного направления). При средней скорости движения судов Ū м/с и средней скорости движения судов между проходящими судами, выраженном через расстояние между их одноименными точками интенсивность судопотока по N полосами движения:
и 
Плотность потока – отношение количества судов и используемой ими площади акватории или ее части, приходящейся на его судно
Движение потока судов с определенной скоростью и плотностью характеризует его напряженность. Чем уже водный путь и интенсивнее движение судов, тем сложнее и напряженнее навигационная ситуация. Наибольшая напряженность судопотока соответствует максимально допустимой плотности движения 
[м –1 · с -2].
Интенсивность наиболее высока вблизи входа в порт (суда портфлота, вспомогательные и т.д), кроме транспортных судов.
С судопотоком тесно связана пропускная способность канала.
Пропускная способность канала определяет необходимость строительства канала для двухстороннего или одностороннего движения. Проектируемый канал должен обеспечивать пропуск планируемого судопотока в течение всего навигационного периода.
Для подходных каналов пропускная способность порта, обслуживаемого этим каналом. Для определения пропускной способности необходимо предварительно рассмотреть:
а) параметры f1 и f2, характеризующие распределение судов в расчетном судопотоке по группам, в зависимости от их ширины расчетного судна Вр.с. f1=m1/m; f2=m2/m, где m1 и m2 число судопроходов в месяц с наибольшим судооборотом судов первой группы (В1 < 0,4 Вр.с.) и второй группы (0,4 Вр.с. ≤ В2 < 0,78 Вр.с.); m – общее число судопроходов в тот же период;
б) среднесуточный судооборот канала mс в обоих направлениях: mc=m/30;
в) среднее время занятости канала при проходе одного судна fк (час.), отсчитываемое от момента входа судна в канал, до момента выдачи разрешения на вход следующему судну при равновероятном проходе судов обоих направлений. Это значение fк учитывает время, необходимое доя подготовки судна к входу (выходу) на трассу канала, доступной скорости движения, безопасной кильватерной дистанции в канале и другим параметрам;
г) вспомогательная величина Р, определяется графически в зависимости от величин f1 и f2;
д) коэффициент q, определяемый графически в зависимости от величины Р и произведения mс · tк;
е) приведенный среднесуточный судооборот m/с для одностороннего движения, уменьшенный с учетом частичного встречного движения судов
m/с = q · mс
Расчет пропускной способности и назначение ширины канала для одностороннего и двухстороннего движения судов выполняется графически.
Заносимость морских каналов зависит от местных гидрометеорологических и геологоморфологических условий, а также направления трассы канала и его поперечных размеров. К гидрометеорологическим факторам относятся ветер, вызванное им волнения и течения. При легкоподвижных грунтах дна эти факторы в основном определяют режим потока наносов и заносимость канала. Степень заносимости каналов особенно велика во время штормов большой силы. К геологоморфологическим факторам относятся: метеологический состав пород морского дна, в котором сделана прорезь канала, геоморфологическое строение дна и берегов, связанное с условиями формирования потока наносов, поступающих в канал.
В зависимости от состояния и формы движения различают взвешенныенаносы, длительное время наносящие собой массы воды вследствие интенсивного ее перемешивания волнением, придонные наносы, перемещающиеся все время по дну (донные катучие) или полувзешенные – периодически отрывающиеся от дна или донные оплывающие, образуемые в результате выпадения взвешенных илистых и глинистых частиц.
Заносимость различают двух типов: внутреннюю и вне шнюю. Внутренняя заносимость происходит под действием волнения и течений, размывающего действия винтов и судовых волн от проходящих судов, потери грунта в процессе работы земснаряда и других “внутренних” причин, т.е. имеют местный, ограниченный характер. Внешняя заносимость обусловлена поступлением наносов с соседних участков морского побережья и их осаждения в прорези канала.
Заносимость оценивается рядом факторов:
- объемом (перед дноуглублением);
- толщиной (мощностью) наносов (для определения условий навигации);
- распределением по длине канала (для определения условий навигации и ремонтного черпания)
- распределением по ширине канала;
- изменением во времени.
Защита каналов от заносимости.
Основными мерами по защите каналов от заносимости являются:
- переуглубление прорези по сравнению с требуемой по условиям навигации создания, таким образом, необходимого запаса глубины канала на заносимость;
- создание параллельных прорезей, гасящих волны и аккумулирующих наносы, при этом волновой поток подходит к основному сооружению, имея меньшую энергию волн и меньшее количество наносов;
- устройство боковых “карманов” по сторонам входа в порт, имеющие в плане вид тенденции улавливающих поток наносов, огибающих портовые оградительные сооружения;
- наносозащитные (ограждающие) сооружения – дамбы: надводного (полного профиля) или подводные (неполного);
- двусторонние или односторонние (в зависимости от направления, заносимости), различные по конструкции и материалу (бетонные, земляные).
Судоходная обстановка – необходима для обеспечения возможности определения места судна и его безопасности при движении в прибрежной зоне морей, по каналам, на подходе к порту и входе в порт, а также на акватории порта. Судоходная обстановка – это специальным образом установленные знаки, которые служат для установления направления и допускаемых границ судовых ходов, обозначения зон, опасных для плавания: эти знаки способствуют увеличению скорости продвижения судов на участках, затруднительных для плавания. Такими участками являются подходы к морским портам при недостаточных естественных глубинах, проливы, узкие заливы, устья рек, а также все искусственные пути (каналы и акватории), где судовой ход имеет небольшую ширину, извилист и стесняет плавание и маневрирование судов.
Сходная обстановка по виду информации разделяется на зрительную, акустическую, радиотехническую по смыслу информации по указательную и предостерегательную, по расположению: на береговую и плавучую. Однако, в большинстве случаев судоходная обстановка комбинированная, состоящая из плавучих и береговых знаков.
Ограждение морских каналов и фарватеров состоит из системы предостерегательных знаков, которые могут действовать по двум системам: а) координальной (компасной), когда знаки указывают стороны света, в направлении которых располагается опасность (северная, южная, западная, восточная) и суда должны обходить опасность со стороны знака. Каждый знак имеет свое индивидуальное очертание и освещение по международным соглашениям; б) латериальной (двусторонняя), состоящую из знаков, ограждающих стороны канала и фарватера, а также обозначающих оси фарватеров и рекомендованных курсов. Знаки латериальной системы ограждают правую или левую стороны фарватера по направлению с моря и направлению течения на реках.
Международной Ассоциацией Маячных Служб (МАМС) разработаны две системы ограждения А (красный цвет слева) и Б (красный цвет справа). Регион системы А: побережье Европы, Африки, Австралии, Азии (без Японии, Южной Кореи, и Филиппин); системы Б: побережье Северной и Южной Америки.
В регионе А используются латеральные знаки красного и зеленого цветов для обозначения соответственно левой и правой сторон фарватера, а в регионе Б, наоборот; зеленый слева, красный справа. В обоих регионах контур надводной (типовой) фигуры: слева – прямоугольник, справа – треугольник.
Форма кардинальных знаков строго не установлена, но, как правило, это столбовидные буи и вехи: окраска черно, – желтая, типовые фигуры: два треугольника один над другим, с северной стороны кверху, с южной вершинами вниз, с восточной – основаниями внутрь, с западной – вершинами навстречу.
К плавучим средствам судоходной обстановки относятся плавучие маяки и плавучие предостерегательные знаки: буи, вехи, бакены.
Плавучий маяк – небольшое само – несамоходное судно, имеющее особую окраску и снабженное светотехническим, звукосигнальным, радиотехническим навигационным оборудованием. Плавучий маяк устанавливается на точно определенные координаты, на якорях.
Буи: морские, канальные (большой - наначальных и поворотных участках канала; средний – бровках и мелководных каналов; малые – на речных участках морских каналов). Также бывают буи зимние с усиленной конструкцией для контактов со льдом (высота буев ~ 5-14 м).
Вехи – плавучий корпус с пропущенной сквозь него трубой с типовой фигурой.
Бакены применяют, главным образом, на внутренних водных путях, отличаются меньшими размерами.
Береговая (стационарная) судоходная обстановка служит для определения положения хода судна на морской поверхности с помощью навигационных сооружений и устройств, располагаемых на судне: береговых (стационарных) маяков, островных знаков, береговых огней и т.п.
Маяки обычно башенного типа, высотой от 10 до 50 м., снабжены светооптическим оборудованием, обеспечивающим дальность видимости до 50 км., а также звукосигнальными устройствами и т.п. применяется автономное энергоснабжение. Маяки служат для уточнения местоположения судна в прибрежной полосе и зон, опасных для мореплавания. Иногда располагаются в отдалении от береговой линии на островах или искусственных основаниях.
Створные знаки – это две – три металлические колонны со специальными створными щитами различных размеров, формы и окраски, светооптическим оборудованием. Располагаясь строго в плоскости, проходящей через осевую линию канала, навигационный створ помогает судоводителю удерживать судно в средней части канала.
Береговые огни и знаки служат для фиксации конкретных объектов на берегу или их частей (углов причала, пирса, мола и т.п.), конструкции: башни, пирамиды, столбы с различными фигурами треугольной или круглой формы или огнями.
Морские судопропускные сооружения предназначены для перевода судов из одного водного барьера (уровня) в другой, разделенных плотиной.
Выполняются в виде шлюзов. Судоходный шлюз состоит из судоходной камеры, в которой осуществляется перевод судов из одного барьера в другой, камера ограничена с боков камерными стенами, снизу днищем, по концам -–головными сооружениями с судоходными затворами (воротами), открывающимися для пропуска судов. Камера характеризуется длиной
Lк = Lр.с + Δ L, где Δ L ≥ (0,015 Lр.с + 1), м. – запас длины;
шириной Вк = Вр.с. + 2∆В, где ∆ В ≥0,5 м. – запас ширины с каждого борта судна;
глубиной dк = dр.с. + Δ d, где Δ d ≈ 0,3 dр.с. запас глубины.
Совокупность операций по переводу судна из одного барьера в другой, выполняемых в определенной последовательности, называется шлюзованием. Суда на подходе к шлюзам движутся на пониженных скоростях и поэтому хуже управляются. Для ускорения и улучшения условий безопасности прохождения судна через проходные каналы и камеру, часто применяют дополнительные тяговые средства: буксировку, толкание или береговую, преимущественно, электровозную тягу.
Причины, по которым возводят судопропускные сооружения следующие:
- шлюзование водных путей, т.е. устройство последовательного ряда плотин, перегораживающих собой водный путь и обеспечивающих поддержание необходимых судовых глубин;
- соединение правильных портовых бассейнов с морем, в случае, если приливной бассейн имеет несколько шлюзов;
- защита от морских наводнений, вызываемых штормовыми нагонами, ливневыми дождями, волнами цунами и т.п.;
- использование энергии приливов.
Портовые гидротехнические сооружения.
Это сооружения в портах (морских и речных), предназначенные для обеспечения перегрузочных операций, обслуживания судов и их отстоя, а также для защиты акватории портов от волнения и других воздействий.
В зависимости от назначения, портовые гидротехнические сооружения можно классифицировать по 4 – м основным группам:
- причальные, предназначенные для обработки и отстоя судов;
- оградительные, защищающие акваторию порта от волнения, течений, движущихся вдоль берега донных наносов, дрейфующих льдов;
- берегоукрепительные, защищающие берега акватории порта и примыкающие к ней части побережья от разрушения или воздействия волн, льда, течений, а также обеспечивающие надежность сопряжения причальных и оградительных сооружений с берегом;
- гидротехнические сооружения судоремонтных и судостроительных предприятий (слипы, доки, эллинги), предназначенные для спуска и подъема судов или осушения их корпуса с целью проведения ремонтных работ.
Наличие всех 4- х групп сооружений в каждом порту необязательно. Так, оградительные сооружения могут отсутствовать, если порт находится на естественно защищенной акватории или реке. Причальные сооружения и берегоукрепительные в том или ином виде присутствуют в портах любой категории и назначения. Судоремонтные и судоотстойные предприятия находятся обычно в крупных портах приписки судов.
Все гидротехнические сооружения порта в зависимости от продолжительности эксплуатации подразделяют на постоянные и временные.Постоянные – капитальные сооружения, функционирующие в течении всего навигационного периода. Временные – используют во время ремонта, либо строительства основных сооружений или в отдельные периоды навигации.
Постоянные портовые гидротехнические сооружения по их значению и условиям эксплуатации делят на основные и второстепенные. Основные - сооружения, выход которых из строя существенно нарушает работу всего объекта или его важной части. Это, прежде всего внешние оградительные сооружения, разрушения которых может повлечь катастрофические последствия для всех остальных сооружений порта и судов, находящихся на портовой акватории; грузовые и пассажирские причалы для крупных судов; судоподъемные сооружения, обслуживающие основные категории транспортных судов, наиболее ответственные берегоукрепительные сооружения, башни маяков и т.д.
К второстепенным гидротехническим сооружениям относят причальные и судоподъемные сооружения, обслуживающие суда местного сообщения, служебно – вспомогательный и технический флот, берегоукрепительные сооружения, частичное разрушение которых несущественно отражается на работе основных портовых комплексов.
Все портовые гидротехнические сооружения в зависимости от их размеров, действующих на них перегрузок и последствий нарушений их эксплуатации, разделяют на классы.
Например, к 1 классу относятся гидротехнические сооружения морских портов при грузообороте > 6 млн. т. сухогрузов или > 12 млн. т. наливных грузов; ко 2 классу 1,5-6 млн. т. или 6-12 млн. т. соответственно; к 3 классу < 1,5 млн. т. или < 6 млн. т. соответственно.
Класс второстепенных гидротехнических сооружений применяется на единицу ниже класса основных сооружений, но не выше 3 класса. Временные сооружения относят к 4 классу, берегоукрепительные к 3 классу.
На сооружениях 1, 2 и, как правило, 3 класса устанавливают контрольно – измерительную аппаратуру, обеспечивающую контроль за деформированием сооружений, их элементов и узлов. Это постоянные наблюдения с целью обеспечения надежности и требуемых условий эксплуатации.
Нагрузки и воздействия на гидротехнические портовые сооружения в зависимости от длительности и характера действия подразделяют на постоянные и временные.