廈門(mén)港海滄港區(qū)18#、19#泊位港池泥沙回淤分析

■吳再添

（福建省港航勘察設(shè)計(jì)院，福州　350002）

廈門(mén)港海滄港區(qū)18#、19#泊位港池泥沙回淤分析

■吳再添

（福建省港航勘察設(shè)計(jì)院，福州350002）

根據(jù)九龍江水域的水文泥沙、地形特征和實(shí)測(cè)資料，以及相關(guān)科研成果等，對(duì)廈門(mén)港海滄港區(qū)18#、19#泊位的水文泥沙條件和工程后的泥沙回淤進(jìn)行全面的分析研究，找出了造成港池泥沙淤積的主要原因，為進(jìn)一步的航道整治提供理論依據(jù)。

水文泥沙水體挾沙力回淤

廈門(mén)港是我國(guó)綜合運(yùn)輸體系的重要樞紐和集裝箱運(yùn)輸?shù)母删€港，東南沿海地區(qū)的區(qū)域性樞紐港口，海滄港區(qū)是廈門(mén)港的重要組成部分，18#、19#泊位位于海滄港區(qū)西側(cè)末端，停泊水域設(shè)計(jì)底標(biāo)高-15.0m（當(dāng)?shù)乩碚撟畹统泵?，下同）；回旋水域與航道設(shè)計(jì)底標(biāo)高均為-14.0m，港池及航道水域最大開(kāi)挖深度均超過(guò)10m。自2011年6月開(kāi)港以來(lái)，港池回淤嚴(yán)重，影響了泊位的正常生產(chǎn)作業(yè)。

1　海滄港區(qū)自然條件

1.1水文特征

九龍江北溪發(fā)源于玳瑁山，西溪發(fā)源于博平嶺，年平均徑流量144.4×108m3，年輸沙量為38.1×105t。1950～2010年間九龍江河口多年輸沙量和多年徑流量見(jiàn)圖1，其中北溪是主干流，全年徑流量116×108m3，年平均含沙量0.18kg/m3，年輸沙量22.3×105t；西溪年平均徑流量37.8×108m3，年平均含沙量0.31kg/m3，洪水含沙量達(dá)到2～3kg/m3，最大超過(guò)6.7 kg/m3。九龍江徑流年內(nèi)分配不均，最大水量出現(xiàn)在4～7月，占全年徑流量的71.9%～74.5%［1-2］。

九龍江河口區(qū)的潮汐性質(zhì)屬于正規(guī)半日潮，平均潮差為3.99m。河口區(qū)位于臺(tái)灣海峽西岸，終年多大風(fēng)，臺(tái)風(fēng)活動(dòng)頻繁。波浪類型主要是風(fēng)浪和涌浪，年平均波高約為0.5m。在枯水期，潮流作用大于波浪的作用［3］。此外，夏秋季臺(tái)風(fēng)活動(dòng)頻繁，臺(tái)風(fēng)來(lái)臨，伴有增水現(xiàn)象，致使灣內(nèi)河道沖淤和水下沙洲向口外推移，也是一個(gè)不可忽視的影響因素。

1.2泥沙來(lái)源

海滄港區(qū)的泥沙來(lái)源主要有3個(gè)方面：①上游九龍江徑流的河流輸沙；②海向潮流輸沙；③人為因素（如大型工程施工作業(yè)、采砂、疏浚等）導(dǎo)致的含沙量升高、泥沙輸移；人為因素只是暫時(shí)的。因此海滄港區(qū)18#、19#泊位港池泥沙的主要來(lái)源是上游九龍江的河流輸沙的和海向潮流輸沙。

1.2.1河流輸沙

九龍江河口地區(qū)的河流輸沙主要來(lái)源于九龍江流域的內(nèi)陸侵蝕泥沙，懸移質(zhì)多年平均輸沙量為234×104t，最大年輸沙量為636×104t（浦南站，2008年）；流域來(lái)沙主要集中在豐水期，特別是在臺(tái)風(fēng)暴雨、山洪暴發(fā)時(shí)，輸沙量是枯水期的600多倍。九龍江河口多年平均水體含沙量為0.18kg/m3，豐水年最大含沙量為0.45kg/m3（浦南站，2008年）［2］。

1.2.2海向潮流輸沙

九龍江來(lái)沙在徑流和潮流的作用下，以底沙推移和懸移的形式被帶到九龍江河口地區(qū)沉積下來(lái)，根據(jù)實(shí)測(cè)資料粗略計(jì)算，九龍江口河口每日平均漲潮潮量約12.7億m3，而九龍江口平均日徑流量約0.23億m3，潮流輸沙量明顯大于河流輸沙量（大洪水期除外），具體表現(xiàn)為漲潮含沙量大于落潮含沙量，其中最大含沙量出現(xiàn)在漲、落急時(shí)刻。

2　港池回淤原因分析

18#、19#泊位位于港區(qū)西端，在20#～22#泊位未進(jìn)入建設(shè)時(shí)，18#、19#泊位處在地形變化的邊緣，港池淤積的主要原因有：①港池開(kāi)挖水深急劇加大引起的水體挾沙力下降；②端部港區(qū)岸線不平順造成的回流、緩流區(qū)；③臺(tái)風(fēng)影響；④洪水影響；⑤其它因素如河口鹽度變化和有機(jī)質(zhì)含量等。

2.1港池水深急劇加大引起的水體挾沙力下降

海滄港區(qū)的水下地形自西向東有明顯坡度，港區(qū)原天然地形的平均坡度達(dá)到約1/1000，落差顯著是海滄港區(qū)地形的主要特征。由于18#、19#泊位港池是在淺灘上開(kāi)挖形成，港池挖深在10m以上，水深急劇變化引起流速的明顯減少。數(shù)學(xué)模型試驗(yàn)也表明海滄港區(qū)建成前后泊位區(qū)的落急流速明顯降低（見(jiàn)圖2）。

18#、19#泊位港池水深由大約2m挖深至-14，-15m，上游來(lái)的水體到達(dá)港池區(qū)后能量被耗散，水流流速迅速降低，造成水體挾沙力下降，水體中所含的泥沙會(huì)在港區(qū)落淤下來(lái)。水深變化越大則流速減小越多，泥沙落淤也越嚴(yán)重；端部碼頭港池挖深較大，因此淤積也較嚴(yán)重。

以2012年實(shí)測(cè)水下地形和實(shí)際維護(hù)挖泥資料，采用平均水深法計(jì)算海滄18#、19#泊位港池的回淤量，計(jì)算范圍見(jiàn)圖3，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1　　海滄18#、19#泊位港池回淤計(jì)算表

從表1可以看出，水深較深、地形變化大的停泊水域（水深-15m）年淤?gòu)?qiáng)遠(yuǎn)大于調(diào)頭區(qū)的年淤?gòu)?qiáng)，從一方面可以印證水深變化越大則流速減少越多，泥沙落淤也越嚴(yán)重。

2.2端部港區(qū)岸線不平順造成的回流、緩流區(qū)

在海滄港區(qū)建設(shè)的過(guò)程中，端部碼頭存在岸線不平順的問(wèn)題，現(xiàn)有19#泊位西段部岸線有顯著的拐角 （圖4），拐角挑流會(huì)使碼頭前方產(chǎn)生回流區(qū)，也是造成泥沙容易落淤的一個(gè)原因。岸線不平順的問(wèn)題將隨著上游泊位建成而有所改善。此外，海滄港區(qū)18#、19#泊位調(diào)頭區(qū)設(shè)計(jì)水深為14.0m，而夾在港區(qū)中間的一些泊位調(diào)頭區(qū)設(shè)計(jì)水深為10.0～12.0m，相當(dāng)于存在一水下淺壩，也是造成18#、19#港池區(qū)出現(xiàn)回流的因素之一。

結(jié)合圖3、圖4我們可以看出北調(diào)頭一區(qū)、南調(diào)頭一區(qū)處于拐角處，該處拐角挑流產(chǎn)生的回流較北調(diào)頭二區(qū)、南調(diào)頭二區(qū)明顯，其中南調(diào)頭一區(qū)受兩個(gè)拐角回流影響，比北調(diào)頭一區(qū)受回流影響更大。從表1可以看出，北調(diào)頭一、二區(qū)和南調(diào)頭一、二區(qū)水深條件一樣，在拐角處受回流影響的北調(diào)頭一區(qū)和南調(diào)頭一區(qū)年淤?gòu)?qiáng)要大于北調(diào)頭二區(qū)和南調(diào)頭二區(qū)；受回流影響更為厲害的南調(diào)頭一區(qū)年淤?gòu)?qiáng)又大于北調(diào)頭一區(qū)，這也說(shuō)明拐角挑流產(chǎn)生回流區(qū)是造成泥沙淤積的一個(gè)重要原因。

2.3臺(tái)風(fēng)影響

在臺(tái)風(fēng)影響下，開(kāi)敞海區(qū)生成巨浪，并伴有風(fēng)暴潮產(chǎn)生，在風(fēng)暴潮和臺(tái)風(fēng)浪作用下，近岸相對(duì)開(kāi)敞水域海床的泥沙將被大量掀揚(yáng)，含沙量增高，臺(tái)風(fēng)產(chǎn)生的大浪和風(fēng)暴潮也將使海床的泥沙大量起動(dòng)輸移。特別是海滄18～19#泊位段水域?yàn)└摺⑺疁\、流大，灘面泥沙更易起動(dòng)。受九龍江河道以及淺灘地形走勢(shì)影響，落潮存在水流歸槽現(xiàn)象，使泥沙容易落淤在此，這些泥沙進(jìn)入港池造成淤積。

2.4洪水影響

在九龍江上北溪郭洲頭建有攔河閘，將北溪的徑流和泥沙庫(kù)容攔截在郭洲頭以上河段，枯水期只有很少的徑流和泥沙入海，大量的泥沙則主要集中在幾個(gè)洪峰期較短的時(shí)間內(nèi)泄出河口。九龍江在洪水期間，暴雨將陸地泥沙帶入河流并隨之向下游輸移，汛期攔河閘開(kāi)閘泄洪，來(lái)水量增大，加上一部分被沖起的閘下淤積的泥沙，使來(lái)沙量也大為增加；另外在大洪水作用下，上游下泄的洪水會(huì)沖刷北港口的高灘，形成較大的沙量進(jìn)入海滄港區(qū)。故洪水下泄的泥沙是造成港池淤積特別是驟淤的關(guān)鍵因素。表2為近幾年北溪水閘開(kāi)閘泄洪后海滄航道14#～19#泊位航段的回淤量。

表2　海滄航道開(kāi)閘泄洪回淤表

可以看出，洪水期間上游開(kāi)閘將帶來(lái)大量泥沙下泄，造成港池和航道的淤積。海滄18#、19#泊位港池局部水域與航道共用，港池其余部分水域挖深大于航道、水動(dòng)力也更弱，因此洪水期間的港池回淤量也會(huì)大于航道內(nèi)的回淤量。

3　結(jié)論

（1）從以上分析可以看出，水體挾沙力下降和端部港區(qū)岸線不平順是造成18～19#泊位港池日?；赜俚闹饕蛩?，而臺(tái)風(fēng)、洪水期間上游泥沙下泄則是造成異常港池驟淤的關(guān)鍵因素。

（2）因水體挾沙能力下降和端部港區(qū)岸線不平順造成的回流、緩流區(qū)引起的回淤，將隨著港區(qū)向西推進(jìn)建設(shè)而逐漸好轉(zhuǎn)，海滄18#、19#泊位港池的回淤量也將逐漸減少。

（3）碼頭業(yè)主應(yīng)和上游水閘管理部門(mén)建立聯(lián)動(dòng)機(jī)制，一旦洪水期間開(kāi)閘泄洪，應(yīng)及時(shí)通知碼頭業(yè)主，企業(yè)則應(yīng)做好應(yīng)對(duì)驟淤的應(yīng)急預(yù)案，以保障碼頭安全生產(chǎn)。

（4）通過(guò)對(duì)海滄港區(qū)18～19#泊位港池回淤的分析，可以為類似港區(qū)航道和港池的泥沙淤積研究提供參考。

由以上分析可以看出，在海滄港區(qū)未來(lái)向西建設(shè)發(fā)展的過(guò)程中適時(shí)進(jìn)行相關(guān)的整治工程是非常必要的，如可以在海滄未來(lái)規(guī)劃港區(qū)航道南側(cè)布置擋沙堤以減少泥沙向海滄港區(qū)輸移，對(duì)北港口高灘進(jìn)行固灘整治等。

［1］郭民權(quán)，江毓武.九龍江河口洪水期懸沙及沖淤變化的數(shù)值模擬［J］.廈門(mén)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010，49（5）688-693.

［2］王元領(lǐng).福建九龍江口洪枯季懸沙輸運(yùn)過(guò)程初步研究［D］.廈門(mén)：國(guó)家海洋局第三研究所，2005.

［3］中國(guó)海灣志編撰委員會(huì).中國(guó)海灣志（第八分冊(cè)）［M］.北京：海洋出版社，1998.