關(guān)于某港區(qū)水域泥砂回淤及維護(hù)的研究

潘澤彬

摘 要：港區(qū)水深維護(hù)工程直接關(guān)系到港口日常生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)效益。通過實(shí)現(xiàn)港區(qū)水深維護(hù)工程的標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化和科學(xué)化管理，可節(jié)省大量的維護(hù)疏浚費(fèi)用，將對港區(qū)的發(fā)展具有十分重要的意義。故此，需對水域泥沙回淤展開研究，文章結(jié)合某一具體港區(qū)情況，運(yùn)用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，儀器測量、追蹤以及系列理論分析，確定港區(qū)的回淤量，提出港區(qū)泥沙回淤的應(yīng)對措施。旨在綜合提升港區(qū)的安全系數(shù)，保障港區(qū)功能，規(guī)避隱患。

關(guān)鍵詞：港區(qū)水域 泥沙回淤 維護(hù) 治理

港區(qū)水域泥沙回流港區(qū)常見現(xiàn)象，對港區(qū)的影響較多，過多的泥沙回淤維護(hù)工作，可造成港區(qū)的年維護(hù)疏浚量及維護(hù)費(fèi)用必會(huì)大幅增加，嚴(yán)重影響港區(qū)的經(jīng)濟(jì)效益，亟需改進(jìn)與完善?；诖?，本文結(jié)合某一具體港區(qū)為例，展開對港區(qū)水域泥沙回淤的研究，再結(jié)合實(shí)際情況，提出有效的維護(hù)措施，詳細(xì)內(nèi)容如下。

1.港區(qū)周邊環(huán)境及港區(qū)水域概況

港區(qū)港池內(nèi)的沉積物以粉砂質(zhì)粘土和粘土質(zhì)粉沙為主，中值粒徑約介于0.0031～0.0011mm之間，平均值約為0.0054mm。港池淤積物質(zhì)與周邊淺灘及懸沙物質(zhì)接近，顯示南沙港區(qū)的泥沙淤積主要為懸沙落淤。漲潮期間由下游淺灘帶入的泥沙是港區(qū)回淤的主要物質(zhì)來源。

近年來，伶仃洋北部受人類活動(dòng)影響，大規(guī)模挖沙導(dǎo)致中槽和中灘產(chǎn)生巨大的挖沙坑地形，由于內(nèi)伶仃島附近礬石水道和下游暗士盾水道并未連通，礬石水道挖沙坑也并未與伶仃水道連通，因此伶仃洋內(nèi)三灘兩槽的地貌格局并未發(fā)生改變。但是應(yīng)當(dāng)關(guān)注挖沙引起的伶仃洋新的地形變化對港區(qū)及伶仃航道的影響。

2.港區(qū)水域泥沙回淤分析

2.1現(xiàn)場密度測量及適航水深分析

為了摸清港區(qū)水域回淤泥沙物理性質(zhì)，在港區(qū)內(nèi)的一號碼頭、二號碼頭、三號碼頭、四號碼頭港池及相應(yīng)的駁船碼頭泊位內(nèi)共布置了30個(gè)站的密度測量站位，進(jìn)行了4次密度測量?，F(xiàn)場密度測量采用荷蘭Rheotune音叉密度計(jì)，港區(qū)港池密度測量結(jié)果分析，港池內(nèi)的一年期回淤泥沙的平均密度在1250 kg/m3左右。其中，回淤泥沙的上層以浮泥形式存在，根據(jù)2008年“南沙港區(qū)適航水深研究”中確定南沙港區(qū)的適航密度值約為1260 kg/m3，一號碼頭、三號碼頭港池的浮泥平均厚度基本在0.5～0.8 m之間，這部分浮泥可作為水深使用。

2.2泥沙回淤研究

港區(qū)各個(gè)碼頭作業(yè)區(qū)的多次水深測圖資料分析計(jì)算得出港區(qū)全年回淤量值見表1，值得說明，密度測量結(jié)果，港池回淤物的平均密度約為1.25t/m3，因此高頻水深測圖對比出的回淤強(qiáng)度及回淤量均為容重1.25t/ m3的數(shù)值，表中也列出折算為容重1.4t/m3的回淤數(shù)值。

2.3港區(qū)泥沙移動(dòng)情況分析

本次研究采用質(zhì)點(diǎn)追蹤方法南沙港區(qū)的水流運(yùn)移趨勢，以便更好地輔助了解懸浮泥沙隨水流運(yùn)移情況。質(zhì)點(diǎn)追蹤粒子選取洪季6月份和枯季1月份的大潮水情，從低平潮時(shí)刻開始釋放，連續(xù)釋放26小時(shí)，即：完整的連續(xù)兩漲潮兩落潮過程。根據(jù)港區(qū)內(nèi)質(zhì)點(diǎn)追蹤粒子運(yùn)移軌跡，可以得出以下主要結(jié)論：

（1）從整體流態(tài)來看，港區(qū)水域潮流運(yùn)動(dòng)基本呈往復(fù)流動(dòng)，漲潮時(shí)，水體自南向北進(jìn)入伶仃洋灣內(nèi)，隨后經(jīng)虎門、蕉門、洪奇瀝和橫門的通道進(jìn)入上游河道；落潮時(shí)，各口門水體下泄進(jìn)入伶仃洋，與落潮水體匯合后向南流出伶仃洋，漲落潮過程基本相反。

（2）洪季6月份，落潮時(shí)刻流速較大，深槽通道流速普遍超過1m/s，邊灘淺水區(qū)流速也在0.4～0.6 m/s之間?？菁?月份，落潮較大流速時(shí)刻也超過0.8m/s，邊灘淺水區(qū)流速約在0.3～0.5 m/s之間?？梢姡蹍^(qū)水域水動(dòng)力強(qiáng)，流速普遍較大。

（3）水質(zhì)點(diǎn)追蹤粒子運(yùn)移軌跡圖顯示，無論洪季6月份還是枯季1月份，一號碼頭、二號碼頭、三號碼頭、四號碼頭任何一家碼頭港池內(nèi)的水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)移軌跡隨漲落潮流均反復(fù)途經(jīng)其余另三家碼頭的泊位及調(diào)頭區(qū)?？梢?，這四家碼頭泊位及調(diào)頭區(qū)水體交換十分頻繁。原因分析：南沙港區(qū)所處位置水流強(qiáng)勁，漲落潮水流運(yùn)移距離較遠(yuǎn)，且漲落潮主流向順岸往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而這四家碼頭又是順岸比鄰關(guān)系，工程又屬于開敞式順岸碼頭布置型式。

（4）對比同一個(gè)碼頭的水質(zhì)點(diǎn)在洪季6月份與枯季1月份運(yùn)移軌跡圖，不難看出，洪季6月份，質(zhì)點(diǎn)往珠江河口下游運(yùn)移距離更遠(yuǎn)些，最遠(yuǎn)可至龍穴島南端10公里處；而在枯季1月份，質(zhì)點(diǎn)則往珠江河口上游上溯距離更遠(yuǎn)些，可至虎門水道。這主要是由于洪季上游下泄徑流量較大，而枯季下泄徑流量較小，上游下泄徑流與外海潮波抗衡所致。

（5）總的來看，一號碼頭、二號碼頭、三號碼頭、四號碼頭在洪季和枯季兩種典型水情條件下，各家碼頭水體均存在頻繁水交換現(xiàn)象，泥沙是依附于水體而運(yùn)動(dòng)的，這也側(cè)面反映了懸浮泥沙擴(kuò)散四家相互影響的關(guān)系。

3.港區(qū)泥沙回淤維護(hù)研究

3.1合理安排疏浚計(jì)劃

根據(jù)前文數(shù)模和水深測圖分析結(jié)果，分區(qū)疏浚施工引起的懸沙擴(kuò)散對對臨近港池航道的回淤會(huì)產(chǎn)生較大影響，可導(dǎo)致臨近港池回淤強(qiáng)度增大1倍以上。這不僅增加了港池維護(hù)疏浚費(fèi)用，也會(huì)對港區(qū)的運(yùn)營管理帶來壓力。

港區(qū)各個(gè)碼頭公司單獨(dú)疏浚產(chǎn)生的懸沙擴(kuò)散輸移對相鄰公司港池淤積的影響較大，因此建議各個(gè)碼頭公司對進(jìn)行統(tǒng)一的維護(hù)疏浚，這樣可以有效減小整個(gè)港區(qū)的維護(hù)疏浚量和維護(hù)費(fèi)用，對周邊環(huán)境也更有利。

3.2開展適航水深應(yīng)用

應(yīng)對港區(qū)目前所面臨的泥沙回淤問題，除了建議的統(tǒng)一安排疏浚外，還可以使用適航水深技術(shù)。

2014年中華人民共和國交通運(yùn)輸部編制的《公路水路交通運(yùn)輸主要技術(shù)政策》中明確寫到“在淤泥質(zhì)海岸，推廣應(yīng)用適航水深技術(shù)和走航式適航水深測量技術(shù)。”船舶航行與停泊作業(yè)過程中，船底龍骨回淤泥沙的上層部分泥沙當(dāng)做水深使用，不會(huì)受到傷害，操縱性也無明顯影響。利用適航水深技術(shù)能充分利用港口水深資源，提高港口通航能力，適當(dāng)延長疏浚周期，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，節(jié)約社會(huì)資源。目前已有多個(gè)港口如天津港、國華臺山電廠、連云港、深圳大鏟灣港區(qū)、蒼南電廠、廈門港等相繼開展了適航水深的研究與應(yīng)用工作，并取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和顯著的社會(huì)效益。

根據(jù)港區(qū)建港以來多次現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果，在港池內(nèi)回淤泥沙中值粒徑均較小，細(xì)顆粒泥沙密實(shí)緩慢，回淤泥沙往往以浮泥形式存在。同時(shí)，該海區(qū)的泥沙來源豐富，淺灘深挖港池也利于浮泥形成，特別是在大風(fēng)浪或大徑流更會(huì)促進(jìn)浮泥發(fā)育，多次測量發(fā)現(xiàn)在泊位區(qū)、港池及連接水域內(nèi)都有厚度可達(dá)0.5～2.4m的浮泥存在。本項(xiàng)目研究過程中的多次測量也發(fā)現(xiàn)，在正常天氣下港池、泊位區(qū)域也存在 0.5～1.3m厚度的浮泥，可以用作適航水深。因此，為了減少維護(hù)疏浚費(fèi)用，迫切需要將適航水深技術(shù)真正地應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中，這也將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

4.結(jié)束語

本文研究分析某港區(qū)水域泥沙回淤及維護(hù)，結(jié)合某一具體港區(qū)情況，分析港區(qū)特征，再對回淤分布情況，回淤研究方法，具體回淤維護(hù)措施等進(jìn)行研究，有效完成對回淤處理，并合理對浮泥層進(jìn)行利用。

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