福州國(guó)家遠(yuǎn)洋漁業(yè)基地碼頭岸線規(guī)劃研究

陳婷 福建省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司

1.前言

遠(yuǎn)洋漁業(yè)是國(guó)家戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)、實(shí)施“走出去”和“一帶一路”戰(zhàn)略的重要組成部分。福州市位于我國(guó)東南沿海，不僅是古代海上絲綢之路的重要門戶，也是中國(guó)遠(yuǎn)洋漁業(yè)發(fā)源地之一，經(jīng)過多年的發(fā)展，福州遠(yuǎn)洋漁業(yè)綜合實(shí)力居全國(guó)地級(jí)市前列，擁有建設(shè)國(guó)家遠(yuǎn)洋漁業(yè)基地的基礎(chǔ)條件。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部已于2019年6月28日函復(fù)福建省政府同意選址在連江縣建設(shè)“福州（連江）國(guó)家遠(yuǎn)洋漁業(yè)基地”（見圖1），該基地是我國(guó)已批復(fù)設(shè)立的第三個(gè)國(guó)家遠(yuǎn)洋漁業(yè)基地，基地核心區(qū)位于閩江口的粗蘆島。碼頭是遠(yuǎn)洋漁業(yè)基地重要基礎(chǔ)設(shè)施，為遠(yuǎn)洋捕撈的水產(chǎn)品提供運(yùn)輸服務(wù)，也為遠(yuǎn)洋捕撈船及運(yùn)輸船提供補(bǔ)給服務(wù)。目前粗蘆島上尚無碼頭，因此有必要在島上適宜的海岸線選址規(guī)劃建設(shè)漁業(yè)基地配套碼頭。

圖1 遠(yuǎn)洋漁業(yè)基地區(qū)位圖

海岸線是我國(guó)寶貴且不可再生的重要戰(zhàn)略資源，海岸線的合理開發(fā)利用將直接影響區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、城市發(fā)展等。粗蘆島處于閩江口，閩江口為強(qiáng)潮河口，河流匯集，形成了閩江五口入海的復(fù)雜河網(wǎng)（見圖2），前沿線的布置將直接影響船舶靠泊條件、泊穩(wěn)條件、漁業(yè)基地岸線的選址、碼頭工程造價(jià)及后期維護(hù)。本文以福州（連江）國(guó)家遠(yuǎn)洋漁業(yè)基地為例，根據(jù)福州國(guó)家遠(yuǎn)洋漁業(yè)基地規(guī)劃，結(jié)合港區(qū)地形、地質(zhì)、水文等自然條件，對(duì)岸線的選址及布置方案進(jìn)行了研究，對(duì)河口岸線規(guī)劃方案需考慮的主要因素進(jìn)行總結(jié)分析，可供類似工程參考。

圖2 項(xiàng)目區(qū)域河網(wǎng)分布圖

2.水文、地質(zhì)條件

粗蘆島位于閩江入海口北側(cè)，通過橋梁與陸地相連，該區(qū)域地貌屬福州沖海積平原邊緣地帶，水系發(fā)育，地勢(shì)起伏較大。規(guī)劃工程區(qū)所在河段宏觀河勢(shì)穩(wěn)定，長(zhǎng)門、川石水道發(fā)育。岸線前方水域緊鄰閩江通海航道，進(jìn)出港條件較好（見圖3）。由于東、西段岸線間存在一長(zhǎng)度約270m的丁壩，丁壩的挑流作用對(duì)碼頭前沿水流有影響。

圖3 項(xiàng)目區(qū)域形勢(shì)圖

本工程區(qū)潮差較大，平均潮差在4m以上，外海最大潮差在6m以上，潮差由口外向口內(nèi)逐漸減小。設(shè)計(jì)高水位為6.27m，設(shè)計(jì)低水位0.09m。

該段岸線背靠粗蘆島，其常風(fēng)向、強(qiáng)風(fēng)向（NE向）有粗蘆島山體遮掩，掩護(hù)條件相對(duì)較好；其前方水域東側(cè)受川石島掩護(hù)，對(duì)工程影響較大的是ESE、SE外海涌浪，碼頭前沿50年一遇最大H1%波高為4.85m,出現(xiàn)在1#泊位。1#泊位～11#泊位SE向50年一遇最大H1%波高為4.85m～3.79m。

場(chǎng)地內(nèi)地層結(jié)構(gòu)自上而下依次為：①1填土、①2耕土、②2淤泥、②t砂混淤泥、⑥11粉質(zhì)粘土、⑥12粉質(zhì)粘土、⑥t粗砂、⑦殘積粘性土、⑧1全風(fēng)化凝灰?guī)r、⑧2強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r、⑧3中風(fēng)化凝灰?guī)r。

項(xiàng)目所在區(qū)域抗震設(shè)防烈度6度區(qū)，地震動(dòng)峰值加速度值為0.05g，設(shè)計(jì)地震分組為第三組。

3.碼頭岸線選址及初步布置方案

3.1 岸線選址

自然條件對(duì)港口作業(yè)有至關(guān)重要的影響，因此港址宜選在自然條件佳的區(qū)域。粗蘆島東側(cè)及北側(cè)岸線直面臺(tái)灣海峽，位于無掩護(hù)的開敞性海域，且有大面積的淺灘分布，水深條件差，不適合建港。西側(cè)岸線北段受已建粗蘆島大橋未考慮船舶通航及粗蘆島二橋僅能通航200噸海輪的通航尺度限制，無法規(guī)劃建設(shè)千噸級(jí)以上泊位；而西側(cè)岸線南段已為馬尾造船廠開發(fā)建設(shè)利用，因此遠(yuǎn)洋漁業(yè)基地配套碼頭宜選址南側(cè)岸線開發(fā)建設(shè)。南側(cè)岸線以福斗水閘為界，分為東西兩段，東段岸線水深條件較好，天然水深約3～8m；西段岸線水深條件略差，天然水深約0～6m，目前該段岸線均處于天然狀態(tài)。且該港址北側(cè)受粗蘆島自身掩護(hù)，東側(cè)有川石島掩護(hù)，緊鄰閩江主航道，建港條件相對(duì)較好。

3.2 碼頭前沿線定位

碼頭前沿線布置應(yīng)遵循“深水深用，淺水淺用”原則。工程區(qū)東區(qū)水深條件較好，粗蘆島南側(cè)為閩江通海航道，往來船舶較多，交通繁忙。為保證通航安全，且不影響碼頭作業(yè)效率，東區(qū)碼頭前沿線定位時(shí)考慮回旋水域不占用主航道。西區(qū)烏豬水道與閩江通海航道交匯處存在凸出沙嘴，泥沙淤積較為嚴(yán)重，碼頭前沿線布置時(shí)應(yīng)向海側(cè)移動(dòng)，避開沙嘴區(qū)域，以免造成后期維護(hù)的不便。西區(qū)烏豬水道為閩江通海航道的支航道，通航船舶較少，因此西區(qū)碼頭前沿線定位考慮占用部分烏豬水道航道。

3.3 岸線初步布置方案

根據(jù)港口吞吐量發(fā)展水平預(yù)測(cè)，2035年連江遠(yuǎn)洋漁業(yè)基地規(guī)劃吞吐量約170萬噸，宜布置11個(gè)泊位，結(jié)合運(yùn)量預(yù)測(cè)與岸線條件，岸線初步布置規(guī)劃如下：

①岸線布置方案一：規(guī)劃布置岸線總長(zhǎng)1710米，規(guī)劃泊位等級(jí)為3000～20000噸級(jí)，規(guī)劃泊位數(shù)量12個(gè)。其中東區(qū)規(guī)劃岸線1170m（1-7#泊位），走向平行于閩江通海航道，碼頭前沿線距后方陸域190m。西區(qū)南段布置540m岸線（8-11#泊位），碼頭前沿線距后方陸域230m，走向與東區(qū)平行；西區(qū)北段烏豬港口門處布置160m岸線（12#泊位），與烏豬水道走向基本一致（見圖4（a））。

圖4 岸線布置方案

②岸線布置方案二：對(duì)方案一進(jìn)行了調(diào)整，西區(qū)碼頭岸線相比較方案一逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)11°，東區(qū)碼頭前沿線后退70m。（見圖4（b）），該方案棧橋長(zhǎng)度較短，與航道距離較遠(yuǎn)。

4.岸線布置方案比選

4.1 從水動(dòng)力角度分析

粗蘆島位于閩江五口入海處，西南側(cè)的長(zhǎng)門水道繞過瑯岐島北側(cè)經(jīng)英嶼、琯頭、長(zhǎng)門口，出長(zhǎng)門又分成烏豬水道、熨斗水道、川石水道和壺江水道，注入東海，河網(wǎng)復(fù)雜（見圖2），且閩江口為強(qiáng)潮河口，水動(dòng)力情況復(fù)雜。受港區(qū)東、西區(qū)之間的N2丁壩影響，水流流態(tài)較紊亂。

根據(jù)工程區(qū)數(shù)模試驗(yàn)結(jié)果，由于方案一布置均為順岸式高樁碼頭，故方案布置基本不改變海域的漲落潮流場(chǎng)分布。漲落急水流方向差別較小。方案二由于前沿線做了旋轉(zhuǎn)，川石水道內(nèi)的1#～11#碼頭東區(qū)和西區(qū)泊位前沿西側(cè)漲落急水流與碼頭岸線交角較方案一略有改善（見圖5）。

圖5 工程區(qū)附近漲落急流矢分布圖

潮流的流速及流向決定了碼頭前沿橫流的強(qiáng)弱。對(duì)于開敞式碼頭，橫流引起的船舶對(duì)碼頭的作用力有一定影響，圖6展示了各方案各泊位前沿橫流流速最大值的數(shù)值模擬結(jié)果。

圖6 泊位前沿橫流最大值統(tǒng)計(jì)圖

由圖6可知，方案一由于存在N2丁壩，挑流作用較明顯，在7#、10#及11#泊位前沿橫流最大值超過0.3m/s。方案2橫流最大值均未超過0.3m/s。方案一最大橫流值為0.35m/s，方案二最大橫流值為0.28m/s，方案二與方案一相比，碼頭前沿橫流顯著減小。但方案一、二的橫流最大值均小于0.5m/s，根據(jù)相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，該橫流對(duì)碼頭結(jié)構(gòu)及船舶靠離泊的安全性影響不大。

4.2 從區(qū)域泥沙沖淤角度分析

4.2.1 正常天氣條件下泥沙回淤分析

正常天氣條件下川石水道主要為過境泥沙，由潮流攜帶的懸沙產(chǎn)生的泥沙沖淤情況如圖7及圖8所示，分別給出了各方案實(shí)施后港池及周邊地形的地形年沖淤深度分布。

圖7 港池年沖淤量對(duì)比圖

圖8 回旋水域年沖淤量對(duì)比圖

由圖7可知，正常天氣下，工程實(shí)施后港池總體沖淤平衡，未有顛覆性影響，但方案一東區(qū)年回淤量較小，更利于后期維護(hù)。由圖8可知，回旋水域由于水流條件較好，方案一、二回旋水域均無淤積。但由于方案二碼頭前沿線后移，碼頭前回旋水域水流流速較小，利于懸移質(zhì)沉淀，方案二的沖刷量較方案一小。

4.2.2 50年一遇洪水條件下的驟淤初步分析

根據(jù)數(shù)學(xué)模型研究成果，工程區(qū)在50年一遇洪水條件下驟淤分布，量級(jí)較小，顛覆性影響可能性小。

4.3 從波浪作用方面分析

工程區(qū)東側(cè)臨近外海，波浪主要為ESE～SE向外海來浪，方案一、二碼頭前沿50年一遇最大H1%波高均出現(xiàn)在1#泊位附近，分別為4.85m和4.79m。雖然方案二碼頭前沿波高較小，但西區(qū)波浪作用角度較大，船舶泊穩(wěn)條件較差。

4.4 推薦方案

綜上，本工程的水流泥沙數(shù)學(xué)模型及波浪模型研究成果表明：兩個(gè)岸線布置方案對(duì)海域原有的漲落潮流場(chǎng)分布改變不大，流場(chǎng)總體格局差別不大。方案二改變碼頭前沿線的方位角及距陸域的距離，雖然可稍改善船舶的橫流條件，但碼頭前沿線后退將加重港池的淤積情況，增加后期疏浚維護(hù)的成本。方案一東區(qū)年回淤量較小，后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本低，西區(qū)碼頭總體布置更平順，有利于船舶進(jìn)出港靠離泊，波浪作用方向與碼頭前沿線夾角較小，利于船舶泊穩(wěn)，且碼頭前沿線與棧橋正交，交通組織更加通暢，因此本項(xiàng)目選擇岸線布置方案一作為本項(xiàng)目的最終實(shí)施方案。

5.結(jié)語

本文通過對(duì)工程區(qū)地形地貌、潮流、泥沙沖淤、波浪作用等方面，對(duì)遠(yuǎn)洋漁業(yè)基地碼頭岸線選址、前沿線定位及總體布置進(jìn)行了綜合分析，得出以下結(jié)論：

（1）根據(jù)粗蘆島的地形地貌條件，選址南側(cè)岸線建設(shè)遠(yuǎn)洋漁業(yè)基地碼頭，經(jīng)模型驗(yàn)證，從潮流、泥沙、波浪等角度驗(yàn)證規(guī)劃方案是否合理可行，新增了寶貴的岸線資源，可供其它類似項(xiàng)目的建設(shè)提供參考。

（2）在河網(wǎng)交錯(cuò)、水動(dòng)力條件復(fù)雜的河口區(qū)域，碼頭岸線的選址及前沿線定位應(yīng)綜合考慮工程區(qū)水域的水流、泥沙沖淤情況、船舶泊穩(wěn)條件、后期維護(hù)工作量等，選擇滿足船舶系泊作業(yè)且維護(hù)工程量小的方案。