廈門港古雷港區(qū)將軍澳作業(yè)區(qū)規(guī)劃關鍵技術分析

■張煒煌

（福建省交通規(guī)劃設計院有限公司，福州 350004）

廈門港古雷港區(qū)是《水運“十四五”發(fā)展規(guī)劃》明確的全國沿海重要港區(qū)，《廈門港總體規(guī)劃（2035 年）》對古雷港區(qū)的定位是：主要為臨港產(chǎn)業(yè)服務，以原油、石化產(chǎn)品運輸為主，兼顧散貨、雜貨和集裝箱運輸，包括古雷、六鰲2 個作業(yè)區(qū)。 赤湖工業(yè)園地處漳州市漳浦縣中部臨海， 是引進環(huán)保綠色理念的皮革、紙漿制品、海上風電裝備制造等產(chǎn)業(yè)的省級工業(yè)園區(qū)。 根據(jù)工業(yè)園區(qū)發(fā)展、臨港產(chǎn)業(yè)布局和地方經(jīng)濟發(fā)展的需要，地方政府組織開展了新增廈門港古雷港區(qū)將軍澳作業(yè)區(qū)的港口總體規(guī)劃[1]和規(guī)劃環(huán)評[2]等工作。

將軍澳作業(yè)區(qū)岸線呈天然狀態(tài)， 建港條件薄弱，海域開敞，風大浪高流急，海洋動力復雜，周邊生態(tài)紅線等環(huán)境敏感區(qū)分布，在生態(tài)文明建設和生態(tài)環(huán)境保護提升至前所未有戰(zhàn)略高度的新時代背景下[3]，給規(guī)劃工作提出了更高要求。 規(guī)劃編制單位貫徹《關于建設世界一流港口的指導意見》，開展了扎實的基礎資料收集，進行了波浪、潮流泥沙數(shù)學模型[4]和波流動床整體物理模型試驗研究[5]，通過多方案比選論證，較好地研究解決了復雜開敞海域岸線布局方案、水體交換能力提升和濱海濕地保護等關鍵技術問題，可為類似項目提供經(jīng)驗與借鑒。

1 自然條件

1.1 水深條件

水下地形由岸向海趨緩， 將軍嶼東側水域開闊，水下障礙物少，水深條件較好，10 m 等深線離岸約500 m，岸灘及水下地形穩(wěn)定（圖1）。

圖1 工程海域水深分布圖

1.2 底質分布特征

底質分布以d50=0.2～2.8 mm 的沙質為主（圖2）。

圖2 工程海域底質中值粒徑d50 分布圖

1.3 波浪條件

根據(jù)2010 年3 月—2011 年2 月實測波浪資料分析，常浪向為ENE 向，出現(xiàn)頻率合計為28.05%，其中E 向為強浪向，50 年一遇E 向H1%=7.86 m，T=10.7 s，波浪玫瑰如圖3 所示。

圖3 波浪玫瑰（2010.03-2011.02）

1.4 潮汐潮流條件

工程區(qū)為規(guī)則半日潮，平均潮差約2.8 m，由于地處臺灣海峽分匯流區(qū)呈前進波特性，往復流。 實測落潮最大流速1.33 m/s、漲潮最大流速1.11 m/s，如圖4 所示。

圖4 水文測驗大垂線平均潮流矢量圖

2 復雜開敞海域岸線布局分析

2.1 規(guī)劃方案比選

根據(jù)波浪條件，需布置1 座呈N～S～SW 走向的防波堤，以形成良好掩護條件，滿足港口安全和作業(yè)要求。 規(guī)劃方案綜合考慮海洋功能區(qū)劃、地形地貌、岸線布局、掩護水域面積等因素，開展了多方案比選論證（圖5），圖中虛線為現(xiàn)有港口航運區(qū)邊界。結論如下：（1）各方案港內(nèi)掩護條件均得到大幅改善，可作業(yè)天數(shù)雖存在一些差別，但均可滿足港口運營要求。 如圖5 所示，鑒于作業(yè)區(qū)西側分布有將軍礁淺灘區(qū)，防波堤兼碼頭布置于海域西側（方案1-1）更有利于借助天然地形形成環(huán)抱式掩護水域，泊穩(wěn)條件優(yōu)于東側方案（方案1-2、方案2-2）。作業(yè)區(qū)北側東西走向2 個泊位宜采用高樁透空式結構，避免形成港內(nèi)波浪反射震蕩，影響港內(nèi)泊穩(wěn)條件。 （2）規(guī)劃對比研究了6 個泊位的“小水域”方案（方案7-1、方案7-2）和8 個泊位的“大水域”方案（方案5-1），結果顯示“大水域”方案總體優(yōu)于“小水域”方案，其主要優(yōu)勢在于：一是“大水域”方案能形成更大面積的掩護水域，港內(nèi)比波高值小于“小水域”方案，泊穩(wěn)條件更好，可作業(yè)天數(shù)相比可增加8～10 d，并多出2 個泊位岸線資源； 二是該海域風大浪高流急，船舶通航安全模擬試驗表明，“大水域”方案更有利于提升船舶靠離泊和港內(nèi)調(diào)頭作業(yè)的安全性；三是“大水域” 方案雖部分區(qū)域超出現(xiàn)行海洋功能區(qū)劃范圍，但可通過協(xié)調(diào)正在編制的國土空間規(guī)劃給予安排， 將其調(diào)整為交通運輸用海， 進行妥善銜接。（3）從泥沙沖淤角度分析，工程海域含沙量低，主要為過境泥沙，各方案懸沙淤積情況大致相當，對方案比選影響不大。工程臨近波浪觀測站E 向實測最大H1/10 波高達9.77 m，且附近為沙質海岸，港池口門和航道應避開破波區(qū)，降低推移質波浪驟淤風險。 綜上所述，推薦方案5-1 作為實施方案。

圖5 規(guī)劃方案比選示意圖

2.2 岸線總體布局方案

2.2.1 貨運量、貨種及泊位等級

預測2035年貨物吞吐量為1610萬t（含15萬TEU），主要貨種包括木片、干散貨（煤炭、非金屬礦、礦建材料）、集裝箱、雜貨等，泊位等級為2～10 萬t 級。

2.2.2 岸線及陸域規(guī)劃

作業(yè)區(qū)按N～S～SW 走向呈反“L”型布置一條長3040 m 防波堤，形成半環(huán)抱式港池，口門位置朝向西南，防波堤堤頂兼作運輸通道。

作業(yè)區(qū)規(guī)劃布置2～10 萬t 級生產(chǎn)性泊位8 個，形成2508 m 碼頭岸線，年通過能力約2350 萬t（圖6、表1）。 在港池內(nèi)北側天然水深－6.0～－8.0 m 處布置2～5 萬t 級通用泊位2 個，采用高樁離岸式布置，側面布置120 m 支持系統(tǒng)岸線。 在中段防波堤內(nèi)側天然水深－8.0～－12.0 m 處連片式布置2～5 萬t 級通用泊位1 個， 天然水深－12.0～－16.0 m 處連片式布置5～10 萬t 級干散貨（木片）泊位2 個。在南段防波堤內(nèi)側天然水深－16.0～－17.0 m 處連片式布置5～10 萬t 級通用泊位3 個。 利用防波堤掩護形成的水域集中布置調(diào)頭回旋水域， 滿足5 萬t 級集裝箱船和10 萬t 級散貨船調(diào)頭回旋，天然水深－5.0～17.0 m。陸域平均縱深860 m，面積約57.33 萬m2，現(xiàn)狀為濱海丘陵。

表1 將軍澳作業(yè)區(qū)規(guī)劃指標匯總

圖6 作業(yè)區(qū)規(guī)劃布局方案

2.2.3 航道及錨地規(guī)劃

進港航道規(guī)劃為10 萬t 級單向乘潮航道，航道寬度300 m， 航道軸線走向大致呈S～N～NE 走向，沿線天然水深－13.0～16.0 m，疏浚量少。

在作業(yè)區(qū)南側水域布置1 個5 萬t 級以下港內(nèi)錨地和1 個10 萬t 級以下港外錨地， 供海輪候潮、引航使用。 錨地天然水深均在－17.0 m 以上。

2.3 泊穩(wěn)條件分析

數(shù)模及物模試驗研究表明， 規(guī)劃方案實施后，僅SE～ESE 方向波浪會傳入港內(nèi)，經(jīng)防波堤遮擋后波高大幅衰減，降幅在38%～93%之間（圖7、表2）。

圖7 計算點位置示意圖

表2 各控制點比波高值

從可作業(yè)天數(shù)來看，推薦方案各泊位受波浪和風速影響1～3# 泊位不可作業(yè)天數(shù)分別為54、49、47 d，4～8# 泊位不可作業(yè)天數(shù)為33 d；考慮霧、雨、雷暴等因素影響，各泊位可作業(yè)天數(shù)均在290 d 以上，滿足港口作業(yè)要求。

2.4 水動力影響分析

2.4.1 流場變化

作業(yè)區(qū)附近潮流屬半日潮流，呈往復流。 大潮漲急時刻，潮流方向由偏WSW 向ENE 推進，外海平均流速約0.60 m/s，近岸潮流平均流速約0.30 m/s；大潮落急時刻，方向相反，外海平均流速約0.55 m/s，近岸海域平均流速約0.35 m/s。小潮漲、落急時方向大致與大潮相同，小潮漲急外海平均流速約0.45 m/s，近岸平均流速約0.20 m/s； 小潮落急外海平均流速為0.40 m/s，近岸平均流速約為0.15 m/s。

推薦方案實施后，港池內(nèi)部和臨近防波堤水域流速流向均發(fā)生一定改變，具體表現(xiàn)為港池內(nèi)流速明顯變小，變化幅度為－0.1～－0.6 m/s，防波堤外流速總體略微變大，變化幅度為－0.1～0.4 m/s，局部流向變化較大。 最大流速區(qū)范圍由工程前的地形深槽區(qū)域向西南推移1200 m。防波堤建設大幅降低了港池內(nèi)流速，有利于操船作業(yè)；規(guī)劃對周圍的水流影響總體有限，主要在工程位置3 km 范圍內(nèi)（圖8、9）。

圖8 規(guī)劃方案漲急流矢圖

2.4.2 口門及航道區(qū)橫流

推薦方案實施后，漲、落潮最大橫流位置有顯著差別，漲潮時最大流速帶位于港池口門，落潮時南移或至航道拐點附近。 漲、落潮最大橫流值分別為0.98 m/s 和0.99 m/s。 為保障船舶進出港航行安全，鑒于口門及航道區(qū)橫流流速較大，航道沿線天然水深條件良好，規(guī)劃將作業(yè)區(qū)單向進港航道寬度增大至300 m；規(guī)劃給出了橫流全潮歷時資料，便于運營期船舶避開橫流流速較大時段進出港。

圖9 規(guī)劃方案落急流矢圖

2.5 泥沙淤積條件分析

2.5.1 潮流作用下懸移質淤積

工程區(qū)水體含沙量較小，實測大潮期間含沙量在0.05～0.08 kg/m3，工程區(qū)附近泥沙為過境泥沙，推薦方案實施后，由于港池、回旋水域內(nèi)水流流速減小，懸沙會產(chǎn)生一定的落淤，平均淤強約為0.2 m/a，回淤量約為18.3 萬m3/a。

2.5.2 波浪作用下推移質淤積

推薦方案實施后，港池航道西側部分區(qū)域需對將軍嶼附近沙質淺灘開挖，最大挖深約10 m，在極端天氣條件波浪作用下推移質易從西側進入港池、航道。 推薦方案將港池口門和航道避開了破波區(qū)，降低了驟淤風險。 物模試驗表明，推薦方案港池水域10 年一遇驟淤量僅為3.17 萬m3，50 年一遇驟淤量約為13 萬m3。

3 環(huán)境敏感區(qū)保護及水體交換能力提升措施分析

規(guī)劃方案與周邊陸地、海洋生態(tài)紅線進行了銜接，避免作業(yè)區(qū)水陸域及航道、錨地占用各類生態(tài)紅線區(qū)等環(huán)境敏感區(qū)域。 規(guī)劃深入開展了對作業(yè)區(qū)西側沙源保護區(qū)影響論證和港池內(nèi)外水體交換能力提升措施研究。

3.1 對沙源保護紅線區(qū)影響分析

將軍灣重要自然岸線及沙源保護海域生態(tài)紅線區(qū)位于作業(yè)區(qū)西側約3.5 km，管控措施包括要求嚴格保持自然岸線形態(tài)、禁止誘發(fā)岸灘蝕退的開發(fā)活動等。 規(guī)劃實施后降低了將軍灣局部水流強度，偏東向浪條件下改變了將軍灣近岸波生流方向，降低了波浪掩護區(qū)的波浪動力，在波、流的共同作用下，將促使沙源保護區(qū)形成微淤環(huán)境，平均淤積厚度約0.05～0.1 m/a，不會造成岸線蝕退，有利于將軍灣沙源保護區(qū)岸灘穩(wěn)定（圖10）。

圖10 規(guī)劃方案對沙源保護區(qū)沖淤影響預測圖

3.2 水體交換能力提升措施

提升港池內(nèi)外水體交換能力，有利于保持海洋自凈能力，維持海洋生態(tài)承載力，如美國長灘—洛杉磯港通過采用島式防波堤多口門布置形式，保證了水體交換能力[6]。 規(guī)劃方案提出的半包圍式港池方案在形成有效掩護水域的同時，也限制了港池內(nèi)外水體流通， 導致污染物易在邊緣位置殘留聚集。為保護海洋環(huán)境， 規(guī)劃在北側防波堤設置過水通道，提升水體交換能力。

過水通道設置在在防波堤北側根部AB 段，考慮水體流通和通道使用需求，該段防波堤布置為透空式結構，以加快港池內(nèi)外水體交換時間。 根據(jù)港口運營安全需要，透空式結構開口大小還應綜合考慮港內(nèi)波高泊穩(wěn)條件、 穿堂橫流等因素論證確定，為此規(guī)劃對開口620、520、420、320、220 m 方案進行了90%水體交換時間、港內(nèi)比波高、港內(nèi)橫流增量的對比研究分析，主要結論如圖11、12 所示。

圖11 90%交換時間與比波高對比圖

圖12 90%交換時間與港內(nèi)橫流增量對比圖

研究表明， 從90%水體交換時間來看， 開口420 m 方案最優(yōu)，但該方案與不開口方案相比，港內(nèi)波高增幅達30%，港內(nèi)橫流增加達0.6 m/s，不滿足安全要求。 在此基礎上，規(guī)劃進一步研究縮小開口寬度方案， 結果表明，170 m 開口+280 m 間隔埋設過水管涵方案與不開口方案相比，港內(nèi)波高增幅僅約6%， 港內(nèi)穿堂橫流增加約0.16 m/s，90%水體交換時間從27 h 減少為16 h， 可以兼顧海洋生態(tài)保護及港口運營安全，作為規(guī)劃推薦方案。 項目實施階段應綜合船舶系泊試驗等結論，進一步優(yōu)化論證過水通道方案。

4 濱海濕地保護

濱海濕地是生物產(chǎn)量最高的生態(tài)系統(tǒng)之一，具有極高的資源開發(fā)價值和環(huán)境調(diào)節(jié)功能。 據(jù)不完全統(tǒng)計，因人類不合理利用及環(huán)境變化，自新中國成立后至2006 年， 我國濱海濕地損失219 萬hm2，相當于濱海濕地總面積的40%[7]。 規(guī)劃應貫徹國家濱海濕地保護和嚴格管控圍填海政策，避免因港口建設新增圍填海，盡量縮小因作業(yè)區(qū)開發(fā)占用濱海濕地面積，在保護海洋生態(tài)環(huán)境的同時，也利于項目的啟動實施。

規(guī)劃作業(yè)區(qū)外側布置反“L”型防波堤兼水平運輸通道， 防波堤呈垂岸突堤式布置，1～6#碼頭泊位與防波堤連體式布置于其內(nèi)側。 根據(jù)《海域使用分類》（HY/T123-2009）、《自然資源部辦公廳關于開展全國海岸線修測工作的通知》（自然資辦函〔2019〕1187 號）、《全國海岸線修測技術規(guī)程》等規(guī)定，防波堤處岸線界定為構筑物與海岸線連接處，防波堤及碼頭本身未形成有效岸線，用海方式界定為“非透水構筑物”。7#、8#碼頭采用高樁平臺并通過棧橋與后方陸域相連，用海方式屬“透水構筑物”。 規(guī)劃木片、煤炭等大宗散貨通過皮帶機廊道疏運至后方廠區(qū)，節(jié)約土地資源使用，規(guī)劃優(yōu)化取消了原4.8 hm2填海造地方案，港口陸域全部利用現(xiàn)有濱海丘陵，面積約57.33 hm2。 規(guī)劃防波堤、碼頭及陸域用海方式均不屬于圍填海，符合國家現(xiàn)行的圍填海政策要求。

5 結語

（1）將軍澳作業(yè)區(qū)是廈門港古雷港區(qū)的新增作業(yè)區(qū)，海域開敞，風大浪高流急，需建設防波堤形成良好的人工掩護條件。 規(guī)劃綜合考慮天然水深地形、掩護效果、泊穩(wěn)條件、通航安全、泥沙淤積等因素，開展了多方案比選研究，推薦西側8 個泊位“大水域”方案作為實施方案。 （2）規(guī)劃防實施后，SE～ESE 方向傳入港內(nèi)的波高降幅達38%～93%， 各泊位可作業(yè)天數(shù)均能達290 d 以上。 港池內(nèi)流速減小了0.1～0.6 m/s，有利于操船作業(yè)，但口門及航道區(qū)短時最大橫流近1 m/s， 運營期宜避讓橫流較大時段進出港，以策安全。 規(guī)劃方案懸沙平均淤強約為0.2 m/a，回淤量約為18.3 萬m3/a，規(guī)劃方案將港池口門和航道避開了破波區(qū)， 降低了驟淤風險，10 年一遇驟淤量僅為3.17 萬m3。 規(guī)劃方案可以滿足港口運營安全和使用功能要求。 （3）規(guī)劃方案未占用海陸域生態(tài)紅線等環(huán)境敏感區(qū)，并研究了對沙源保護紅線區(qū)影響，規(guī)劃實施后將有利于形成微淤促淤環(huán)境，能保持沙源保護區(qū)的岸灘穩(wěn)定。 統(tǒng)籌考慮了港內(nèi)波高泊穩(wěn)條件、穿堂橫流等因素，在防波堤根部設置了過水通道，提升了港池內(nèi)外水體自然交換能力，能有效降低污染物殘留聚集風險，保護區(qū)域海洋環(huán)境質量。 （4）規(guī)劃貫徹落實國家加強濱海濕地保護、嚴格管控圍填海政策，通過方案優(yōu)化，最大程度地減少了濱海濕地占用，防波堤及碼頭采用連體式非透水構筑物或離岸式透水構筑物，碼頭泊位與陸域分離布置， 港口陸域主要利用濱海丘陵形成，未形成新增圍填海，從而有效保護海洋生態(tài)環(huán)境，便于項目啟動實施。