港口工程對入海河流的防洪影響評價方法

李有德 殷衛國 阮國余

（中水淮河規劃設計研究有限公司 蚌埠 233001）

1 緒論

隨著我國國民經濟飛速發展，進出口貿易量迅猛擴大，為了滿足進出口貨物運輸需求，促進地方經濟發展，有建港條件的沿海地區紛紛建設高標準、大吞吐量的港口，其中一部分港口工程位于內陸河流入海口附近，對入海河流的泄洪、除澇、防潮等會產生影響，需進行防洪影響評價。

2 工程概況

某港口工程位于繡針河入海口右岸海域，距離繡針河入海口約1.2km。工程由防波堤工程、5萬噸級航道工程、防波堤后方通用散貨泊位和液體化工品泊位工程組成。防波堤總長6350m，航道軸線與防波堤軸線距離為1600m，航道總長為8063m，航道軸線在方位向北偏轉了50°。通用散貨泊位為3個5萬噸級泊位，液體化工品泊位為1個5萬噸級泊位。工程布置見圖1。

3 評價內容

港口工程對入海河道防洪影響的特點，決定了其防洪影響評價與內陸河流不同。該工程防洪影響評價的重點內容如下：

建立數學模型分析建設港口工程前后繡針河口潮流和泥沙變化。

分析建設港口工程后對繡針河防洪、除澇、防潮的影響。

4 防洪評價計算

4.1 數學模型研究

為了科學地研究港口工程建設后對繡針河的防洪影響，進行了二維潮流和二維泥沙數學模型分析。潮流場特征采用三層嵌套方式進行，大模型主要模擬大范圍潮流場運動，為中模型計算提供邊界條件；中模型和小模型主要用于模擬港口及其河口附近的水流變化特征，兩模型計算采用同步嵌套計算，中模型在每一時間步都為小模型提供水位和流量計算邊界；小模型的主要目的是對繡針河口和港口防波堤工程附近進行細化研究。泥沙計算采用兩層嵌套，模型范圍與潮流計算的二、三層相同。

4.2 潮流分析

由于擬建港口工程影響，主要是防波堤的存在，對漲落潮水體具有阻擋作用，改變了原來的水流運動方向，使工程附近的流態和流速都發生了變化。工程建設前漲落潮基本呈往復流，水流平順；工程建設后，漲潮受防波堤阻擋，在防波堤中部產生分流，落潮時堤后又形成一環流。

在各典型潮和河口泄洪排澇流量控制下，河口處主要受泄洪控制，流向基本沒有發生改變，漲潮期間流速有所減小，落潮期間流速有所增大，但變化幅度都不大，在0.06m/s之內。工程建設前后流場對比見圖2。

4.3 繡針河口沖淤分析

根據數學模型分析，繡針河入海口泥沙沖淤情況如下所述：

平衡地形采用二維泥沙數學模型進行計算，港口工程建成后，由于防波堤的阻水，-10m等深線以內主要呈淤漲趨勢，淤積位置主要位于防波堤兩側，而且離防波堤越近，淤積越重；防波堤建成后，中部區域流速減小最多，因此防波堤中部淤積相對最重，如-7m等深線淤漲寬度最寬；-10m等深線有沖有淤，靠近防波堤處由于防波堤堤頭挑流作用，等深線后退，存在沖刷現象；再向北又略有淤積，但沖刷和淤積的強度都不大。工程前后河口地形變化見圖3。

4.4 繡針河河口壅水分析計算

利用二維數學模型，分別計算防波堤工程建設前后繡針河不行洪和行洪2093 m3/s（20年一遇）。當外海遭遇50年一遇潮水時，無論行洪與否，工程建成后河口水位增加值不足0.014m。當外海遭遇20年一遇潮水，并且繡針河行洪2093 m3/s時，工程建成后河口防洪水位增加值不足0.01m。當外海遭遇2年一遇潮水，并且繡針河排澇流量為535 m3/s時，工程建成前后河口排澇水位基本沒有變化。

4.5 河口壅水對繡針河水位影響計算

由于在對本港口工程防洪評價之前，未對繡針河進行過測量，沒有完整的河道地形資料，同時由于繡針河下游基本屬于平原型河道，基本滿足恒定流條件。因此，采用水力學恒定流公式計算河道壅水影響。

港口工程建設對繡針河內河的壅水影響主要分為防洪和排澇兩方面，工程建設對繡針河入海口的排澇水位沒有影響，因此只需對繡針河入海口防洪水位抬高0.01m以后的內河壅水影響進行分析計算。

防波堤工程建設前，繡針河入海口20年一遇防洪水位采用3.53m，防波堤工程建成以后，繡針河入海口20年一遇防洪水位采用3.54m。

通過分析計算，港口工程建設以后繡針河入海口段河道水位成果見表1。

由上述計算成果可知，由于建設港口工程，繡針河入海口20年一遇防洪水位抬高0.01m以后，其內河壅水影響長度為2.4km。

5 防洪評價結論

港口工程建設后河口處潮流主要受泄洪控制，流向基本沒有發生改變，漲潮期間流速有所減小，落潮期間流速有所增大，但變化幅度都不大，在0.06m/s之內。港口工程建成后，由于防波堤的阻水，防波堤兩側存在淤積現象，而且離防波堤越近，淤積越重，中部區域流速減小最多。但由于防波堤工程距離繡針河入海口約1.2km，距離較遠，港口工程建設以后對繡針河口入海口的潮流、泥沙影響有限。

根據數模分析和內河壅水影響計算成果，港口工程建設以后，繡針河入海口處50年一遇防潮水位抬高了0.014m，20年一遇防洪水位抬高了0.01m，排澇水位基本沒有變化，造成內河壅水長度為2.4km，壅水高度和壅水長度均較小，因此港口工程的建設對河道防洪、防潮、除澇影響有限。

6 結語

表1 繡針河入海口段河道水位計算成果表

港口工程防洪評價除了防洪評價導則中規定評價內容以外，還應重點進行以下評價工作：

港口工程一般位于河口治導線以外，沒有直接侵占河道行洪斷面，工程主要是對河口潮流、泥沙產生影響，從而影響河道行洪。因此，港口工程防洪評價應重點分析港口工程建設后，河流入海口處潮流、泥沙和地形的變化情況。

港口工程對入海河流防洪影響評價除應包括防洪、除澇影響分析以外，還應進行潮位影響分析