廈門港海滄港區18#、19#泊位港池泥沙回淤分析

2016-10-09 08:54:49吳再添

福建交通科技 2016年4期

■吳再添

（福建省港航勘察設計院，福州　350002）

■吳再添

（福建省港航勘察設計院，福州350002）

根據九龍江水域的水文泥沙、地形特征和實測資料，以及相關科研成果等，對廈門港海滄港區18#、19#泊位的水文泥沙條件和工程后的泥沙回淤進行全面的分析研究，找出了造成港池泥沙淤積的主要原因，為進一步的航道整治提供理論依據。

水文泥沙水體挾沙力回淤

廈門港是我國綜合運輸體系的重要樞紐和集裝箱運輸的干線港，東南沿海地區的區域性樞紐港口，海滄港區是廈門港的重要組成部分，18#、19#泊位位于海滄港區西側末端，停泊水域設計底標高-15.0m（當地理論最低潮面，下同）；回旋水域與航道設計底標高均為-14.0m，港池及航道水域最大開挖深度均超過10m。自2011年6月開港以來，港池回淤嚴重，影響了泊位的正常生產作業。

1　海滄港區自然條件

1.1水文特征

九龍江北溪發源于玳瑁山，西溪發源于博平嶺，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，洪水含沙量達到2～3kg/m3，最大超過6.7 kg/m3。九龍江徑流年內分配不均，最大水量出現在4～7月，占全年徑流量的71.9%～74.5%［1-2］。

九龍江河口區的潮汐性質屬于正規半日潮，平均潮差為3.99m。河口區位于臺灣海峽西岸，終年多大風，臺風活動頻繁。波浪類型主要是風浪和涌浪，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，夏秋季臺風活動頻繁，臺風來臨，伴有增水現象，致使灣內河道沖淤和水下沙洲向口外推移，也是一個不可忽視的影響因素。

1.2泥沙來源

海滄港區的泥沙來源主要有3個方面：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、采砂、疏浚等）導致的含沙量升高、泥沙輸移；人為因素只是暫時的。因此海滄港區18#、19#泊位港池泥沙的主要來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

九龍江河口地區的河流輸沙主要來源于九龍江流域的內陸侵蝕泥沙，懸移質多年平均輸沙量為234×104t，最大年輸沙量為636×104t（浦南站，2008年）；流域來沙主要集中在豐水期，特別是在臺風暴雨、山洪暴發時，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沉積下來，根據實測資料粗略計算，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），具體表現為漲潮含沙量大于落潮含沙量，其中最大含沙量出現在漲、落急時刻。

2　港池回淤原因分析

18#、19#泊位位于港區西端，在20#～22#泊位未進入建設時，18#、19#泊位處在地形變化的邊緣，港池淤積的主要原因有：①港池開挖水深急劇加大引起的水體挾沙力下降；②端部港區岸線不平順造成的回流、緩流區；③臺風影響；④洪水影響；⑤其它因素如河口鹽度變化和有機質含量等。

2.1港池水深急劇加大引起的水體挾沙力下降

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

18#、19#泊位港池水深由大約2m挖深至-14，-15m，上游來的水體到達港池區后能量被耗散，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在港區落淤下來。水深變化越大則流速減小越多，泥沙落淤也越嚴重；端部碼頭港池挖深較大，因此淤積也較嚴重。

以2012年實測水下地形和實際維護挖泥資料，采用平均水深法計算海滄18#、19#泊位港池的回淤量，計算范圍見圖3，計算結果見表1。

表1　　海滄18#、19#泊位港池回淤計算表

從表1可以看出，水深較深、地形變化大的停泊水域（水深-15m）年淤強遠大于調頭區的年淤強，從一方面可以印證水深變化越大則流速減少越多，泥沙落淤也越嚴重。

2.2端部港區岸線不平順造成的回流、緩流區

在海滄港區建設的過程中，端部碼頭存在岸線不平順的問題，現有19#泊位西段部岸線有顯著的拐角（圖4），拐角挑流會使碼頭前方產生回流區，也是造成泥沙容易落淤的一個原因。岸線不平順的問題將隨著上游泊位建成而有所改善。此外，海滄港區18#、19#泊位調頭區設計水深為14.0m，而夾在港區中間的一些泊位調頭區設計水深為10.0～12.0m，相當于存在一水下淺壩，也是造成18#、19#港池區出現回流的因素之一。

結合圖3、圖4我們可以看出北調頭一區、南調頭一區處于拐角處，該處拐角挑流產生的回流較北調頭二區、南調頭二區明顯，其中南調頭一區受兩個拐角回流影響，比北調頭一區受回流影響更大。從表1可以看出，北調頭一、二區和南調頭一、二區水深條件一樣，在拐角處受回流影響的北調頭一區和南調頭一區年淤強要大于北調頭二區和南調頭二區；受回流影響更為厲害的南調頭一區年淤強又大于北調頭一區，這也說明拐角挑流產生回流區是造成泥沙淤積的一個重要原因。

2.3臺風影響

在臺風影響下，開敞海區生成巨浪，并伴有風暴潮產生，在風暴潮和臺風浪作用下，近岸相對開敞水域海床的泥沙將被大量掀揚，含沙量增高，臺風產生的大浪和風暴潮也將使海床的泥沙大量起動輸移。特別是海滄18～19#泊位段水域灘高、水淺、流大，灘面泥沙更易起動。受九龍江河道以及淺灘地形走勢影響，落潮存在水流歸槽現象，使泥沙容易落淤在此，這些泥沙進入港池造成淤積。

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洪峰期較短的時間內泄出河口。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，汛期攔河閘開閘泄洪，來水量增大，加上一部分被沖起的閘下淤積的泥沙，使來沙量也大為增加；另外在大洪水作用下，上游下泄的洪水會沖刷北港口的高灘，形成較大的沙量進入海滄港區。故洪水下泄的泥沙是造成港池淤積特別是驟淤的關鍵因素。表2為近幾年北溪水閘開閘泄洪后海滄航道14#～19#泊位航段的回淤量。