關于某港區水域泥砂回淤及維護的研究

潘澤彬

摘 要：港區水深維護工程直接關系到港口日常生產與經濟效益。通過實現港區水深維護工程的標準化、精細化和科學化管理，可節省大量的維護疏浚費用，將對港區的發展具有十分重要的意義。故此，需對水域泥沙回淤展開研究，文章結合某一具體港區情況，運用數據統計分析，儀器測量、追蹤以及系列理論分析，確定港區的回淤量，提出港區泥沙回淤的應對措施。旨在綜合提升港區的安全系數，保障港區功能，規避隱患。

關鍵詞：港區水域 泥沙回淤 維護 治理

港區水域泥沙回流港區常見現象，對港區的影響較多，過多的泥沙回淤維護工作，可造成港區的年維護疏浚量及維護費用必會大幅增加，嚴重影響港區的經濟效益，亟需改進與完善。基于此，本文結合某一具體港區為例，展開對港區水域泥沙回淤的研究，再結合實際情況，提出有效的維護措施，詳細內容如下。

1.港區周邊環境及港區水域概況

港區港池內的沉積物以粉砂質粘土和粘土質粉沙為主，中值粒徑約介于0.0031～0.0011mm之間，平均值約為0.0054mm。港池淤積物質與周邊淺灘及懸沙物質接近，顯示南沙港區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回淤的主要物質來源。

近年來，伶仃洋北部受人類活動影響，大規模挖沙導致中槽和中灘產生巨大的挖沙坑地形，由于內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，因此伶仃洋內三灘兩槽的地貌格局并未發生改變。但是應當關注挖沙引起的伶仃洋新的地形變化對港區及伶仃航道的影響。

2.港區水域泥沙回淤分析

2.1現場密度測量及適航水深分析

為了摸清港區水域回淤泥沙物理性質，在港區內的一號碼頭、二號碼頭、三號碼頭、四號碼頭港池及相應的駁船碼頭泊位內共布置了30個站的密度測量站位，進行了4次密度測量。現場密度測量采用荷蘭Rheotune音叉密度計，港區港池密度測量結果分析，港池內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2008年“南沙港區適航水深研究”中確定南沙港區的適航密度值約為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

港區各個碼頭作業區的多次水深測圖資料分析計算得出港區全年回淤量值見表1，值得說明，密度測量結果，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度及回淤量均為容重1.25t/ m3的數值，表中也列出折算為容重1.4t/m3的回淤數值。

2.3港區泥沙移動情況分析

本次研究采用質點追蹤方法南沙港區的水流運移趨勢，以便更好地輔助了解懸浮泥沙隨水流運移情況。質點追蹤粒子選取洪季6月份和枯季1月份的大潮水情，從低平潮時刻開始釋放，連續釋放26小時，即：完整的連續兩漲潮兩落潮過程。根據港區內質點追蹤粒子運移軌跡，可以得出以下主要結論：

（1）從整體流態來看，港區水域潮流運動基本呈往復流動，漲潮時，水體自南向北進入伶仃洋灣內，隨后經虎門、蕉門、洪奇瀝和橫門的通道進入上游河道；落潮時，各口門水體下泄進入伶仃洋，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，落潮時刻流速較大，深槽通道流速普遍超過1m/s，邊灘淺水區流速也在0.4～0.6 m/s之間。枯季1月份，落潮較大流速時刻也超過0.8m/s，邊灘淺水區流速約在0.3～0.5 m/s之間。可見，港區水域水動力強，流速普遍較大。

（3）水質點追蹤粒子運移軌跡圖顯示，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的水質點運移軌跡隨漲落潮流均反復途經其余另三家碼頭的泊位及調頭區。可見，這四家碼頭泊位及調頭區水體交換十分頻繁。原因分析：南沙港區所處位置水流強勁，漲落潮水流運移距離較遠，且漲落潮主流向順岸往復運動，而這四家碼頭又是順岸比鄰關系，工程又屬于開敞式順岸碼頭布置型式。

（4）對比同一個碼頭的水質點在洪季6月份與枯季1月份運移軌跡圖，不難看出，洪季6月份，質點往珠江河口下游運移距離更遠些，最遠可至龍穴島南端10公里處；而在枯季1月份，質點則往珠江河口上游上溯距離更遠些，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象，泥沙是依附于水體而運動的，這也側面反映了懸浮泥沙擴散四家相互影響的關系。

3.港區泥沙回淤維護研究

3.1合理安排疏浚計劃

根據前文數模和水深測圖分析結果，分區疏浚施工引起的懸沙擴散對對臨近港池航道的回淤會產生較大影響，可導致臨近港池回淤強度增大1倍以上。這不僅增加了港池維護疏浚費用，也會對港區的運營管理帶來壓力。

港區各個碼頭公司單獨疏浚產生的懸沙擴散輸移對相鄰公司港池淤積的影響較大，因此建議各個碼頭公司對進行統一的維護疏浚，這樣可以有效減小整個港區的維護疏浚量和維護費用，對周邊環境也更有利。

3.2開展適航水深應用

應對港區目前所面臨的泥沙回淤問題，除了建議的統一安排疏浚外，還可以使用適航水深技術。

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

根據港區建港以來多次現場實測結果，在港池內回淤泥沙中值粒徑均較小，細顆粒泥沙密實緩慢，回淤泥沙往往以浮泥形式存在。同時，該海區的泥沙來源豐富，淺灘深挖港池也利于浮泥形成，特別是在大風浪或大徑流更會促進浮泥發育，多次測量發現在泊位區、港池及連接水域內都有厚度可達0.5～2.4m的浮泥存在。本項目研究過程中的多次測量也發現，在正常天氣下港池、泊位區域也存在 0.5～1.3m厚度的浮泥，可以用作適航水深。因此，為了減少維護疏浚費用，迫切需要將適航水深技術真正地應用于生產實踐中，這也將帶來巨大的經濟效益。

4.結束語

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

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