嵊泗壁下島漁港碼頭沖淤預測研究

薛彬

摘 要：2017年在浙江嵊泗壁下島海域進行水文調查，數據經整理后，進行了潮流和沖淤數值模擬研究，結果顯示：（1）擬建碼頭實施后，碼頭平臺及棧橋區域流速普遍減小，流速減小不超過0.05 m/s，減幅在10%～60%之間;碼頭前沿30 m以外水域流速略有增大，增幅小于0.01 m/s，增幅不超過8%。工程實施后，碼頭前沿30 m范圍內和后方棧橋水域由于流速減小，挾沙能力減弱，懸沙有落淤趨勢。（2）首年淤積量一般在5～15 cm/a;碼頭前沿30 m以外水域，流速雖然較工程前有所增大，但仍遠小于泥沙的起動流速，不足以使海底泥沙起懸而形成沖刷，因此該水域地形基本不會變化。

關鍵詞：壁下島;潮流;沖淤;數值模擬

嵊泗壁下島漁港碼頭位于舟山嵊泗東南方，是一個遠離大陸的小島。研究區西與杭州灣為鄰，屬亞熱帶洋性季風氣候，其周邊漁業資源豐富，也是重要的魚類洄游通道[1-2]。新建工程會改變工程附近流場，進而對沖淤環境產生影響，引發海洋生物的損失，因此，在工程實施前對其可能產生的影響進行預測具有非常重要的意義[3-5]。

從嵊泗氣象站歷年風速變化看，1988—2017年近 30 年平均風速為 6.50 m/s。年平均風速最大的為1990年6.93 m/s，年平均風速最小的為2015年5.82 m/s 。大風月出現在冬季至夏初。根據嵊泗氣象站風向統計，本地主導為NNW、S、N，相應頻率為12% 、11%、10% 。

潮流情況，東海潮波以前進波的形式，由東南向西北挺進，傳至浙江近岸，受岸壁阻礙、島架堵截和地形制約的作用，多沿水道或岸線走向傳播。海域地處浙北舟山的嵊泗列島，位于枸杞島和馬鞍山島之間，緊鄰金塘水道，南臨黃澤洋，受其影響，水域的漲、落潮流流路大致，漲潮流外海潮波從東南方向由黃澤洋傳入，在枸杞島附近水域分成兩股潮流，一股繞過枸杞島流向西北，另一股向北進入枸杞島和馬鞍山島之間的水道，而水域漲潮時同時受此兩股漲潮流的影響。落潮流主要來自杭州灣的落潮流，受地形影響流勢較強，下泄至外側水域，是影響流況的主體，落潮流流向南-東南。

1 潮流場變化預測

應用MIKE21軟件，模擬了碼頭建設后大潮漲、落急流場（見封三圖1、圖2），得到了漲、落潮平均流速變化渲染圖（見封三圖3、圖4）。由圖知：工程實施后，項目海域流態基本沒有發生變化，流速變化范圍主要集中碼頭附近。

工程實施后，碼頭平臺及棧橋區域流速普遍減小，流速減小不超過0.05 m/s，減幅在10%～60%之間;碼頭前沿30 m以外水域流速略有增大，增幅小于0.01 m/s，增幅不超過8%。

2 沖淤預測

2.1 預測方法

泥沙沖淤采用半經驗半理論公式計算。

Δξb（Δt）=0.5[（H1+βΔtKS）-（H1-βΔtKS）2+4βΔtH1KF]。

上式中當沖淤時間Δt→∞時，可以得到海床沖淤終極平衡狀態的量值：

Δξb=1-KFKSH1;

KF=V2V12，KS=1-S1-S2S*1β=αωS*1γ′s。

式中：Δξb為沖淤幅度;γ′s為泥沙干容重;ω為懸沙沉速;α為泥沙落淤幾率;H1、H2為工程實施前后計算水深;V1、V2為工程實施前后計算流速;S1、S2為工程實施前后水流含沙量;S*1為工程實施前水流挾沙力。

如初步計算結果Δξb數值很小，則可采用此式的計算結果，但當Δξb數值較大，如Δξb/H1≥0.2，則應進行地形反饋計算，直到Δξb/H1≤0.05以內。

2.2 沖淤計算結果

工程實施后，碼頭前沿30 m范圍內和后方棧橋水域由于流速減小，挾沙能力減弱，懸沙有落淤趨勢，根據前述基于流速變化的半經驗半理論公式，首年淤積量一般在5～15 cm/a;碼頭前沿30 m以外水域，流速雖然較工程前有所增大，但仍遠小于泥沙的起動流速，不足以使海底泥沙起懸而形成沖刷，因此該水域地形基本不會變化（見封三圖5）。

經過海床對流速變化的適應性調整后，當經過3～5年，海床達到沖淤平衡時，碼頭平臺及棧橋水域有10～50 cm的淤積（見封三圖6），因碼頭設計已經考慮了備淤水深，因此該淤積量不會對船舶靠泊產生影響。

由此可見，本項目的建設對周邊海域的海床沖淤影響范圍以及量值十分有限，工程的實施僅對碼頭附近水域有所影響，其他鄰近海域影響較小，基本不會產生影響。

3 結論

本研究模擬采用MIKE軟件，采用半經驗半理論公式進行沖淤預測，從計算結果可見：（1）工程實施后，碼頭平臺及棧橋區域流速普遍減小，流速減小不超過0.05 m/s，減幅在10%～60%之間;碼頭前沿30 m以外水域流速略有增大，增幅小于0.01 m/s，增幅不超過8%。（2）由于工程量不大，且該區域水動力較強，因此碼頭對海域的影響輕微。

參考文獻：

[1] 李永明，苗振清.浙江北部近海烏賊產卵場水文特征分析[J].浙江水產學院學報，1986（2）：139-145.

[2] 蔡鋒，陳峰，羅維芳，等.廈門大嶝碼頭擬建區海域的沉積環境[J].臺灣海峽，1998，17（2）：172-172.

[3] ZUO S H， XIE H L ， YING X M，et al. Seabed deposition and erosion change and influence factors in the Yangshan Deepwater Port over the years [J]. Acta Oceanol. Sin，2019，38（7）：96-106.

[4] 倪云林，董文強，郭朋軍，等.金塘大浦口集裝箱碼頭前沿海域沖淤分析[J].浙江海洋學院學報（自然科學版），2015（34）：378.

[5] 李鐵軍，郭遠明，何依娜，等.三門灣網箱養殖造成的水文動力環境變化分析[J].河北漁業，2012， （10）：1-7.

Prediction of scouring and silting of Bixia island wharf project in Shengsi

XUE Bin

（Marine Fisheries Research Institute of Zhejiang Province，Key Research Station for Fisheries Resources of Main Fishing Ground Ministry of Agriculture，Key Laboratory of Sustainable Utilization of Technology Research for Fishery Resource of Zhejiang Province，Zhoushan 316021，China

）

Abstract：Based on the hydrological survey in Bixia island of Shengsi，Zhejiang Province in 2017，the numerical simulation of tidal current and erosion and deposition was carried out.The results showed that：（1）After the implementation of the proposed wharf，the flow velocity in the wharf platform and trestle area generally decreased，with a decrease of no more than 0.05 m/s，ranging from 10% to 60%;The flow velocity in the water area 30 m away from the wharf front increased slightly，the increase was less than 0.01 m/s，and the increase was not more than 8%.After the implementation of the project，due to the decrease of the flow velocity，the sediment carrying capacity of the area within 30 m of the wharf front and the water area behind the trestle was weakened，and the suspended sediment tended to deposit;（2）In the first year，the sedimentation amount was generally 5～15 cm/a.Although the velocity of the water area 30 m away from the wharf front was higher than that before the project，it was still far less than the starting velocity of the sediment，which was not enough to make the seabed sediment suspended and form scour.Therefore，the topography of the water area will not change basically.

Key words：Bixia island;tidal current;scouring and silting;numerical simulation

（收稿日期：2021-03-04）