廈門港海滄港區港池水域維護疏浚分析

■皇甫凱龍

（福建省港航勘察設計院有限公司， 福州 350002）

碼頭泊位[1-2]作為裝卸作業單元，是碼頭和航道建設的重要部分，其港池水深直接關系到靠、停泊船舶級別，港池地形沖淤演變，特別是疏浚后回淤程度和地形變化，對港口吞吐量影響較大。

廈門灣海滄港區[3]受九龍江徑流和臺灣海峽潮流雙重影響，水動力條件復雜，泥沙具有季節性的變化特征，雖具有港闊、水深、浪小、少淤、潮流動力條件強勁等良好條件，但也有河口港屬性，其泥沙來源及運移與港口航道水深維持密切相關。2019 年以前，各碼頭企業對港池的維護疏浚是根據靠泊船型的實際情況按需進行， 資金由企業承擔，這抬高了港口公司的營運人力、物力成本，制約了廈門港積極發展。 2019 年廈門港海滄港區港池水域開始納入統一維護，維護效果明顯，得到了港航企業的一致好評[4-5]。 目前2021 年度港池維護工作即將到期，為維護港池正常通航水深，確保船舶停、 靠泊安全和港區的正常生產， 對2022-2024 年度廈門港海滄港池維護工作進行研究是必要的。

為保障船舶航行安全及維護疏浚工程合理、高效進行，本次研究結合浚前、浚后水深測圖、數學模型研究成果、2020 年度和2021 年（部分月份）施工維護數據、港池水域回淤機理等資料，分析海滄港區港池水域淤積時間、空間分布規律，并對維護疏浚模式、船舶疏浚時機等進行探索，為港口安全生產、疏浚安排提供參考和科學依據。

1 海滄港區淤積機理

近年來，國內不少學者和機構對海滄港區淤積機理進行了研究，根據以往研究成果[6-7]，海滄港區淤積特點有：（1）淤積時間差異，即淤積存在年際差異和季節差異；（2）淤積空間分布差異，即13#～21#泊位淤積嚴重、嵩嶼1#～6#、海滄1#～12# 泊位淤積小且較為零散。 造成上述現象與該港區水流泥沙條件、 淤積環境以及港池維護施工等這些因素有關。主要淤積原因分析如下。

1.1 泥沙來源

①上游九龍江下泄來沙；②河口沙質沉積物跟隨落潮水流刷灘來沙及整個廈門灣內細顆粒泥沙來回搬運；③人為因素（如疏浚等施工作業）導致的含沙量抬高和泥沙輸移；④海向輸沙；其中九龍江的來水輸沙起著決定性作用，其他因素在特定條件下也可能成為重要的影響因素。

1.2 淤積環境

泥沙淤積環境[8]是指容易造成泥沙淤積、沉降的客觀條件， 泥沙來源和泥沙淤積環境互為因果關系。 海滄港區淤積環境主要影響因素可能為：水深急劇增加引起的水體挾沙力下降；漲、落潮流的相互作用；水流擴散和鹽淡水混合影響；風動力因素；局部岸線及地形造成的歸槽水流；施工等影響因素。

2 海滄港區年度維護量預測

2.1 依據維護測圖預測年度維護量

依據2020 年3 月-2021 年3 月時間段內考核測圖、浚前測圖，以各泊位維護底高程為標準，按維護范圍計算實際維護疏浚量， 依據2 次測圖時間間隔把疏浚量換算為日維護疏浚量； 綜合不同時段日維護疏浚量， 按相應權重推算各泊位年維護疏浚工程量。 經預測，2022-2024 年度海滄港區回旋水域每年維護疏浚量為96.46 萬m3。 海滄港區停泊水域由于受①船舶?？款l繁影響， 施工單位施工窗口短、次數多，并非為連續性施工，考核期內無完整浚前測圖； ②船舶靠泊影響分區分時段施工，區域內相互影響較為嚴重，導致工程量誤差較大，其停泊水域維護量不能采用考核測圖、浚前測圖資料進行預測。

2.2 依據淤強預測年度維護量

南京水利科學研究院[9]通過建立廈門海域潮流泥沙數學模型推算了海滄港區各泊位淤強，淤強范圍為0.16～1.51 m/a， 再乘以相應泊位維護面積，得出各泊位維護量，經淤強成果預測，2022-2024 年度海滄港區停泊水域每年維護疏浚量為50.90 萬m3，回旋水域每年維護疏浚量為102.92 萬m3。

2.3 依據施工船舶資料預測年度維護量

根據耙吸式挖泥船施工排水量變化計算艙內疏浚物重度、外拋量；并通過密度轉化公式將船內土樣重度標準重度土方量；依據標準重度外拋量和船舶溢流時間對應的折算系數將船舶標準重度外拋量換算為標準重度下方量；因港池維護施工間隔時間不是正好1 年，然后將海滄港區淤積1 個月的下方量換算成標準重土方量的折算系數為0.81，即標準重度的土方量為0.81 倍下方量（即實際重度的總挖泥土方量）； 海滄港區淤積3 個月的下方量換算成標準重土方量的折算系數為0.85，即標準重度的土方量為0.85 倍下方量；各泊位水域上方量及換算后的下方量按月統計，計算出月均/季均上方量及換算后的下方量， 即可推算出年度回淤維護工程量。經預測，2022-2024 年度海滄港區停泊水域每年維護疏浚量為112.67 萬m3， 回旋水域每年維護疏浚量為105.75 萬m3。

2.4 年維護疏浚量預測對比分析

依據維護測圖、淤強成果、施工船舶資料預測年度維護疏浚量存在差別，預測工程量對比詳見表1。

表1 海滄港區年維護量預測對比（單位：萬m3）

海滄港區回旋水域采用維護測圖、 船舶資料、淤強成果等3 種方法預測維護量， 結果基本接近，本研究采用維護測圖預測海滄港區回旋水域年度維護量。

海滄港區停泊水域采用船舶資料、淤強成果等2 種方法預測維護量，結果相差較大，原因可能為：停泊水域靠泊頻繁，施工窗口短、次數多，非連續性施工，且施工單位經常采用超深開挖的方式以確?？己似诳己送ㄟ^，造成廢方量較大，本研究推薦采用淤強成果預測海滄港區停泊水域年度維護量。

綜上分析，2022-2024 年度海滄港區每年維護疏浚工程量為147.36 萬m3， 其中回旋水域維護量96.46 萬m3，停泊水域維護量50.90 萬m3。

3 海滄港區維護模式分析

3.1 一次性維護疏浚模式

碼頭企業依據泊位靠泊需求，結合港池水深維護測量情況，向代建單位就維護水域范圍、施工期限、維護高程等申請維護，將資料提交給設計院，設計院依據技術資料計算維護工程量后，由代建單位向施工單位發出港池維護疏浚指令。 施工單位接到指令后調遣船舶前往港池水域進行維護疏浚。 疏浚工程量根據浚前測圖按實計列，完工后，提供浚后測圖，按照碼頭企業維護需求進行驗收，測量成果提交碼頭企業。

3.2 常年維護性疏浚模式

施工單位采取包干方式將各碼頭泊位港池水域維護至碼頭企業確認的維護底高程，根據港池水域測圖按季、月定時進行考核。 由于各港池水域面積大，分散區域廣，可分時間段分批考核，維護工程量按預測維護工程量包干。

不同維護模式特點對比詳見表2。

表2 不同維護模式特點對比

3.3 海滄港區維護模式分析

海滄港區西段泊位為典型的淺水深用港區，上游來水、來沙對港池回淤存在較大影響，特別是上游泄洪存在不確定性，受季節、天氣影響明顯，使海滄港區回淤不均衡，回淤速率也相對較快且規律性差；同時海滄港區岸線長，生產任務繁重，通航船舶多，通航環境復雜；綜合分析海滄港區特殊地理位置、淤積特點等因素，要求維護疏浚必須啟動快、時間短，必要時需采用搶通方式予以保障，施工船舶進出場較為頻繁。 一次性維護模式對浚前測量、施工進場、施工圖設計等工作時間要求較長，拖延了港池水域的維護進程， 影響海滄港區的正常生產。此外，鑒于海滄航道采用常年維護性疏浚模式包干計取工程量，為避免港池維護采用不同的維護模式帶來施工相互干擾和計量不準確的不利影響，2022-2024 年度海滄港區港池維護建議采用常年維護性疏浚模式進行維護。

4 海滄港區維護時機探討

受港池水域作業空間限制，廈門港海滄港區碼頭營運與港池維護難以同時兼顧，維護工作開展艱難，在港池維護疏浚工作中，可能因介入時間不對，造成泥沙回淤到港池中，為盡量保障港區正常營運作業，減少施工干擾緊急避讓，最大限度地提高施工效率，海滄港區維護時機建議如下：

（1）加強維護施工管理，編制詳細的維護施工方案，提供技術、船機設備、人力、物質保障；

（2）全天候監控進出港船舶動態，高頻與港口調度、進出港船舶聯系，嚴格制定避讓措施，避讓位置根據港口調度要求選擇，避免忙中出錯；

（3）施工期間加強施工檢測，確保淺點及時掃除，提高挖泥船時間利用率；

（4）盡可能避開漲潮時段，充分利用退潮流帶動泥水往外海輸送；

（5）預留一定幅度的回淤空間。

5 結語

本文結合海滄港區港池浚前、 浚后水深測圖、數學模型研究成果、2020 年度、2021 年（部分月份）施工船舶維護數據，以及港池水域回淤機理等資料分析海滄港區港池水域淤積時間、 空間分布規律，預測了海滄港區港池水域2022-2024 年度維護疏浚工程量，并對維護疏浚模式、船舶疏浚時機等進行探索，具體結論如下：

（1）海滄港區淤積特點具有淤積時間差異，即淤積存在年際差異和季節差異；淤積空間分布差異，即13#～21#泊位淤積嚴重、嵩嶼1#～6#、海滄1#～12#泊位淤積小且較為零散。

（2）海滄港區回旋水域采用維護測圖、船舶資料、 淤強成果等3 種方法預測維護量基本接近，推薦采用維護測圖預測海滄港區回旋水域年度維護量，經預測2022-2024 年度海滄港區回旋水域每年維護工程量為96.46 萬m3。

（3）海滄港區停泊水域采用船舶資料、淤強成果等2 種方法預測維護量結果相差較大，停泊水域靠泊頻繁，原因可能為施工窗口短、次數多，非連續性施工，且施工單位經常采用超深開挖的方式來確保考核期考核通過，造成廢方量較大，推薦采用淤強成果預測海滄港區停泊水域年度維護量，經預測2022-2024 年度海滄港區停泊水域每年維護工程量為50.90 萬m3。

（4）鑒于海滄港區淤積特點、維護疏浚工程量、施工概況等影響因素，為避免港池維護采用不同的維護模式帶來施工相互干擾和計量不準確的不利影響，2022-2024 年度海滄港區港池維護采用常年維護性疏浚模式進行維護。

（5）受碼頭港池水域操作面限制，應合理安排船舶疏浚作業。