南萬漁港防波堤及口門平面布置方案研究

李醒，王娜，王剛,于德雙，陳丁

（中國水產科學研究院漁業工程研究所，北京 100141）

廣西北海南萬中心漁港位于北海半島西南端，東、西、北三面環陸，南面是北部灣，是一個典型灘涂港灣。南萬中心漁港前身為廣西北海漁業基地，為國家“五·五”計劃安排的項目，是我國十大漁業基地之一。2001 年，北海漁業基地被列為國家一級漁港進行建設，并在2002 年升格為國家中心漁港，為全國首批6 個試點建設的中心漁港之一[1]。此次漁港的建設，將為我國南沙海域的海洋捕撈作業提供強大的功能齊全的后方基地。

由于前期資金的投入不足，防波堤修建長度不夠，口門水域波浪較大，南向波浪可以直接傳到港內，造成港內部分水域的波浪較大，船舶停泊的有效掩護水域面積不足。此次漁港的建設，采用修建防波堤的方式來掩護港內水域。防波堤及口門的長度、走向等平面布置方案直接影響港內波高掩護，水流泥沙運動及航道走向等方面，關系漁港建設效果的關鍵。本文將重點研究這些方面。

1 研究對象概況

1.1 潮流

本地區海岸潮汐屬不正規日潮為主的混合潮型。潮流類型主要為往復流，漲潮流自東南流向西北，落潮流則相反，一般落潮流速大于漲潮流速。漁港的漲落潮水流也具有往復流的性質，主流向與深槽方向一致。

1.2 風況

北海地區風向季節性變化顯著，冬季盛吹北風，夏季盛行東南風，常風向為北風，次常風向為東南風，頻率分別為22.19%和10.8%，強風向為東南風，最大風速為29 m/s。

1.3 波浪

作用于本地區海岸帶的波浪主要是風浪，由于漁港東西北三面環陸，南面臨海，所以只有SE～SW 向波浪對港區影響較大，常浪向為SE，其次為SW；強浪向分別為SE 和SW。

1.4 泥沙環境

北部灣東、西部及雷州半島西岸10～20 m 水深范圍內分布有大量的粉砂質黏土沉積物，是近岸海區海相來沙的沙源之一，本地區含沙量一般在0.02 kg/m3以內[2]。

2 平面布置方案簡介

2.1 布置考慮因素

在進行漁港防波堤及口門平面布置方案設計時，主要考慮港內波浪掩護、泥沙回淤及潮流流向及方便大型遠洋漁船進出港的需要，主要從以下三個角度布置方案，分別是漁船進出口門在東側還是在西側，西側封口還是留出口門，西側防波堤走向和長度。

2.2 方案介紹

根據上述考慮因素，共設計了6 個方案（F1—F6，見圖1），其中F1—F4 西側不封口，F6 西側封口，東側為漁船進出口門，F5 東側封口，西側為漁船進出口門。具體方案介紹如下：

圖1 不同方案平面布置示意圖

方案1：島堤長度250 m，軸線走向為東東南（SEE）至西西北(NWW)，東側口門寬度240 m；方案2 在方案1 的基礎上，增加延長原東防波堤80 m，走向為南偏西15°，東側口門寬度160 m；方案3：島堤長度為250 m，軸線走向為東偏南40°，東側口門寬度263 m；方案4在方案3 的基礎上，延長東防波堤同方案2，東側口門寬度182 m；方案5 防波堤四段，第一段延長原東防波堤95 m，第二段為圓弧段140 m，第三段走向為東西向，長度為55 m 的直線段，第四段為直線段，長度為179 m，走向為北偏西80°，口門寬度為172 m。方案6 防波堤三段，第一段延長原西防波堤67 m，第二段為圓弧段141 m，第三段走向為東西向，長度為40 m 的直線段，口門寬度為190 m。

3 波浪、潮流泥沙數值模型結論

3.1 潮流結論

由于港池內的水流流速較小，港池內橫流較小，不論何種情況下，最大橫流分量均不超過0.02 m/s，最大縱流分量不超過0.03 m/s。不同工況實施后，航道內的橫向流速分量略有減小，方案五航道內最大橫向流速在小潮期達到0.22 m/s，中潮期達到0.20 m/s；其余工況條件下，航道水域最大橫向流速小潮期均不超過0.10 m/s 中潮期均不超過0.10 m/s。方案五效果最差。潮流結果表明口門航道在東側最有利[3]。

3.2 泥沙結論

根據現場實測資料分析，以0.01 kg/m3作為年平均代表含沙量，計算港池錨地的回淤強度，結果表明方案一至方案四口門回淤水域由于較少的掩護，淤強稍大，為4.0 cm/a，方案五、六淤強為2.4cm/a.。港池和錨地水域淤強在2.7～2.8 cm/a 左右，淤強很小。方案五、六泥沙掩護效果強于方案一至方案四。泥沙結果表明單口門方案泥沙掩護效果強于雙口門方案[3]。

3.3 波浪結論

防波堤一段方案（方案一、三），兩種方案的防波堤長度相同，差異是軸線的走向不同，兩種方案分別對偏SE 方向和偏SW 方向的外海波浪掩護效果不同，防波堤對偏W～SW 方向的波浪掩護效果尚可，但兩個方案ESE～S 方向的外海波浪經口門進入堤內側繞射后，在港內的大浪水域面積相對較大，計算表明，這兩種方案最不利的來波方向是SE～SSE 方向，方案一50 年一遇和設計高水位組合條件下港內波高H1%小于1.0 的水域面積為50.9 萬m2；方案三港內波高H1%小于1.0的水域面積為49.1 萬m2；方案一的掩護效果略好于方案三。

防波堤兩段方案（方案二、四），這兩種方案分別對應于方案一和方案三，不同的是，在原東防波堤堤頭開始向外延伸，延伸段長80 m，使東側口門寬度相對變小，提高對偏SE方向的外海波浪掩護作用。計算表明，東防波堤延長后，可以一定程度上改善港內水域的波浪狀況，方案二50 年一遇和設計高水位組合條件下港內波高H1%小于1.0 m 的水域面積為62.0 萬m2；方案四港內波高H1%小于1.0 的水域面積為56.7 萬m2。方案二的掩護效果略好于方案四。

防波堤多段方案（方案五、方案六），方案五和方案六分別將東側口門完全封閉、或將西側口門完全封閉。因此影響方案五港內波浪的外海浪主要是偏W～SW方向，影響方案六港內波浪條件的波浪方向主要是ESE～SSE 方向。計算表明，方案五50 年一遇和設計高水位組合條件下港內波高H1%小于1.0 m 的水域面積為66.8 萬m2；方案六港內波高H1%小于1.0 m 的水域面積為50.1 萬m2[4]。

綜合幾種方案港內波浪的掩護效果計算結果，應主要考慮對偏ESE～SSE 方向的外海波浪的掩護。就六個方案計算的港內波浪掩護效果來看，方案五最優，方案二次之。

3.4 方案優化

綜合以上波浪、潮流泥沙的研究結論，綜合考慮防波堤長度的投資及方便漁船進出港的航道走向，方案二是較為合理的方案，并在此方案基礎上進行優化，將西側封口。

4 結論

（1）口門布置在東側，航道橫流較小，航道走向更方便漁船進出港，航道口門選擇布置在東側；

（2）單口門方案更有利于減少港內泥沙回淤，選擇單口門方案；

（3）東西防波堤的走向決定了港內波浪掩護效果，根據數模結論選擇最合適的防波堤走向和長度。

綜合以上三條結論，口門開在東側的單口門，選擇合適的防波堤走向和長度的平面布置方案最合適。