孖洲島友聯修船基地碼頭擴建方案比選論證

劉培，劉悅軒，張艷艷

（水利部珠江河口治理與保護重點實驗室；珠江水利委員會珠江水利科學研究院，廣東 廣州 510611）

近些年隨著世界經濟全球化發展，我國大部分碼頭的規模已經不能滿足需求，都將面臨擴建的現實[1]。本文以深圳孖洲島友聯修船基地碼頭擴建工程為例，根據擴建規模和碼頭實際情況，擬定了可能的布設方案，并采用平面二維潮流泥沙數學模型，論證各個方案的可行性，給出了推薦方案。本文采用的選址原則和論證手段可為相關碼頭擴建工程提供借鑒和參考。

1 工程概況

深圳孖洲島友聯修船基地位于珠江口孖洲島，基地四邊臨水，除東南邊水域水深較淺，用作材料碼頭及輪渡碼頭外，其余三邊為修船碼頭或船塢使用，地理位置和現狀見圖1、圖2。

圖1 工程地理位置示意圖

圖2 友聯修船基地碼頭及泊位分布圖

為了增加LNG修理專用碼頭和郵輪修理專用碼頭，需要對碼頭進行擴建。

2 碼頭擴建選址及初步方案擬定

2.1 選址原則

結合友聯修船基地的實際情況，以及工程規模的需求，擬定了以下4 個選址原則：

①滿足擴建規模要求；②減少對水流阻滯影響，審慎確定碼頭走向；③盡量減少對現有碼頭的影響；④優化布置，節省投資。

根據以上四個原則，初步確定擴建碼頭選址應該考慮以下幾點因素：

①擴建碼頭宜與基地鄰近布置；②擴建碼頭不宜向基地東、西兩側垂直水流布置；③擴建碼頭不宜布置于基地西北端；④擴建碼頭布置于基地東南端相對合理。

2.2 初步方案擬定

擴建碼頭與現狀基地南端呈大于90°角度延伸布置，則占用孖洲東、西兩側潮流通道，對伶仃洋泄洪納潮不利。若呈小于90°角度延伸布置，一則不利于南端5#碼頭的利用和擴建碼頭本身內側靠泊，另外與基地銜接處外側岸線利用已無可能。因此，擴建碼頭宜于基地東、西兩側岸線順延布置較合適。在滿足規模的前提下，擬定方案平面布置如圖3 所示。

圖3 擬定方案平面布置圖

方案一：沿基地東南端向東南方向延伸呈一字型布置，長度700m，不超出現有南端-5m 淺灘，碼頭雙側靠船。方案二：利用西南側更加優越的水深條件和減少對基地南端材料碼頭的影響，碼頭向西南側平移135m，并設置100m 長的引橋與基地連接，其他布置同方案一。方案三：基地東南端7#碼頭454m、東北端8#碼頭349m。

3 方案比選論證

采用潮流泥沙數學模型對方案一、方案二、方案三進行計算，對比分析不同方案實施后工程附近水域潮流運動、泥沙輸移和周邊灘槽沖淤演變的影響。并結合基地布置及運行現狀、周邊航道分布等因素，綜合對比分析三個初擬方案的水利可行性。

3.1 從水利角度進行比選論證

根據平面二維潮流數學模型[2]統計結果，方案一、方案二和方案三實施對水動力和河勢穩定影響趨勢一致，但局部水域影響有差別，具體表現如下：

（1）水位影響。工程實施后水位最大壅高均位于孖洲島北端，方案一、方案二和方案三最大壅高分別為0.005m、0.008m 和0.004m。

（2）流態影響。受擴建碼頭阻水效應，孖洲島南端分、匯流點南移的趨勢在三個方案實施后都有不同程度的表現，相對方案一，方案二分匯流點向西偏移，方案三略向東北偏移，且靠近大鏟水道水流與暗士頓水道交角增加。局部水域而言，方案二實施后，靠近1#碼頭前沿由于擴建碼頭引橋阻水，形成沿岸帶狀回流區。方案三實施后，基地南端由于東西兩側延伸碼頭超過349m，引起局部動力大幅減弱。

（3）流速影響。方案一實施后，流速變化0.01m/s的范圍北達小鏟島，南至赤灣，西距工程約3.5km，東抵深圳西部港區近岸。方案二和方案三引起的流速變幅和趨勢均與方案一類似，僅在影響范圍上，方案二向西擴大約500m，方案三范圍有所減小，但基地南端水域動力極大的減弱，流速最大減幅近1m/s。

（4）沖淤影響。方案一實施后，北側的大鏟水道動力增強，淤積強度減弱；暗士頓水道淤積強度略有增加，增幅為0.01～0.02m/a。方案二和方案三實施后，河床沖淤演變趨勢依然與方案一類似，但方案三引起的基地南端淤強進一步增大，有繼續東移的趨勢。

3.2 其他因素綜合比選論證

3.2.1 工程方案是否與水流平順布置方面

方案一基本順水流布置，同時受上游基地掩護，碼頭建設引起的水流動力變化影響相對較小。

方案三基本順水流布置，但北段碼頭距離暗士頓水道-10m 等高線距離約50m，工程建設引起大鏟水道南側水流與暗士頓水道匯流角度增大，局部水域水流轉角超過60°。同時工程與基地形成U 字型布置，基地南端動力極大的削弱，淤積增強，碼頭泥沙淤積向東南發展，存在影響暗士頓水道槽道穩定的風險。

方案二由于引橋凸出現有岸線垂直水流布置，工程占用伶仃洋東部通道的過流面積增大，工程建設阻礙礬石水道下泄和上溯潮流運動，工程建設引起局部壅水達0.008m，同時流速變化范圍向西擴大約500m，對洪水下泄和河口納潮影響相對于方案一不利。工程方案布置與該處流勢見圖4 所示。

圖4 方案布置與原型水流流路的關系

3.2.2 港池維護方面

方案一建設后，沿線向東南疏通，對其沒有大的不利影響。由計算結果可見，由于南端淺灘開挖，漲潮流帶入1#碼頭前沿停泊水域泥沙減少，方案實施后，該處相對于現狀淤積情況有所改善。方案二一定程度上可能加劇1#泊位港池淤積，縮短了碼頭清淤周期，增加了運營成本，對其港池維護可能不利。方案三布置后與基地南端合圍形成U 型水域，水域內動力極大的減弱，工程建設使得該處的淤積趨勢更加明顯。

3.2.3 碼頭運營及投資方面

方案一為1#碼頭的延伸，起重設備可以通用，方便生產安排，在碼頭建成初期可以暫時不配置起重設備。方案二碼頭需多建設一座引橋，碼頭的起重設備也須獨立配置。方案三碼頭長度相對于方案一和方案二多出103m，總投資大大增加。從碼頭運營及投資方面來說，方案一更優。

3.2.4 船舶停靠安全方面

1#泊位與方案二中新建引橋呈直角布置，一定程度上妨礙了上游1#碼頭船舶進出，給船舶停靠操作增加困難，存在從上游撞擊引橋的安全隱患。另外方案三北段碼頭距離大鏟水道所在航道較近，其前沿難以滿足自身船舶停靠所需的停泊水域尺度，同時可能對通航安全產生影響。

綜上所述，根據兩個方案平面布置情況來看，從工程阻水對泄洪納潮影響、港池維護、碼頭自身運營、船舶停靠安全等方面，方案一相對于方案二、方案三明顯有利，方案一為推薦方案。

4 結論

友聯基地位于礬石水道和暗士頓水道交匯地帶，礬石水道和暗士頓水道的暢通，是維持媽灣～赤灣～大鏟灣一線的西部港區運營的重要水動力條件。孖洲島附近水域的開發布局應維持或加強這股漲、落潮動力，不宜使其萎縮或封堵。

擴建碼頭布置于基地東南端相對合理，結合地形條件和水流特性以及需求規模分析，以1#碼頭向東南順水流延伸700m 布置方案為擴建碼頭推薦方案。

推薦方案沿已有基地岸線順水流向東南延伸布置，在孖洲島島影區范圍內，且碼頭為高樁疏水結構，對水流的阻滯作用較小。同時港池和航道開挖將暗士頓水道和礬石水道南端淺灘疏通，一定程度上削減了工程阻水效應。

從資料分析及數模預測成果來看，工程建設對水道深槽穩定的維持無大的不利影響，對伶仃洋整體水沙輸移動力格局影響有限，工程建設水利基本可行。