潍坊港中港区3.5万吨级航道工程对海岸冲淤影响.pdf

海洋开发与管理 年 第期 潍坊港中港区 万吨级航道工程对海岸冲淤影响 陈靖， 刘峰， 尹晓斐， 张晓琨 （ 国家海洋局第一海洋研究所 青岛 ） 摘要： 基于水文气象， 水深地形等实测资料， 运用水动力和泥沙输运数学模型， 分析了潍坊港 万吨级航道工程对周边海域冲淤环境的影响， 预测了淤积趋势。研究结果表明， 工程建成 后研究区流场变化较小， 变化主要集中在口门附近。航道骤淤的淤积厚度最大为 。口 门内、 外平均淤积厚度分别约为 和 。大风淤积量约为万。口门内、 外 淤积量分别约为万和 。 关键词： 潍坊港； 航道； 冲淤； 数值模拟 中图分类号： ； 文献标志码： 文章编号：（） 港口是沿海经济的重要支撑。港口工程的 建设影响到附近海域的水动力条件， 改变了泥沙 的运移 趋 势， 并 最 终 引 起 地 形 地 貌 的 动 态 调 整 。无论是针对工程适宜性还是防护海岸， 研 究海岸工程的泥沙问题具有十分重要的理论及 实践意义 。 潍坊港是山东省综合运输体系的重要枢纽 和地区性重要港口， 将以散货、 杂货运输为主， 积 极发展集装箱运输和客滚运输。潍坊港地处渤 海莱州湾南岸， 山东半岛东北部， 西临东营， 东连 青岛。莱州湾是典型的低平粉沙质海岸。对粉 沙质海岸的研究， 是继砂质海岸及淤泥质海岸之 后所开展的新课题， 至今仍处于探索和基础研究 阶段 。本研究以水文气象、 水深地形等实测 资料为基础， 结合数值模型， 预测了潍坊港东港 区 万吨级航道建设后对周边海域冲淤环境 的影响。 研究区概况 工程概况 潍坊港由西港区、 中港区、 东港区组成。中 港区位于潍坊滨海海岸， 白浪河入海口西侧， 陆 上距 潍 坊 市 主 城 区 约 ， 水 上 距 天 津 港 ， 烟台港 ， 大连港 。 拟建工程自万吨级码向深水延伸， 不改变原有 航道的工程位置， 继续浚深加宽航道。有效宽度 ， 设计底标高 ， 航道全长 。 具体地理位置为： ， 。 水文气象概况 该区常风向为向， 出现频率为 ， 其次为向， 出现频率为 。强风向为 向， 全年不小于级风出现频率为 ； 次强 风向为向， 全年不 小 于级 风 出 现 频 率 为 。 该海区常浪向为向， 出现频率为 ， 其次为向， 出现频率为 。强浪向 向。但由于观测季节为春夏季， 而该海区 自秋末至初春盛行方向的大风， 海面 出现大浪， 预计偏北向波浪的年出现频率将大于 上述统计值。 本海区为规则的半日潮流区， 潮流呈往复 流性质， 涨潮流向， 落潮流向。河口内 流速较大， 河 口 以 外 流 速 较 弱， 潮 段 平 均 流 速 仅为 ， 涨落潮流最大垂线平均流速分 别 为 和 。最 大 涨 潮 流 速 ， 最大落潮流速 ， 该海区余流 流速较小。 地质特征 莱州湾虎头崖以西是华北台地上的沉降区， 第四纪以来其上发育了巨厚的沉积层， 形成了广 阔的鲁北沉降平原。目前的海岸轮廓是全新世 最后一次海侵形成的淤积型平原海岸， 加上黄河 及其他河流带来的大量泥沙， 海岸淤进迅速， 从 第期陈靖， 等： 潍坊港中港区 万吨级航道工程对海岸冲淤影响 而发育成了粉沙质平原海岸。其形态为低平的 岸滩、 广阔的潮间带、 河口外有宽广的拦门砂发 育， 是典型的低平粉沙质海岸。通过多次测图的 对比发现， 本区地形基本稳定， 略有淤积。 潍坊港邻近海域无海向来沙， 本海区沿岸输 沙很小， 对港区的淤积影响不大； 经分析， 位于本 港向的黄河口泥沙的扩散对本港区有一定 影响， 但目前还不是港口淤积的主要原因； 本港 位于粉沙质海岸， 泥沙运移的方式为“ 波浪掀沙， 潮流输沙” ， 显然滩面泥沙的局部搬运是造成 港区泥沙淤积的主要原因。 研究资料 气象资料来源于位于港区以西约 处 羊口盐场气象站（ ， ） 的实测资 料。采用潍坊北港码头南侧年月日至 年月日一年潮位观测资料， 表层沉积物资 料来源于交通运输部天津水运工程科学研究院在 年、年和年现场底质取样分析数据。 结果分析 工程对水文动力环境影响分析 流场特征分析 工程海域等深线和岸线接近平行， 潮流以往 复流形式运动。口门以里水域大部分为弱流区， 涨落急时刻水流平顺进出， 未见明显环流现象。 从方案实施后涨、 落急流场图， 对比现状流场可 知， 工程方案实施后工程区以外潮流运动基本不 变。方案实施后外航道区域涨、 落急流态与现状 一致， 涨急近似向， 落急近似向； 涨、 落急走向与航道走向趋于一致， 交角较小； 口门 以里水域大部分为弱流区， 涨落、 急时刻水流平 顺进出， 未见明显环流现象。 口门附近近似向的涨潮流受口门潜堤影 响向北偏转， 绕过口门转向方向； 落急近似 向的沿堤流绕过口门后转为向； 口门处涨、 落急时刻没有环流存在， 水流流态平顺。口门附 近涨、 落急时刻流速均在 以内。 航道流场特征 工程实施前后航道内流速差别较小， 分布趋 势均为外海大， 向近岸逐渐减小， 口门处有所增 大， 港池内流速最小。图和图分别为工程实 施前后航道内最大流速及最大横流分布示意图。 图 万吨级航道内最大流速分布趋势 图 万吨级航道内最大横流分布趋势 工程对海底蚀淤的影响分析 潍坊港中港区以西， 受黄河口泥沙扩散、 沉积 影响， 海床一直处于持续淤涨之中， 这种趋势还将 持续， 潍坊港中港区以东海床则基本保持稳定。 根据潍坊港 航 道年月 和年 月两个时期的水深测图可以推算出航道年淤积 厚度。两次测图均以当地理论深度基准面为高 程基准， 可作为航道淤积验证的依据。实测结果 显示， 口门以里受掩护段航道淤积较小， 淤积厚度 沿程分布均匀（段） ， 平均年淤积厚度在 左右；段航道为冲刷状态， 这可能是年航道浚深结束后在段航 道附近航道深度由 减小为 ， 存在阶梯 式地形， 在海床稳定过程中， 较高位置海床向较 低处塌陷所致， 还可能与此段存在的堤头绕流有 关； 受其影响靠近口门段航道 淤积量明显偏离航道整体淤积趋势； 非掩护段航 道（以外） 淤积明显增大， 航道淤积厚度 沿航道基本呈线性分布， 挖深较大的航道淤积较 多， 航道平均淤积厚度约为 ， 最大淤积发生 在口门附近， 为 。 图给出 万吨级航道建设后， 潜堤堤头 位于 、 、 等深线时航道沿程的 年淤强分布趋势。 （） 从淤强分布趋势而言， 万吨级航道的 年淤强分布趋势表现为以下特点。 海洋开发与管理 年 图 潍坊港 万吨级航道沿程年淤强分布 潜堤堤头位于 等深线时， 年淤强分布沿 航道轴线呈现先增加后减小的趋势， 老口门处淤强 略小， 老口门向外约 附近淤强达最大值， 为 ， 至航道末端时淤强仅在 左右。 淤强变化较大的区段位于航道 处， 以内以及 以外淤强分布较为均匀， 变化不大。 潜堤堤头位于 等深线时， 年淤强分布 沿航道轴线也基本呈现先增加后减小的趋势， 其 中老口门内淤积较小， 老口门至延伸潜堤 新口门之间淤强值存在波动， 淤强最大值位于延 伸潜堤 新 口 门 以 外 约 处， 即 航 道 附近， 最大值为 ， 航道 以 外淤强分布较为均匀， 变化不大， 至航道末端时 年淤强已减小至 。 潜堤堤头位于 等深线时， 年淤强分布 仍然呈现先增加后减小的趋势， 其中老口门内淤 积较小， 老口门至延伸潜堤 新口门之间淤 强值存在波动， 淤强最大值位于延伸潜堤 新口门以外约 处， 即航道 附近， 最大 值为 ， 航道 以外淤强分布较为均 匀， 变 化 不 大， 至航道末端 时 年 淤 强 已 减 小 至 。 （） 从淤积厚度统计结果来看， 潜堤堤头位 于不同水深时 万吨级航道的年淤积厚度略 有差异， 表现为： 潜堤堤头位于 等深线时， 航 道内年淤积厚度最大为 ， 年平均淤积厚 度在 左右， 掩护段以内平均淤积厚度在 左 右， 掩 护 段 以 外 平 均 淤 积 厚 度 在 左右。 潜堤堤头位于 等深线时， 航道内年淤 积厚度 最 大 为 ， 年 平 均 淤 积 厚 度 在 左 右， 掩 护 段 以 内 平 均 淤 积 厚 度 在 左 右， 掩 护 段 以 外 平 均 淤 积 厚 度 在 左右。 潜堤堤头位于 等深线时， 航道内年淤 积厚度 最 大 为 ， 年 平 均 淤 积 厚 度 在 左 右， 掩 护 段 以 内 平 均 淤 积 厚 度 在 左 右， 掩 护 段 以 外 平 均 淤 积 厚 度 在 左右。 （） 从年淤积量计算结果来看， 潜堤堤头位 于不同水深时 万吨级航道的年淤积量也有 所不同， 表现为： 潜堤堤头位于 等深线时， 航道年淤积总量在万左右， 掩护段以内 年淤积量在 万左右， 掩护段以外的年淤 积量在 万左右。 潜堤堤头位于 等深线时， 航道年淤积 总量在万左右， 掩护段以内年淤积量在 万 左 右， 掩 护 段 以 外 的 年 淤 积 量 在 万左右。 潜堤堤头位于 等深线时， 航道年淤积 总量在万左右， 掩护段以内年淤积量在 万 左 右， 掩 护 段 以 外 的 年 淤 积 量 在 万左右。 结 论 工程实施前后， 工程用海区周围流场变化较 小， 变化主要集中在口门附近。周围水域流速变 化很小， 航道内均为减小趋势， 防波堤北侧流速 略有增大。在年一遇天气情况下， 航道骤淤 的淤积厚度最大为 ， 平均淤积厚度约为 。口 门 内、 外 平 均 淤 积 厚 度