宁波港北仑港区自然环境综合评价.pdf

第J 卷第J 期 J 口 年 J月 杭 州 大学 学 报 I OURNAL 0F HANGZ HO U O NI vERS I TY vo 1 J No I J a n u a r y 1 9 9 0 宁波港北仑港区自然环境综合评价 周 起 舞 地理学系 摘 耍 本文对宁波港北仑港建港自然环境中的气象 水文 地质地貌 水陆域和其他主要影 响因 素 及地 理 位 置 进 行了 系统 分 析 和综 合评 价 认为 该 港 具有 建 水 港 的 优 良自然 环境 关键词 北仑港 自然环境 深水 综合评价 L 丽 舌 宁波港北仑港区位 于杭州湾 口南岸的金塘水道南侧 i j 群岛本岛 t 舟 山市城区 所在地 及金塘岛隔海相望 行政区划隶属于浙江省宁波 该港区建有 1 O万 吨 级和 5万 吨级矿石中转码头和水上过驳设施 目前正在进行二期工程建设 根据港 区总体 规划布局 将逐步形成 以散货为主的综合性大型深水港区 本文根据我校多年来的研究 成果 对北仑港区的建港 自然环境作一综 合评价 期望能对沿海深水港的 建 设 有 所裨 益 1 地理位置 在对该港区的建港 自然环境进行综合评i介前 就其地理位置作一概要评价无疑颇有 眷义 以战略眼光视之 综合地理位置 优劣决定 了港 口的规模和性质 综合地理位置 通常包括经济地理位置 自然地理位置 数理地理位置和政 治地理位置 港区的地理座标为北纬 2 9 s 6 O O 东经 j 2 0 5 3 O 0 处于我国 海 岸 线 的 中 部 南北航线和长江航线的交汇点附近 亦处于东北亚的日本 朝鲜半 岛 和 台 湾 香 港 东南亚等地港口的中间 与南 北美及欧洲航线的航距相近 其数理地 理 位 置 优 越 该港位于上海经济区中心的南缘 与上海市隔杭州湾相望 波市的工业产值已超 百亿 是浙江省的主要经济中心之一 其核心是 以港 口为交叉点发暌来料加工的外向型 临海工业 充分利用港口内联后方腹地 立足于本地基地 外拓海外前地的条件 故具 育优 良的经济地理位置 北仑港区自然地理位置优越 拥有建设深水大港得天独厚的水 域和宽阔而平坦的陆域 因本文将洋祈 在此不赘述 综 所述 除放治地理位霞在此 无需分析外 其综合地理位置显然利于建设深水大港 北仑港区的形势见图 l 一一 n 一 本文 1 9 8 8年 2月 2 2日收 维普资讯 第 l 期 周起舞 宁波港北仑港区自然环境综合评价 8 7 以下将对建港主要自然环境作一综合评价 图 l北仑港区形势图 2 气 象 2 1 气温 北仑港区气温适中 多年平均气温为1 6 2 月平均最低气温 为5 3 极端最低气温为 一5 1 海域常年不冻 极端最高气温虽曾达 3 8 C 但历时短暂 夏 季气候仍较凉爽 2 2 降水多年平均降水量为 1 3 9 2 毫米 冬季降水少 暴雨常与台风相伴 日最大降 水量为 1 4 5毫米 暴雨时对作业有影响 2 3 风根据港区内 1 9 7 9年毛礁水文站和 1 9 8 3年北仑山水文站的资料统计得风 的 资 料如 表 l 大 于 6级风的出现频率为 1 7 7 年平均风速为 5 7 7 米 秒 由表 l可见 NN W 向为强风向 NW 向为次强风向 NW 向是常风向 向是次 常 风向I经统计 xP X P 后得 NW 向为风能的常强向 而 N N W向为 风能 的次常强向 冬季盛行西北风 常风向是 NN W 向 夏季的常风向是 S E 向 冬季大风时对 装 卸 作业稍有提高 对作业影响大的是强台风 本地区平均约 3 4年受一次强台风的侵 袭 当强台风在杭州湾以南登陆时 风向多为 NE向 当为海上过境北上的强台风时 风向 多为 NW 向 1 9 5 6年 1 2号强台风是近五十年来在浙江登陆的最大台风 j 波庄 济 i 三 费 堰机场的最大风速曾达 4 1 米 秒以上 风向 NE向 1 9 8 1年 4 号台风时 潜区J 速 为 3 2米 秒 风向为 NW 向 设计风速 由强台风时的最大风速所控制 五十年一遇分方 的设计风速值 N E 向和 W 向分别是 3 4 2米 秒和 3 1 1米 秒 2 4 雾况和温度多年平均雾 日为 2 7天 夏 秋两季少雾 1 2月至笠年 4月 平 均 月雾日为 2天 维普资讯 毫 8 杭 州 大 学 学 报 i 9 9 0 每 表 1 北仑港 区风速 风向统计表 力 N NNE NE ENE E ESE S E S SE 项目 平均风速 口 米 秒 6 8 6 5 3 7 4 8 7 5 O 9 4 6 6 4 8 2 5 O 6 5 9 3 最大风速 己 m 米 秒 3 0 1 7 1 5 1 4 1 O 9 1 2 1 2 风频 P 1 3 7 1 3 7 O 3 6 6 9 9 5 7 9 6 2 6 1 6 1 O 7 6 1 P P 1 7 3 0 2 8 6 2 3 3 6 9 1 4 6 4 1 6 3 4 1 9 7 1 7 方向 S SS W S W W S W W W NW NW NNW 项 目 平均风速 米 秒 5 9 4 2 3 3 3 O 5 3 2 3 3 7 6 5 5 3 7 4 2 8 5 5 最大风速 己 m I 米 秒 1 3 1 0 1 1 6 9 1 2 2 2 3 0 风 频 P 4 5 3 0 6 2 2 8 8 1 3 0 1 1 7 1 3 0 1 6 1 2 1 1 2 5 P i P 2 3 8 0 2 2 O 5 4 2 9 0 O 9 0 7 2 O 3 6 0 4 4 1 0 7 多年平均湿度为 7 8 月平均湿度 以 6月份最大 达 8 5 1 2月份最小 为 7 2 3 水 文 T T I T T 3 1 潮 汐非调和常数 K l t l o 0 6 4 属不规则半 日潮港 其潮波性质 以 前 进 波 f1 J f 2 为主 主要潮位特征值如下 以吴淞零点为基面 实测最高潮位 4 8 5 米 实测最低潮位 0 0 4米 实测最大 潮差 3 3 5米 平均 潮 差 1 8 2米 平均海平面 2 1 4米 平均涨潮历时 5 4 5 小时 平均落潮历 时 6 4 2小时 设 计高潮位 3 5 0米 设计低潮位 0 6 5 米 潮位月变化显著 8 9月较高 月最高 最低潮位的变化幅度分别 为 1 2 5米 和 0 4 4米 相比之下潮差和平均海平面的变幅较小 分别约 2 0厘 米 和 4 0 厘 米 涨 落 潮历时的月变幅甚小 分别仅 l 4分和 l 6分 由于受地转科氏力的作用 杭州湾南 北两岸的潮差相差甚大 北岸金山嘴的平均 潮差为 3 9 2米 远大于南岸北仑港区的 1 8 2米 对于水深优 良 船舶不必乘潮进港的 北仑港区 较小的潮差有利于装卸作业和降低水工建筑物的造价 3 2 潮流 因非调和常数 一 0 3 3 故属正规半 日潮流 该处潮流与潮汐性 yr J f 2 质不同 与多岛屿地区的复杂水下地形有关 正因受峡道地形的控制 该港区的水流具 有以下基本特征 往复流性质明显 涨 落潮流的流向与各段岸线的走向相近 因受多 口门的影响 水流分叉 通常金塘水道南岸早涨 早落约一小时 深水处涨 潮 流 占 优 势 浅水处则相反 涨潮流历时 自西向东递减 落潮流历 时则相反 落潮流历 时均长于涨潮流历时 通 常 涨潮流历时为 4 3 一s 4 小时 落潮流历时为 7 2 8 3小时 建港 后 在 1 0 万 吨 维普资讯 第 1 期 周起舞 宁波港北仑港区自然环境综合评价 8 9 级矿石 中转码头附近 小潮时 曾出现单向流的情况 余流流向与落潮流方向相近 平均余流流速疽为 2 2 厘米 秒 余流增强了落潮流 使落潮流的历时 流速及输沙量增大 反之 余流削弱了涨潮流 经准调和分析后求得北仑港 区附近各测站的海流最大可能流速及其相应的流向 涨 潮流速为 1 1 0 1 5 6米 秒 落潮 流 速 为 1 6 1 2 0 2米 秒 涨为 1 2 5 1 7 1 涨潮最大可能流速相应的流向为 2 7 6 3 c 2度 落潮流向为 1 0 6 一j 2 l度 涨落潮流间的 夹角为 1 7 2 1 8 7度 呈往复流 利于建港 为研究建港后高桩离岸式码头与峡道地区饺急水流的相互作用 1 9 7 9年 至 1 9 8 7 年 间又进行了多次水文测验 得 以下主要结果 1 已建成的离岸式高桩栈桥码头 其码头前沿线方向与流向趋于一致 引桥跨 度又较大 故建港后码头基本无挑流 1 0万吨级码头前还略有导流 用 但引 桥 区 仍 有阻流作用 流速稍有减小 流向变化不大 V V 一1 j 0 1 5 0 2 落潮历时有所增大 涨潮历时相应减小 落潮优势流更明显 3 整个港区自西向东 1 0公里岸段的流速平面分布是 涨潮流自西向东 有 所增 大 落潮流则相反 与建港前相似 由上述可见 在今后的建设中 宜加大 引桥跨度 慎重确定码头方位 并减小码头 群体对水流的阻流和挑流作用 自码头正式投产 以来 本港已经常接纳大于设计船型 1 0万吨级 的船舶 由于流 速较大 常需大马力拖轮作强制引水 已系靠在码头的大型船舶 因受水流的斜向推开 力和力矩的作用 已发生几次断缆事件 因此 随着船舶的大型化 对深水港来说 除 仍需重视风 浪对船舶的作用外 还应重视水流对大型船舶的作用 并需对 由此产 生的新问题加强研究 给予妥善解决 3 3 波浪根据对实测波浪资料的分析 本海区的波浪有以下特征 1 波浪类型 风浪与涌浪 含混合浪 分别占总数的 8 8 5 3 和 儿 4 7 因此 风浪占绝对 多 数 其中 N NW 和 N NW 向的风浪和涌浪分别 占总数的 4 5 8 1 和 6 0 1 3 涌浪 的 方向更集中于此三方向 2 分级波动强度 以各级波高出现的频率表达之 0 2级 波高 H 为 0 0 4米 占 9 2 8 j 3 级 H 0 5 一1 4 米 占 6 9 1 4级 H 1 5 2 0 米 仅占 0 2 8 绝大多数波 高小于 0 4米 大于 3 一 4级波高的出现频率以 N NN W 和 N W 向较大 三方向合 计 占 7 3 2 6 3 波浪分布特征 波浪分布特征见表 2 由于 1 9 8 1年 1 4号台风过境时缺测量大波高 故表 2中的最大波高值仪为 1 7米 百 E 比 百 和 P更高度集中于 N N NW N W 和 WNW 等 四个 方 向 全 年合计占 8 8 3 5 冬季时更是高达 9 5 3 8 夏季最小 为 5 0 5 4 见 图 2 波 能 方向分布的集中性和季节变化特征 对岸滩演变以重要影响 还使不同季节的作业条件 维普资讯 杭 州 大 学 学 报 表 2 北仑港 区波要素 统计表 方向 项 目 一 平均周 期 7 秒 平均波高耳 米 波频P 注l f 曰 X7 XP i X H X一 于 XP i 不尽相同 冬 秋季水域的泊稳条件稍差 4 设计波要素 经推算后得设计波要素为 SE向五十年一过的 H 3 8 0 米 5 9 0 秒 NW 向五十年 一过的 一3 7 5 米 6 9 0 秒 根据当地实测 资料求得的经验公式为 圈 2 波能分布 NE 一 o 呲 8 2 等 6 譬一 o d 9 3 一 g F 5 xW r J 2 0 0 0 1 5 2 等 们 g T 0 s 3 3 譬 北仑港区水域的小波出现频率高小于 0 5米波高的出现频率 占 9 2 8 大 于 1 s 米 波高仅 占总数的 0 2 8 0 平均波高仅 0 2 0米 且多为风浪 其周期甚短 平稳 的水域对 建设需要有良好泊稳条件的第三代集装箱深水泊位十分有利 可免建耗资很大的防波堤 4 地质 地貌 1 地质 港区位 于中生代宁波凹陷盆地东缘前沿 属滨海地貌 第四纪以 来 在 内 维普资讯 I期 啊起舞 宁波港北仑港区自然环境综合评价 9 l 一 一 一 一 f 一 u 一 外营力的作用下 造成基底地形崎岖不平 更新世 以来 因地壳缓慢下降 逐渐淤积了 厚度较大的松软土层 该 区域 的地 震 烈 嗖为 6级 属 地 活 动 区 建港 时 导 引 j 本 区的 第 复盖 量饺 弱 寥 内阁 一 变簿 自 j 而下 可分为下列主要工 地质层 淤泥质亚粘土层 辱变约 2 5米 塑状 高 1 囊 更 物理力学性质 亚粘土层 厚度不足 1 f 米 软塑状 具有高 中压缩性 丁能 尖持力层 另 有 一 层冲积 与湖积层迥 的亚粘土 虽其物理 学性质较好z闻厚喽 j 9米 且其下有软 弱层 故不是理想的桩尖持力层 还有 一 爱海狷沉积组 亚牦 曼 流塑状 士的物 理力学性质差 侄顶板 高为 一4 7至 一5 5 米处有一层厚嚏约为 7 1 4米的 砂 砾 层 中密状 其下是塑状的 n 7 土层 为理想的长桩桩尖持力层 其 桩 尖 极 限 阻 力 约 为 1 0 0 0吨 米 从工程地质条件而言 禾港区 E j 曼 利于孽港的条件 但要重视基底起伏对桩长 的影响 4 2 地貌本岸段是淤泥质港湾海岸 曾鼍 几次海 的影响 由于人类活动 频 繁 加 快了海岸线外推的速率 随着平原的稳 涨 岸绂不断归顷 与地质构造相协调 逐 步 形成峡 道环 境 虽然十一 世纪以来 海岸线外推速度出 4 3米 年增加到 j 4 8 米 年 受实体水 上 建筑物的影 响 局部岸段岸线发生较大 涨 但因金塘水道内流速较大 泥 沙 粒 径 较 细 其悬沙的d 0 0 0 4 0 O 1 毫米 流的挟沙能力较大 加上峡道地区水下地形较 陡 泥沙难 以落淤 搜北仑港区水下地彤与泥沙运移基本处于动态平衡 年平均冲淤 度在 0 1 米 之I 天 j 且 E要集巾予 一j 0米等深线 以内的岸边潮滞 0万吨级 泊 位 外 侧水域还稍 冲霭 区域在年内各季节呈现冬冲夏淤的变化特点 主要系波浪怍嗣 所敛 强台风过境时 常肿岸滩产生剧烈浸 虫 但地貌形态像复较快 浚水域的禽沙量随波浪 流速和潮型而变 通常流速 与含沙量呈正相关 大潮含沙 量大于中 小潮 冬季风浪较强 含沙鼋显然大 于夏季 年平均含沙量约为 0 8公斤 米 为减少阻流而造 戊的淤积 建港时j 趋采 目 透空式大跨度的高桩码头 金塘水道南岸虽属淤泥质海岸 但因位于峡道地 区 其岸 较开敞的淤泥顷海岸要 陡得多 0 米等深线 上的岸坡坡度的 7 5 0 一 米等深线间的坡良为 8 9 j 一2 0 米等深线问的坡 变达 6 3 较陡的岸妓有利于缩短离岸式栈桥码 的引 桥 长 度 可 降低 建投资铀营运费 H 要蚶 R d J 整体稳定性予 以重视 5 水域条件 金塘水道 水深优 良 深水区逼近岸 水道内大部分区域水深在 3 O米以 I 二 最 深 达 1 1 0 米 是我固沿海建港水深最优越的岸段 其外航道 有三条 一条经佛渡水道和牛 弭山水遭入海 可通行万吨级船舶 第二条为北航道 穿过杭州湾或册子水道北上 可 1 阮 文杰 宁渡港北 令港区建 设 中的 地基 问题分 析 1 9 8 5 2 王 宗涛 冯 珍 北仑港 地区海岸 地骁发育和岸 线变迁 1 9 8 4 维普资讯 9 2 杭 州 大 学 学 报 1 9 9 0 焦 通行 2 5万吨级船舶 是宁波港 舟 山港至上海港及北方诸港的习惯航道 第三条是船 舶由舟山群岛的虾崎门进入 再绕过穿山半岛至港区 全程最浅水深为理论深度基准面 以下 j 7 6 j O 一 5 万吨级船舶可畅通无阻 是本港区理想的深水航道 因此 具 有 建设大型深水港的水深条件 港区 毗邻海域多为汜腆 沙质底 加之水域平稳 水深优 良 历来是上海港 宁 波港 和附近 港口l 向 锚地 除引水 检疲 待泊 避风等锚地可就近布置外 还可设 大规模的海 L过驳作业区 对增加港口通过能力 减少投 资十分有利 综上所述 北仑港区水域具有得天独厚的优越条件 是上海经济区内建设深水港的 最佳水域 亦是我国建设深水港的最佳水域之一 6 陆域 条件 港区深水岸线长达 0公里 北仑山以东已建有 1 O万吨级和 2 5万吨级矿石中转码 头 正在建设 2 5 万一3 5万吨级多用途码头 北仑山以西正在兴建北仑电厂煤码 头 还有的岸线可 建设大型散货码头 深水集装箱码头 和其他深水码头 后方陆域为海积平原 纵深约 1 5公里 标高约 2 0 3 0米 陆域平坦而 宽 广 沿 已建有海塘 地基极限承载力约为 1 0吨 米 局部地区更低 宽广而平坦的陆域可供建设深水大港和临海 1 二 业区 陆域标高低于设计高潮位将增 加填方量 陆域场地的软基处理还将增加建设投资和延长施工期 在建设时要作好统筹 安 排 7 港区自然环境综合评价 在港址选择中 十全十美的建港 自然环境常难以寻觅 应根据拟建港口的性质和特 点 选择能满足其要求的港址 选 建 喟的一致性甚 为 要 对自然环境之优 劣要综 合权 对有些不利因素 必要时还可采用工程措施改造之 本文为使系统分析和综合评价更科学化 还采甲了多 目标决策和模糊综合评判两种 方法埘港域进行评价 其中前法所得的量化评分值为 8 1 1 分 说 明具有建设深水港的优 良自然环境 而后一种方法是将本文评价的各项因素按其重要性合并为 F f 因素群集 其中又将 和 分别定为重要因素 次重要因素 一般因 素 和次 要 因素 取旧级评分为一模糊子集 即 E一 e 1 2 e 3 e 4 其中 e e 和 分别代表建港筝件 优 越 8 分 良好 7 5 8 s分 一 般 6 0 7 s分 和较 差 6 0分 由相关各级出现的模糊频率得模糊关系矩阵 R r i 各项因素的相应权重为 W F f W f W f W 按模糊合成可求得模糊评判矩阵 W 一 0 5 7 0 2 8 0 1 5 0 维普资讯 第 1 期 周起舞t宁波港北仑港区自然环境综合评价 9 3 按最大隶属原则 显然亦可得建港综合 自然条件优越之结论 8 结 语 根据 以上对北仑港区的系统分析和综合评价 可得以下结论 一 宁波港北仑港区具有优越的建港 自然环境 其中优越的水深 掩护良好的水 域 顺直而稳定的岸线和平坦 宽广的陆域更是建设深水大港不可多得的条件 二 在江 浙 沪两省一市区域内 多属淤泥质海岸 优 良的深水港址甚少 深 水区常出现在水流流速较大的峡遭区 此仑港区即是其中之佼佼者 对该港区自然环境 的系统分析和综合评价 将对沿海多岛屿的峡道地区建港有所裨益 三 本文采用两种不同方法对该港址进行综合评阶 所得结论一致 结合宁波港 北仑港区一期工程的实践 既可说明该港址条件优越 又验证了此两种评价方法的科学 性 可供其他港址选择时使 用 参 考 文 献 周起舞 海洋开发工程技术论文集 匕 京 海洋出版社 1 9 8 7 1 3 5 1 3 9 周起舞 杭州学大学报 自然科学版 1 9 8 6 3 l 3 3 3 6 7 3 8 0 周起舞 东海海洋 1 9 8 4 3 l 1 8 Kh a n n a J Th e Do c k a n d Ha r b Au t h 1 9 8 0 7 1 8 1 4 8 1 5 0 蔡体录 杭州大学学报 自然科学版 1 9 8 7 3 1 4 4 4 9 3 一 s 0 l A C