头门港区泥沙冲淤分析及对策

头门港区泥沙冲淤分析及对策

发表时间：2015-10-15T10:48:01.633Z 来源：《工程建设标准化》2015年6月作者：李双双

[导读] 河海大学港航学院，210009 为解决减小港池、航道的泥沙淤积，提出合理的工程平面布置和固沙工程措施建议，以此提高港池、航道泥沙的减淤效果。

（河海大学港航学院，210009）

【摘要】头门港区淤泥质基础，泥沙运动比较剧烈，极易引发港池航道的骤淤，将严重影响工程建设和运行时期的安全，因此，台州港头门港区规划时对其的泥沙冲淤进行分析和研究。本文在分析头门港区附近的海岸演变、泥沙运动及港池、航道的泥沙淤积机理等内容的基础上，对头门港区泥沙运动和强风暴潮时期的港口航道泥沙骤於问题进行探索。为解决减小港池、航道的泥沙淤积，提出合理的工程平面布置和固沙工程措施建议，以此提高港池、航道泥沙的减淤效果。

【关键词】淤泥质基础港区；港池航道；减淤方法

淤泥质地基海岸附近的泥沙活跃性较强，受到波浪和潮流等诸多海洋动力影响，泥沙的起动及沉积比较频繁，泥沙运移的频率也较高，极易造成淤泥质地基港口航道泥沙淤积。淤泥质地基海岸外航道受到风暴潮的影响，也会出现骤淤，给港口开发带来巨大冲击。同时泥沙运动涉及的知识面较广，如涉及到地质学、水力学、泥沙运动力学等，对头门港的泥沙运移进行分析，能了解该港区泥沙淤积的主要原因，从而提出有效的减淤方法和措施，促进头门港区的港口开发和当地临港经济发展。

一、头门港区泥沙淤积的机理特征

1、头门港概况。头门港位于台州湾北侧，头门岛南侧码头区前沿自然水深8~10m，水深条件良好，是一座近海岛港，距大陆10公里，通过跨海大桥与大陆相连。头门港区是台州港中心港区，是地区综合性枢纽港，为台州市及周边腹地内外贸运输服务，港区围涂空间巨大，临港型工业开发条件得天独厚。头门港第一座2万吨级通用散杂货泊位，水工结构按靠泊5万吨级船设计，于2014年12月底建成并投入运营。2009年，临海市委托交通部规划研究院进行头门港区总体规划研究，采用“浅水深用”的规划理念进行规划，规划岸线28公里84个万吨级泊位，最大可建20万吨级泊位。

2、头门港区水沙运动特征。港区水流动力以潮流为主，涨、落急流速一般介于0.60~1.0m/s之间。近岸潮动力偏弱，头门岛北侧潮动力强于南侧。河道内以往复流为主，受岛屿约束的潮流通道内呈现较明显的往复流特征，不受台州列岛掩护的开敞水域旋转性趋强，北侧潮流旋转性强于南侧。头门岛及其附近海域，涨潮水流从外海经黄琅～一江山岛、一江山岛～头门岛、东矶列岛间和猫头洋海域自东偏南向西北向运动，分别进入河口水域、头门岛浅滩和三门湾南侧浅滩，头门岛～白沙之间有少部分水体流向北侧浅滩纳潮区；落潮时沿相反运动进入东海。头门港区附近海域含沙量平面分布规律为河口、河口浅滩、边滩水域、外海域依次减小。河口区垂线平均含沙量达

10kg/m3，外海域含沙量约0.2kg/m3。头门岛前沿水域含沙量较小，其中北侧水域含沙量稍大，边滩水域局部区域泥沙搬运能力较强。大风天后含沙量增加1倍左右。含沙量在潮次序列间的变化显著，大潮含沙量最高、中潮次之，小潮最低。涨潮期含沙量一般略高于落潮期含沙量。

3、天科所和南科院淤强预测与骤淤机理。2009年，临海市委托天科所和南科院进行了《台州港临海港区波浪潮流共同作用下泥沙数学模型研究》平行论证，南科院认为：规划实施后，码头运营初期，南港区（港池和航道）回淤总量约为1000-1500万m3，北港区回淤总量约330-590万m3，南港区回淤总量是北港区的2.5-3倍。天科所认为：规划实施后，码头运营初期，南港区（港池和航道）回淤总量约为350-390万m3，北港区回淤总量约250-420万m3，南港区回淤总量是北港区的1.2-1.5倍。头门港区的泥沙淤积来源于两个：一是在平时的涨落潮流作用下，泥沙在台州湾近海滩往复搬运，此种泥沙又叫做搬运泥沙；二是台风洪水时将椒灵江上游的泥沙挟带而至，可称外来泥沙。港池、航道骤淤泥沙来源于此二种。头门港区近20年的8米到10米等深线变化不大，在没有外界作用下，海床基本稳定。然开挖后的港池和航道会不会骤淤是关系到头门港区能否建港的关键所在。天科所通过对港区海域骤淤采用50年一遇E向波浪为条件进行分析，分析认为：港池航道24小时骤淤厚度小于6.0cm，海域港池航道发生骤淤的可能性不大。

二、头门港区工程减淤的方法

1、取消南侧挖入式港池、在连岛大堤上开不小于2公里的口子。在《头门作业区总体规划》编制时，为确保港口安全运行，减少港池和航道的淤积，临海市委托天科所和南科院进行了《台州港临海港区波浪潮流共同作用下泥沙数学模型研究》平行论证。天科所认为南侧港区连岛大堤和南侧的挖入式港池是合理的，不会造成淤积。而南科院则认为南侧挖入式港池和连岛大堤改变了该海域潮流方向和动力，港池将会出现严重淤积，为了减少南侧码头区回淤量，建议取消南侧港区原规划挖入式港池方案。连岛大堤将全封堵潮汐通道，将引起海域较大范围潮动力有不同程度的调整，考虑到椒江口属强潮河口、泥沙活动性强，因潮动力调整引发的床面演变预测难度较大，尽量保留部分潮汐通道（即：在连岛大堤上开不小于2公里的口子以保证南侧港区潮动力），以减小潮动力特征的改变幅度。

2、北侧港区建设防波挡沙堤。北侧港区建设环抱式港池，平面呈现为三形，防波挡沙堤延伸到深水区，进入港区的口门置于破波区以外，水深为12米，以此减少破波带内悬浮泥沙进入港池和外航道。在无防波堤掩护条件下，北侧港池淤积严重；因波浪因素泊位作业天数年损失约28天，50年一遇H1%大波可达7.62m，将严重制约大型泊位结构的建设。采用防波、挡沙堤掩护，对泥沙进行阻隔，可明显改善港池的建设和营运条件，预计泥沙回淤强度下降约40%，因波浪因素泊位作业天数年损失下降为9天，50年一遇的H1%大波下降为

3.5m，并且为北侧开发建设20万吨级泊位提供了十分有利的条件。

3、起步码头进港航道采用自然水深乘潮进港。头门港区是新开发的新港区，目前货物吞吐量少，难以承受航道的开挖和后期疏浚维护费用，起步码头工程进港航道采用自然水深乘潮进港，以此避免航道开挖和后期疏浚维护，使起步码头运行良性循环。同时加强起步码头港池淤积情况观测，为后续港区发展过程中，提供实测数据，对天科所和南科院的数模进行验证。

4、航道试挖槽验证回淤情况。数学模型模拟预测淤泥质海岸航道大幅开挖有一定的局限性，如天科所与南科院研究成果差距很大，下一步将计划开展航道试挖槽试验，为泥沙回淤分析数学模型进行验证，同时也为深入研究积累基础资料。

5、疏浚工程与成陆工程同步实施。为减少港池航道疏浚工程和港口码头后方造陆工程的造价，建议考虑港池航道回淤疏浚结合港口码头后方造陆工程同步实施。航港开挖和疏浚海泥倾倒地点较难找，而吹填成陆的所取的海泥又较难落实，头门港区的进港航道的开挖和