连云港港30万吨级航道工程可行性研究综述

马兴华，顾勇，金雪英，张建锋，陈学良

（中交上海航道勘察设计研究院有限公司，航道疏浚技术交通行业重点实验室，上海 200120）

0 引言

连云港港始建于1933年，1956年正式对外开放，1973年开始大规模建设。截至2009年底，连云港港共有泊位46个，其中万吨级以上生产性泊位39个，最大泊位等级为25万吨级（水工结构兼顾30万吨级），货物通过能力8600万t，其中集装箱通过能力274万TEU。生产性泊位主要分布于连云湾内连云港区。连云港港进港航道由最初的5000吨级航道逐步拓宽，2008年8月扩建至15万吨级航道。

由于主港区水陆域空间狭小，集疏运系统与城区矛盾突出，为适应连云港港、临港产业和腹地经济的发展需要，2008年交通运输部和江苏省联合批复《连云港港总体规划》（修订），提出“一体两翼”的港口布局，在充分发展主港区的同时，在南翼开辟徐圩新港区，建设成为临港产业配套的大型散货码头和原油接卸码头。

江苏省高度重视连云港港的建设和发展，而30万吨级深水航道是关键和前提，是江苏沿海开发的“牛鼻子”项目，其中连云港区航道对于提升连云港的港口能级、打造区域性中心港口，为中西部经济发展服务至关重要，徐圩港区航道是徐圩港区、徐圩临港产业的依托和前提，对于开发建设徐圩港区、徐圩临港产业以实现苏北振兴、带动江苏沿海地区发展至关重要。

1 建设的必要性及建设规模

1.1 港口规划

连云港区：旗台作业区为以大宗干散货和液体散货运输为主的深水作业区，重点发展10万吨级以上大型专业化泊位，旗台嘴以西岸线作为大宗干散货发展区，旗台嘴以东岸线作为大宗液体散货发展区及危险品发展区。

徐圩港区：徐圩港区将依托临港工业起步，逐步发展成为为腹地经济和后方临港工业服务的综合性港区，以干散货、液体散货和件杂货运输为主，逐步发展集装箱运输。规划岸线57.4 km、规划泊位180个泊位、规划陆域面积60 km2[1-2]。

1.2 吞吐量预测

在细致分析连云港港航运现状、腹地经济发展现状、港口发展特点、腹地大宗货物货运输需求、腹地国民经济及社会发展新形势以及国家、省、市相关产业政策、规划的基础上，采用定性与定量相结合、产销运平衡等方法，综合预测连云港区2015年、2020年吞吐总量分别为15000万t、19000万t，其中铁矿石吞吐量分别为2000万t和2100万t，主要为腹地钢铁企业中转运输服务；徐圩港区2015年、2020年吞吐总量分别为5500万t、7300万t，其中原油吞吐量分别为2500万t、3050万t，为腹地和炼化一体化基地原油运输服务，铁矿石吞吐量分别为1600万t、1600万t，为徐圩临港钢铁企业运输服务[3-4]。

1.3 建设的必要性

研究从长三角地区的可持续发展、中西部地区区域经济协调发展、江苏沿海开发、振兴苏北、提升连云港港口国际竞争力等不同角度论证建设连云港港30万吨级航道的必要性。研究表明[3-4]，连云港港30万吨级航道工程是实施国家“西部大开发”和“中部崛起”战略，带动我国中西部区域协调发展的战略选择，是落实国务院“长三角指导意见”和“江苏沿海地区发展规划”，加快连云港形成新的经济增长点的具体举措，是顺应国家大型钢铁和石化产业战略性布局，策应江苏沿海开发和苏北振兴的重要前提，是实现连云港港功能定位，打造区域性中心港的重要保证，是适应港口运输发展需求，满足世界海运船舶大型化的需要，是充分发挥连云港区大型深水码头能力，拓展港口空间建设徐圩新港区的迫切要求，是降低腹地企业物流成本，提升企业综合竞争力的客观需要。

1.4 建设规模的研究与论证

航道建设规模根据港口规划布局、泊位布置及等级、预测货运量、近期主要码头建设计划，结合基建投资、维护费用、船舶发展趋势、运输经济性等因素，对25万吨级规模方案和30万吨级规模方案进行了技术经济论证确定。研究表明[3]，尽管30万吨级规模方案基建投资和维护费用高于25万吨级规模方案，但远洋运输船舶尤其是原油船大型化发展趋势非常明显，30万吨级船舶远距离运输成本明显低于25万吨级船舶，因此推荐30万吨级规模方案，为30万吨级散货船、油船乘潮单向航道。

考虑到腹地铁矿石运量增长有一个逐步的过程，连云港区航道第一阶段按25万吨级散货船单向航道实施。考虑到一方面徐圩航道属于新开辟航道，尚缺乏工程实践，航道回淤有待实践验证，另一方面徐圩港区、临港产业的发展有一个逐步的过程，本着积极稳妥和与港区、产业发展协调的原则，考虑分步实施，逐步增深，徐圩航道第一阶段按10万吨级散货船单向航道建设。

2 建设的可行性

众所周知，连云港港是我国沿海淤泥质海岸“浅水深用”的成功典范之一。在过去的30 a中，连云港港依靠系统的科学研究，基本掌握了航道回淤的机理，解决了回淤问题，成功地开辟了庙岭港区、墟沟港区、7万吨级航道、15万吨级航道。尽管如此，由于本航道工程规模大、涉及面广、技术复杂，30万吨级航道需要浚深至-22.5～-23m，开挖深度很大，尤其是徐圩航道为新辟航道，位于南翼海区，自然条件较连云港区存在差异，因此仍需要对航道开挖的技术可行性问题予以足够重视。为此，在现有研究成果的基础上，组织开展了一系列的现场观测、室内试验及专题研究工作，基本解决了业界关注的连云港港海床性质及岸滩稳定性、泥沙条件（大风天泥沙、泥沙水力特性）、航道回淤（正常天气及大风天）、航道选线等关键技术问题。

2.1 泥沙条件及泥沙运动

研究表明[3-4]，泥沙来源主要是南部废黄河三角洲侵蚀泥沙和连云港本海域局部冲刷调整形成的区内产沙。由于废黄河三角洲侵蚀逐渐趋于平衡，南来泥沙源减少，同时连云港海域处于冲淤近似平衡、略有冲刷的状态，区内产沙有限。连云港地区泥沙运动以悬沙为主，呈“波浪掀沙、潮流输沙”规律。

连云港附近海域的沉积物是历史时期废黄河入海泥沙在潮流作用下向北扩散运移形成的，连云港区航道附近海域沉积物以淤泥质为主，中值粒径基本在0.005mm，黏粒含量基本大于30%，泥沙静水絮凝沉速小于0.05 cm/s，在咸水中存在明显的絮凝现象，泥沙初始回淤后固结至1.3 t/m3需要33 d左右，属于典型的淤泥质海岸（见图1）。徐圩港区航道沿线沉积物中值粒径、黏粒含量、泥沙水力特性与连云港区航道沉积物基本一致，同属淤泥质海岸。灌河口沙咀附近表层沉积物以粉砂质为主。

连云港地区常年含沙量处于较低水平，多年平均含沙量为0.216 kg/m3，但大风期间受波浪影响，含沙量可以达到较高水平，并在近岸形成破波带。2007年9月18日“韦帕”台风期间实测泥面以上0.5m（-3～-5m）处的含沙量峰值分别达到6.15 kg/m3和5.97 kg/m3，泥面以上1.5 m和水面以下0.5m处的变化相似，峰值超过1.0 kg/m3。

2.2 海床及岸滩稳定性

工程区域是废黄河水下三角洲的北翼部分，1128—1855年和1855—1960年，本海区岸滩经历了快速淤涨和后退冲刷两个阶段。1960年至今，经黄河北归百年冲淤调整后，本区域海床冲淤变幅明显减小，处于冲淤基本平衡、略有冲刷的状态。预测今后连云港海滩总体上仍会呈冲淤平衡、微冲状态，对30万吨级航道的建设是有利的。灌河口—埒子口海岸在侵蚀后退过程中，原有沉积物在风浪作用下受簸选，较细的沉积物受潮流输移向海州湾湾顶运移，而较粗的沉积物在波浪作用下逐渐富集，形成灌河口沙咀。据1960—1980年地形资料，该沙咀向西北偏西方向移动，但1980—2005年近25 a西移速度明显减缓，且近4 a测图对比发现沙咀5m和10m等深线保持稳定。由于沙咀主体部分处于常年风浪作用范围以外，流速也较弱，所以沙咀运动的动力条件不足，预计灌河口沙咀将进一步趋于稳定。

2.3 航道回淤研究

本工程是在淤泥质海岸上开挖的深水航道，航道回淤始终是关键技术问题，而徐圩航道为新开辟航道，缺乏实际回淤资料，是航道回淤研究的重点。为此，组织开展了15万吨级航道回淤观测研究、大风天波浪泥沙自动观测、泥沙水力特性试验、潮流泥沙数学模型、大风天波浪潮流泥沙三维数学模型、回淤研究总报告等科研工作，对回淤环境、正常天气回淤规律、大风天回淤规律进行了研究，在此基础上研究确定航道回淤量。

连云港区航道常年回淤规律：常年回淤是由于黏性细颗粒的悬沙随潮流运动，在跨越航槽时由于挟沙能力不足，发生落淤形成淤积，回淤强度分布与破波带位置、航道滩槽高差、航道走向与水流的夹角密切相关。回淤峰值区段主要在W弯段，向外及向内回淤强度逐渐降低。随航道增深、滩槽高差加大，航道回淤强度逐渐增大，但不呈线形关系，回淤强度的增幅趋缓。

连云港区航道大风天回淤规律：2007年9月“韦帕”台风期间航道内发生浮泥现象，此次台风具有风速大、持续时间长、风浪高等特点，可视为多年不遇的恶劣天气。在台风前后选取了历年来回淤最大区段进行观测，结果表明在风后1周左右时段内航槽除局部低洼区域因积淤坑效应，回淤厚度0.9m外，其余回淤厚度0.4m左右。风后实测地形资料表明，除航槽内原底标高低洼段外，其他区段水深基本得到恢复，回淤厚度不足0.1m。研究发现，大风天回淤过程大致分为3阶段：第1阶段：大风期间浮泥初始回淤，水深减小。第2阶段：大风后短期内表层大部分浮泥消失、下部浮泥逐步密实、水深大部分恢复。第3阶段：残留浮泥重度提高，逐渐固结为淤泥，形成实质性回淤，水深略有恢复。研究表明，大风天过后的局部明显淤积是暂时的和不碍航的，残留固结为淤泥的实质性回淤（需要疏浚）很小，大风天气下不会发生骤淤碍航问题。

徐圩港区航道回淤环境和回淤规律：徐圩港区尚无航道建设经验，但其沉积物特征和泥沙水力特性与主港区基本一致，海岸性质与主港区一样同属于淤泥质海岸，潮流、波浪、正常天气及大风水体含沙量与主港区基本一致，因此，拟建航道沿线回淤环境与连云港区航道沿线相似。根据类比法，可以推断徐圩港区航道建成后的回淤规律也基本相同，常年回淤量也处于可接受的水平。

开展潮流泥沙数学模型研究对常年回淤和大风天回淤进行了研究，综合考虑确定连云港港30万吨级航道工程常年回淤分布见表1。另外，10级风作用1次的回淤量连云港区航道为35万m3，徐圩港区航道为68万m3。研究表明，常年回淤量在可接受程度内，大风天气下不会发生骤淤碍航问题。

3 建设方案

3.1 总体布局

连云港港历经几十年的快速发展，港口区位优势显著增强，港口对带动区域经济发展的重要作用日益凸现，但港口岸线资源有限，后方陆域纵深小，与城市之间存在土地、环境、交通等方面的矛盾，难以发展大型临港工业，对地方经济带动作用不足。

表1 航道常年回淤强度 （m·a-）1

为有效发挥连云港区位优势，促进东西部地区经济协调发展，同时推动连云港市乃至江苏北部经济发展，连云港港必须在确保现有湾内港区发展空间的同时，积极开辟南北两翼新港区，以寻求更大的发展空间。2008年交通运输部和江苏省联合批复《连云港港总体规划》（修订），提出“一体两翼”的港口布局，在充分发展主港区的同时，在南翼开辟徐圩新港区，为临港产业提供依托条件。

结合《连云港港徐圩港区总体规划》、连云港港深水码头的建设计划和徐圩临港工业区布局，连云港区的旗台作业区将规划建成主要承担腹地钢铁企业铁矿石运输的大宗干散货码头，徐圩港区将规划建设主要承担南钢基地铁矿石接卸的大宗干散货码头和主要承担腹地和炼化一体化基地原油接卸的大型液体散货码头。

因此，连云港港需要建设一条可以同时兼顾两个港区的30万吨级航道。

根据港区位置和航道现状，连云港区的30万吨级航道可在现有外航道基础上增深、拓宽、延长形成；徐圩港区的30万吨级航道可利用部分外航道，并新辟徐圩航道形成。因此，连云港港30万吨级航道由外航道内段、徐圩航道、外航道外段和推荐航线组成，呈“人”字形（见图2）。外航道内段连接连云港区，徐圩航道连接徐圩港区，外航道外段及推荐航线为两港区共用航道。

3.1.1 航道轴线布置

连云港区的30万吨级航道在现有外航道基础上增深、拓宽、延长形成，外航道内段、外段航道轴线走向维持243°～63°不变，呈一直线，航道总长53.4 km。经对单侧拓宽和双侧拓宽两种方案比选，推荐双侧拓宽方案。

徐圩航道轴线走向考虑47°夹角方案（方案一）和30°夹角方案（方案二）。徐圩航道两个轴线方案在技术上均是可行的，但方案一航线呈一直线，轴线走向与强风向、强浪向夹角、最大横流相对较小，船舶航行条件相对较好；航道距离灌河口沙咀相对远，受沙咀对航道的潜在影响相对小；航道回淤量相对较小；需要新辟的航道较方案二短5.7 km；徐圩30万吨级航道基建疏浚工程量明显小于方案二。方案一各方面条件相对较优，因此，徐圩航道轴线走向推荐47°夹角方案。

3.1.2 航道设计主尺度

航道设计主尺度见表2、表3。

表2 30万吨级航道设计尺度汇总表

表3 一期工程航道设计尺度汇总表

3.2 主要工程方案

3.2.1 疏浚工程

连云港港30万吨级航道工程总基建疏浚工程量为3.2亿m3，其中一期工程1.36亿m3。为满足旗台作业区和徐圩港区陆域形成需要，减小海洋环境的影响，本工程航道疏浚泥土处理考虑采用吹填与外抛相结合。经土方平衡，连云港港30万吨级航道方案吹填处理土方1.6亿万m3，外抛处理土方1.5亿m3。

3.2.2 围堤工程

为满足疏浚土处理需要，结合港区规划，本工程考虑旗台围堤吹填区和徐圩围堤吹填区共2处围堤吹填区，吹填面积分别为5.41 km2和6.62 km2，围堤总长度17.5 km。本工程围堤规模大，淤泥层深厚（最大厚度23m），传统的爆破挤淤堤需要耗费大量石料，且只能单点推进，施工进度不能满足要求，因此，研究了排水板+袋装砂斜坡堤在连云港大规模应用的可行性。研究表明，排水板+袋装砂斜坡堤具有技术可靠、石料用量少、全面展开、进度快、造价低的优势。研究推荐采用排水板+充填袋斜坡堤和爆破挤淤堤组合使用，发挥各自优势。

3.3 总体实施计划

1）连云港区航道：一期工程为25万吨级航道，工期3 a。后续工程根据连云港区大型船舶运输发展情况，择机实施，在2015年前建成30万吨级航道。

2）徐圩港区航道：作为新开辟航道，本着积极稳妥、与产业发展和码头建设进度相适应的原则，先开展试开挖，然后分期实施，逐步增深至30万吨级航道，具体如下：第一步实施先导试挖工程：徐圩港区航道相当于2万吨级，取得徐圩航道实际回淤资料。第二步实施一期工程：徐圩港区航道分5万吨级航道和10万吨级航道两个阶段实施，先实施5万吨级航道，为徐圩港区一期工程提供陆域条件和开港条件，然后根据码头工程进展情况择机增深至10万吨级航道。在5万吨级或10万吨级之后开展为期1 a的回淤观测，取得完整、可靠、能代表和反映深水航道回淤规律的回淤数据，为25万～30万吨级航道建设提供有力的技术支撑。第三步后续工程：根据中石化“十二五”期建成30万吨级进口原油接卸码头的计划，徐圩港区航道2015年前后达到30万吨级，以便与原油接卸码头及原油管道工程和原油商业储备库项目同步建成投产。

4 结语

1）连云港港30万吨级航道工程是江苏沿海开发的“牛鼻子”项目，其中连云港区航道对于提升连云港的港口能级、打造区域性中心港口，为中西部经济发展服务至关重要；徐圩港区航道是徐圩港区、徐圩临港产业的依托和前提，对于开发建设徐圩港区、徐圩临港产业以实现苏北振兴、带动江苏沿海地区发展至关重要。本工程为连云港港新一轮发展的重要前提，意义重大。

2）连云港港30万吨级航道建设规模大，技术难度高，尤其是徐圩航道为新辟航道，位于南翼海区，自然条件较连云港区存在差异。通过组织开展可行性研究、现场观测、室内试验及专题研究工作，基本解决了业界关注的连云港港海床性质及岸滩稳定性、泥沙条件、航道回淤、航道选线、航行安全性等关键技术问题，建设方案妥善处理了航道总体布局、平面布置、港航衔接、疏浚和围堤工程方案。研究表明，连云港港30万吨级航道工程在技术上是可行的，在经济上是合理的，社会效益显著。其可行性研究成果及经验可供连云港港航道后续工程和国内外其他淤泥质浅滩深水航道建设借鉴。

[1] 连云港港口总体规划（批复稿）[R].连云港：连云港市人民政府，2008.

[2] 连云港港徐圩港区总体规划（报批稿）[R].连云港：连云港市人民政府，2010.

[3] 中交上海航道勘察设计研究院有限公司.连云港港30万吨级航道工程预可行性研究报告及专题研究报告[R].上海：中交上海航道勘察设计研究院有限公司，2008.

[4] 中交上海航道勘察设计研究院有限公司.连云港港30万吨级航道一期工程工程可行性研究报告专题研究报告[R].上海：中交上海航道勘察设计研究院有限公司，2009.