东营港广利港区航道整治方案

邳青岭，魏美芳，隋敬维

（1.中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津300222；2.东营经济技术开发区管委会，山东东营257091）

东营港广利港区航道整治方案

邳青岭1，魏美芳1，隋敬维2

（1.中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津300222；2.东营经济技术开发区管委会，山东东营257091）

在已有粉沙质海岸建港理论及经验的基础上，分析了东营港广利港区建港条件，并以模型试验为指导研究了广利港区航道整治方案，可为类似工程提供设计参考。

粉沙；航道整治；模型试验

粉沙质海岸是介于淤泥质海岸和沙质海岸之间的一种特殊海岸。基本水力特性是：起动流速小、沉降速度大、沉积密实快，在波浪、潮流作用下，泥沙活跃，易悬易沉，大浪作用下在临底床面上会产生浓度很高的含沙水体层[1]。在粉沙质海岸建港，首先要解决港口、港池和航道的淤积问题[2]。目前，黄骅港、京唐港、潍坊港、滨州港等一向被视为建港“禁区”的港口相继开发建设，为港工界在粉沙质海岸建港方面积累了一定的实践经验。

2014年7月，《东营港广利港区总体规划》获得正式批复，使广利港区的开发建设进入了快车道。但港区开发建设必将面临港池及航道淤积的威胁。本文从广利港区自然条件入手，着重分析工程海域处的泥沙运动规律，结合模型试验结果对航道整治的平面布置方案作出比选，从而论证方案的合理性。

1　工程概况

东营港广利港区位于莱州湾的西部、广利河河口处，距东营市市中心20 km，与天津、秦皇岛、大连隔海相望，东与胶东半岛紧贴相连，西与滨州地区接壤，南与淄博、潍坊两市相毗邻，处在胶东半岛和辽东半岛的环抱之中。港区地理位置如图1所示。

图1　广利港区地理位置图Fig.1 Geographical location of GuangliPortarea

2　自然条件

2.1海岸类型

工程所在海区基本由陆上三角洲平原和水下三角洲平原构成。根据JTS 145—2015《港口与航道水文规范》[3]相关规定，沉积物中值粒径介于0.03～0.10mm之间，属粉沙质海岸。广利河口附近海域沉积物主要以粉沙、粉沙质沙、沙质粉沙、黏土质粉沙为主，沉积物中值粒径在0.004～0.079 mm之间。综上，广利港区所处海域应属典型粉沙质海岸。

2.2水位

根据羊口站1953—1990年实测潮位资料、潍坊港码头南侧1990—1991年1 a的实测潮位资料，并参照周边距离工程区较近地区的推算结果进行综合分析，广利港区属不规则半日潮海区，其（HK1+HO1）/HM2=1.15。潮位特征值及设计水位（从当地理论最低潮面起算）为：平均高潮位1.91m；平均海面1.07 m；设计高水位2.59 m；设计低水位-0.07 m；极端高水位4.77 m；极端低水位-0.85m。

2.3风

根据羊口盐场气象站1980—1989年及1994—2006年资料进行分析，该区常风向为SSE向，次常风向为SE、S向，强风向为NE向。详见风玫瑰图（图2）。

图2　广利港区风玫瑰图Fig.2 Rose diagram ofw inds in GuangliPor tarea

2.4海区含沙量

正常天气下，根据2008年10月全潮实测含沙量资料分析，平均含沙量约0.01～0.10 kg/m3，最大含沙量可达0.393 kg/m3。其海区含沙量特点为近岸区含沙量高，远岸区含沙量低。在近岸规律性比较强，一般是大潮含沙量＞中潮＞小潮，拦门沙附近和外海由于泥沙活动性强，规律不太明显；落潮含沙量基本上都是大于涨潮。

2009年4月14—15日大风天气下，广利港区水域-4 m水深处近底含沙量垂线分布如表1所示。

表1　大风天实测含沙量Tab le1 Sand contentmeasured in galewind days

2.5波浪

根据2008年12月—2010年1月莱州湾-10m等深线处的观测资料，本海区常浪向为NE向，次常浪向为NNE向；强浪向为NE向。详见波高玫瑰图（图3）。

图3　广利港区波高玫瑰图Fig.3 Rose diagram ofwaveheight in GuangliPortarea

3　航道整治方案

粉沙质海岸建港必须将整治与疏浚相结合，关键是解决口门以外航道的淤积问题。根据已有的类似建港经验，粉沙质海岸航道整治工程采用双堤环抱布置形式时，口门应布置在强泥沙活动带以外。据粉沙质海岸泥沙运动特点，浅水区防波挡沙堤一般采用出水堤；混移质对航道淤积影响较大时，可采用潜堤减淤，以进一步降低工程造价[4]。

3.1航道等级

在航道主尺度计算过程中，除年平均淤积强度外，大风天气引起的航道骤淤需要引起足够的重视。粉沙质海岸航道泥沙骤淤的防治标准可取10 a一遇重现期[2]。

根据吞吐量及船型预测，广利港区规划近期航道等级为5 000吨级单线航道，航道通航宽度100m，航道设计底高程-8.5 m，满足5 000吨级船舶单向乘潮进港要求，可满足3 000吨级船舶全天候进港要求，10 a一遇大风骤淤条件下可满足3 000吨级船舶乘潮进港要求。

3.2口门位置及宽度

由10 a一遇大风过程（9711号台风）的波浪场计算结果可知，最大有效波高自-5 m水深起开始破碎。为避免波浪掀沙对港池及航道造成严重影响，将口门布置在-5 m水深之外，并分别对口门位于-5 m、-6 m、-7 m以及口门宽度为600 m、800m的方案进行了数值模拟，得出结论如下：

1）口门越靠近外海，口门及航道横流越大。在10 a一遇大风作用下，口门位于-5.0 m天然水深时航道总淤积量较位于-6.0 m天然水深时多33.2万m3，口门位于-7.0 m天然水深时航道总淤积量较-6.0m时少55.5万m3。

2）口门位于-6.0m天然水深处，其宽度分别为800m和600m时，仅口门附近流场略有不同，口门附近最大横流相差不超过0.05 m/s。在10 a一遇大风作用下，口门宽度为600 m时航道淤积总量比800m时少5.4万m3。

综合考虑防沙减淤效果及工程造价，最终选择口门位于-6.0m水深处，口门宽度800m。

3.3防波堤高程

通过断面物理模型试验，以越沙率25%为标准，确定防御10 a一遇大风骤淤的防波挡沙堤高度如表2。

表2　模型试验得出堤顶高程建议值Table2 Recommended elevation ofbreakwater creston thebasisofmodel testing

同时考虑港内泊位条件，北侧防波挡沙堤近岸段（水深-1.0～-1.5 m）需对港池进行强浪向掩护，堤顶高程最终确定为5.0 m，并设置挡浪墙；-1.5～-5.0m防波挡沙堤近期以防沙为主，堤顶高程取为2.0 m；-5.0 m水深后采用折线潜堤布置，为减小口门流速，参考国内已有建港经验，堤顶高程由2.0m逐步过渡到-1.0m。

工程区南向浪较小，南防波挡沙堤功能主要以防沙为主，前5 km（水深1.4～-0.4m）堤顶高程取为4.0m；-0.4～-5.0m水深处堤顶高程取为2.0 m；-5.0 m水深后采用折线潜堤布置，堤顶高程由2.0 m逐步过渡到-1.0 m。防波挡沙堤布置方案参见图4。

3.4轴线方位

以5 000吨级单线航道为基础，分别按轴线方位261。—81。、251。—71。、241。—61。布置三个航道整治方案，并通过建立数学模型试验，对工程海域的大潮流场和10 a一遇大风作用下三方案的航道淤积进行对比分析，成果如表3。

图4　防波挡沙堤布置示意图Fig.4 Schematic layou tofbreakw ater/sedim ent bar rier

表3　航道轴线方位比选表Table 3 Com parison of channelaxisbearing

经分析，总平面布置方案二的口门横流、航道淤积总量均优于总平面布置方案三。而总平面布置方案一虽然在淤积总量上优于总平面布置方案二，但存在远期发展高等级航道受限等缺点。综合考虑自然条件、远期发展、工程投资等因素，最终选取航道轴线方位为251。—71。为推荐方案。

4　结语

通过对广利港区防波挡沙堤及航道布置方案进行数学模型及物理模型试验研究，并以国内已有粉沙质海岸建港理论为基础，最终确定广利港区航道整治方案如下：

1）防波挡沙堤采用双堤环抱、折线形布置，-5.0 m以浅为直线布置、为出水堤，折线段为潜堤。口门位于-6.0 m水深处，宽度800m；

2）航道等级选取为5 000吨级单线通航，设计底高程-8.5 m，通航宽度100 m，轴线方位为251。—71。。

[1]曹祖德，杨华，侯志强.粉沙质海岸的泥沙运动和外航道淤积[J].水道港口，2008，29（4）：247-253. CAO Zu-de,YANGHua,HOU Zhi-qiang.Sandmovementof siltsandy beach and the outer navigation siltation[J].JournalofWaterway and Harbor,2008,29(4):247-253.

[2]季则舟，侯志强.粉沙质海岸港口航道骤淤防治标准研究[J].港工技术，2010，47（1）：11-13. JIZe-zhou,HOUZhi-qiang.Study on standardsofprevention and regulation of sudden siltation in port navigation channel on silty coast[J].JournalofWaterway and Harbor,2010，47(1):11-13.

[3]JTS145—2015，港口与航道水文规范[S]. JTS145—2015,Codeofhydrology forharborand waterway[S].

[4]罗刚，杨希宏.粉沙质海岸港口口门位置的选择[J].中国港湾建设，2003（3）：10-13. LUO Gang,YANG Xi-hong.Site selection for entrance of ports located on silty sandy coasts[J].China Harbour Engineering,2003 (3):10-13.

Channel regulation in Guangli Port area of Dongying Port

PIQing-ling1,WEIMei-fang1,SUIJing-wei2
（1.CCCCFirstHarbor Consultants Co.,Ltd.,Tianjin 300222,China;2.Administrative Committeeof Dongying Economicand TechnologicalDevelopmentZone,Dongying,Shandong257091,China）

Based on the theory and experience of port construction in silt-sand coasts,the conditions to build Guangli Port area in Dongying Portwas analyzed and the proposals for channel regulation in Guangli Port area were studied in the light of model tests,whichmay be used as reference for the design ofsimilar projects.

silt-sandy;channel regulation;model test

U617

A

2095-7874（2016）06-0048-04

10.7640/zggw js201606012

2016-03-03

邳青岭（1984—），男，天津市人，硕士，工程师，港口工程专业。E-mail：piqingling@fdine.net