汕头港广澳港区防波堤布局方案研究

周惊慧（中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广东 广州 510230）



汕头港广澳港区防波堤布局方案研究

周惊慧
（中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广东 广州 510230）

防波堤的建设主要为改善港区泊稳环境，为港区泊位作业提供掩护条件。本文在充分考虑汕头广澳港区现状、规划及自然条件等基础上，根据港区近远期发展需要，研究防波堤布局方案，并结合波浪数学模型试验，验证优化防波堤布局形态，同时就起步工程建设方案进行研究。

广澳港区；防波堤；布局方案；波浪模型试验

引　言

汕头港航道一期工程已建设完成，航道方位角0°～180°，乘潮通航5万t级集装箱船。根据港区规划，在濠江口东侧规划建设东、西两条深水防波堤（即本文研究范围），环抱形成港池。本文在充分考虑汕头广澳港区现状、规划及自然条件等基础上，根据港区近远期发展需要，结合波浪数学模型试验，研究防波堤布局方案。

1　建设条件

该区水域开敞，波浪较大，波浪条件是影响防波堤设计和工程造价的最重要因素。工程区域波浪具有如下特征［4］：

1）工程区域的波浪主要集中在ENE～SSW；

2）常、强浪向为E～S向，出现的波浪频率占总频率的80.8%，其中，ESE方向占25.5%；

3）次常、强浪向出现在SSW、ENE向，出现的波浪频率占总频率的15%左右；

4）常见的波浪Hmax为1.0～2.9m，该波级的波浪频率占73.4%，其中E～S 5个方位占60.8%。

1.1平面布局方案

本工程南临广阔南海，附近海域水深、浪大，防波堤的布置应能对工程区域的波浪形成有效的掩护，减少入射波对港内作业条件的影响，因此，防波堤口门的朝向应尽量避开常、强浪向（ENE～SSW），防波堤口门的宽度应尽量缩小。

图1　拟建防波堤与港区现有工程关系

在防波堤的布置上综合考虑以下几点：1）充分考虑港区现状条件；2）与港区总体布局规划的符合性；3）在对满足使用要求的前提下尽量节省工程投资。

1.2口门朝向

影响本工程常、强浪向为ENE～SSW向波浪。为此，防波堤口门考虑了两个方案：南向口门方案防波堤口门方向朝正南向；西南向口门方案，在南向口门方案的基础上将防波堤口门西移，并朝西南向布置。

两个方案比较，南向口门方案对SE～SSW向浪的掩护效果相对西南向口门方案差，但现有航道等设施可不用改线；西南向口门方案较南向口门方案对E～S向波浪均能形成良好的掩护效果，但现有航道须进行改线。两个方案均能满足要求，结合港区规划及现状条件，防波堤口门近期考虑朝正南向布置。两个方案S向2年一遇港内波高等值线分布见图2、图3。

图2　正南口门2年一遇港内波高等值线

图3　西南口门2年一遇港内波高等值线

1.3口门布局方案优化

双环抱南口门方案虽能满足港区内建设及泊位泊稳的要求，但对SE-SSW向浪的掩护效果不尽理想，口门设置对频率较大的东南向来浪缺乏阻挡，故该方案的掩护效果存在着先天不足。因此，考虑在此方案的基础上提出可能优化措施如下：

1）通过开挖口门外水域，在口门外形成一定范围的喇叭状深水区，使外海传来的波浪在口门外的深水区得以扩散，从而减弱传入港内的波能；

2）将外东防波堤自堤头转向南延伸，可有效屏蔽ESE-SSE向的波浪；

3）进一步将西防波堤自堤头向南延伸，东、西均向南延伸加长的防波堤布置可有效屏蔽除S向浪外的任何方向的波浪见图4、图5。

图4　口门优化研究方案一

图5　口门优化研究方案二

两个方案由于口门朝向均为正南方，未能完全遮挡S向的波浪。广澳港区近期重点建设东部港区，主要包括一港池东部岸线及二港池，则防波堤的布置应强调对港区东部的掩护。另一方面，广澳港区一期主航道及配套工程的设计目前已完成，其疏浚工程已接近尾声，航道的走向为0°～180°，可直接连接广澳港区东部在建的5万t级码头，满足船舶大型化的需要。因此，近期，外东防波堤可仅建设一部分，防波堤口门朝正南布置，与规划布置方案一致，对港区东部区域形成有效的掩护，同时维持一期航道走向不变；未来随着广澳港区的建设，再将外东防波堤向西顺延，与西防波堤口门段呈交叉布置，口门朝向SW，以优化港内泊稳条件，航道走向调整后，也能满足远期港区内船舶进出港要求。为此，提出了对东防波堤轴线进行适当偏转，预留防波堤口门未来转向朝西南的布置方案，在满足近期项目开发建设的掩护需要的同时，又预留了未来通过航道轴线的调整。该方案既符合总体规划，又为港区发展留有充分的余地。

从远期港区总体布局规划看，防波堤口门朝西南向较口门朝南侧优，口门朝西南向能有效掩护E～S常、强浪向直接入射到港区内码头前沿；而口门朝南向，对高频率南向波浪的掩护效果较差，特别是一港池北侧岸线及二突堤东侧岸线，将直接受南向波浪作用，难以保障港区内部分码头的可作业天数，对水工结构及码头面高程、陆域高程都有一定影响，工程整体投资较大。

远期航道进行改线，东防波堤顺轴线延长，有效掩护东南向来浪，全面优化港区的掩护条件。优化后的防波堤布置见图6、图7。

图6　防波堤轴线布置优化方案一

图7　防波堤轴线布置优化方案二

2　波浪整体物理模型试验

为了确定经济、安全、合理的防波堤布局方案，针对近期与远期防波堤轴线布置方案，进行了波浪整体物理模型试验。港池测点布置如图8。

图8　测点编号（两个方案一致）

分别对原方案及优化方案试验观测，得到 50年一遇波浪作用下码头前沿最大设计波要素，见表1、表2。对比分析可知：远期口门朝向西南，能更有效降低码头前沿波高，提高港区泊稳作业条件，增加可作业天数，对港区形成更有效的掩护。

表1　原方案设计高水位最大波要素

表 2 优化方案设计高水位时最大波要素

图9　优化前S向2年一遇港内波高等值线

图10　优化前SSW向2年一遇港内波高等值线

图11　优化后SW向2年一遇港内波高等值线

图12　优化后SSW向2年一遇港内波高等值线

3　工程建设起步方案研究

为降低工程建设初期投资，从节省工程投资、对港区内形成有效掩护出发，对防波堤的布置进行了充分的研究论证，提出建设单侧防波堤、双侧防波堤两种思路的方案比选，论证了外东、西防波堤分期建设的可行性。为此，考虑了同时建设外东和西防波堤、只建外东防波堤、只建西防波堤等3个方案，见图13～图15。

1）外东、西防波堤均建设后，SSE～SSW向浪对港内泊稳条件有一定影响，但基本不影响港区规划岸线的开发建设，整体效益较好。

2）只建西防波堤方案未能对E～S向浪形成有效掩护，对船舶泊稳不利，尤其不利于集装箱船舶的靠泊作业，且港内设计波浪大，港内码头、护岸等水工结构建设成本增加。此外，规划三港池（已建东防波堤与规划外东防波堤之间）内的泊位均不能建设，整体效益较差。

3）只建外东防波堤方案未能对W～S向浪形成有效掩护，不利于船舶泊稳，且防波堤建成后，港区可开发岸线有限，建设条件不理想，综合效益相比最差。

图13　S向2年一遇港内波高等值线

图14　SE向2年一遇港内波高等值线

图15　S向2年一遇港内波高等值线

结果表明，由于港区处于开敞水域，从港内泊稳条件的角度分析，建设环抱型双防波堤是有必要的，因此按照东西防波堤均建设方案。

4　结 语

防波堤工程作为重要的公共基础设施，对港区整体开发建设具有重要的意义。合理的布局方案无论从改善港内泊稳环境，还是合理利用工程投资，都具有重要的意义。

考虑为港区提供理想的泊稳条件，广澳港区需要建设双防波堤，同时合理的口门朝向为西南向。这与现有港区规划存在一定的不符合性，因此在后续港区建设和规划中，需进一步加强基础资料的收集同时加强论证，进一步研究港区合理的布局方案。

［1］JTJ 211-99 海港总平面设计规范［S］.

［2］JTJ 298-98 防波堤设计与施工规范［S］.

［3］中交第二航务工程勘察设计院有限公司.汕头港广澳港区防波堤工程可行性研究报告［R］.2009，9.

［4］河海大学.汕头港广澳港区防波堤工程设计波浪及港内波高计算报告［R］.南京，2009，9.

［5］河海大学和上海河口海岸科学研究中心.汕头港广澳港区防波堤工程［R］.

［6］波浪整体物理模型试验［R］.南京，2009.

Study on Breakwater Layout of Shantou Port GuangAo Harbor

Zhou Jinghui
（CCCC-FHDI Engineering Co.Ltd.，Guangdong Guangzhou 510230，China）

The construction of breakwater mainly improves the mooring environment and shields the berth operation in harbor.Based on the status，planning and natural conditions of Shantou port GuangAo harbor，to meet the requirements for short and long term port development，the breakwater layout is studied，which is combined with a wave mathematical model test to verify and optimize the breakwater layout.Meanwhile，the construction option for the starting project is taken into consideration.

GuangAo harbor； breakwater； layout scheme； wave model test

U651+.3

A

1004-9592（2016）04-0015-05

10.16403/j.cnki.ggjs20160404

2016-03-15

周惊慧（1982-），男，高级工程师，主要从事港口工程设计与咨询工作。