古雷二期航道冲淤变化趋势分析

2017-04-24王钬源

福建交通科技 2017年2期

关键词：浅滩水道东山

■王钬源

（厦门港航道管理站漳州分站，漳州 363000）

古雷二期航道冲淤变化趋势分析

■王钬源

（厦门港航道管理站漳州分站，漳州 363000）

根据古雷航道二期工程交工3年以来的定期维护测量水深资料，结合东山湾水文泥沙环境、海床性质与岸滩稳定性，分析古雷航道冲淤变化情况。研究成果不仅为古雷航道安全畅通提供了重要的支持和保障，也为古雷航道疏浚维护计划、后续研究打下坚实的基础,对同类沿海航道研究提供了借鉴作用。

古雷航道冲淤变化计算分析

1 工程概况

厦门港古雷港区位于福建省漳浦县东山湾古雷半岛西侧。古雷港经济开发区是福建省的两个石化产业基地之一，正在建设和发展超千亿元产值产业集群（基地），是漳州发展新的重要经济增长极。为适应古雷港码头泊位生产需求以及通航船舶大型化趋势，古雷航道发展快速，2009年古雷10万吨级航道建成通航，航道仅进行少量疏浚工程与航标抛设，航道全程基本为天然状态；2013年3月二期工程15万吨级乘潮单线航道建成通航；目前三期工程也即将开建。古雷航道二期工程范围为：从古雷10万吨级航道起点A点起至规划港区南9#泊位附近E点，航道全长约12.84km，其中A点至D点建设长约9.53km的15万吨级乘潮单向航道（同时满足10万吨级油船全潮双向通航，以及15万吨级油船和5万吨级散货船交汇通航），D点至E点建设5万吨级单向航道（长约3.31km）。

2 自然条件分析

2.1 海流及潮汐动力环境

据东山观测站1995～2005年潮位观测资料统计，本海域潮汐属于不规则半日潮，潮汐形态数为0.51，属不正规半日潮性质。潮流运动形式呈现明显的往复流性质。东山湾的动力系数为7.66，属于潮控型海湾。

东山湾湾口被塔屿分为东、西两个水道：涨潮时，东山湾外的海水由东、西水道进入湾内。东水道水流受大坪屿等岛屿影响，流向为西北，西水道的水流受陆地边界限制，进入湾口的水流流向基本上为北向，在对面屿外侧两水流汇合后，方向呈西北。涨潮流主要通过对面屿以外的深水区沿西北方向进入湾顶；只有小股水流从对面屿内侧的浅滩上行至湾顶。

2.2 波浪

东山湾内水域紧靠古雷半岛，东、北、西三面有陆域环抱，波浪掩护条件较好。工程海域主要是受S—SW—NW向的波浪影响，特别是S（SSW）、SSE向面临东山湾湾口，受外海波浪的影响最大，其次是受到NW向小风区风浪影响。

2.3 含沙量及泥沙运动分析

东山湾水深较大，海岸比较稳定，泥沙来源不多，淤积物质主要是悬移质的淤泥。东山湾海水含泥量极低，港区处于湾口流速较大水域，有岛屿的掩护。岛屿与港区之间有强潮流通过，泥沙更不易沉积。据相关水文测验资料统计结果：东山湾内实测含沙量的最高值，涨潮流时为0.2876kg/m3，落潮流时为0.5318kg/m3。实测含沙量最低值，涨潮流时为0.066kg/m3，落潮流时为0.044kg/m3。平均含沙量一般在0.0204～0.047kg/m3之间。含沙量变化一般呈现秋季大于春季、湾顶大于湾口、大潮大于小潮、涨潮大于落潮的特点。

2.4 地形、地貌及滩槽格局总体分布

东山湾沿岸主要为低山丘陵、台地间海积平原地貌、外湾及湾口段为沙滩，湾顶为淤泥质浅滩。东山湾东面是古雷半岛，主要由海积和风积平原组成；北面、西面是花岗岩组成的低山缓丘间红土台地，并有漳江注入；南面为东山岛，由花岗岩和变质岩组成的缓丘，红土台地间海积平原，是较好的基岩海湾海岸。东山湾地理位置独特。除南部狭窄的湾口与外海沟通外，其四周几乎被陆地所包围。湾口狭小，湾内水域宽阔，水深条件好。-20m等深线距岸约250m，-15m等深线距岸160m，-10m等深线距岸约100m。湾的西南部，原有宽约620m的八尺门海峡与诏安湾相通，1955年建筑了海堤，堵死了海峡的通道，成为一个南与台湾海峡南口海域相通的口小腹大的海湾。东山湾口门海域从东山岛铜陵矶头至古雷头宽约5km，受口门中部塔屿的阻挡分为东、西两条水道伸入湾内。西水道口门宽约1km，20m深槽长约3.3km，呈近南北向伸入湾内；东水道口门宽约2.2km，受虎屿岛的阻挡又分为两条汊道伸入湾内，虎屿岛西汊道宽约1.3km，20m深槽长约4km，受岛屿制约呈西北—东南向展布；虎屿岛东汊道为东水道主汊道，20m深槽从口外海域呈南北走向，从湾口伸入湾内约5km，本水道是进出湾内主通道，也是古雷航道所处位置。湾内地势由北向南倾斜，湾口东、西两条水道附近6条5m槽沟散开呈辐射状、往北伸入湾内，受岸边浅滩的阻挡，大部分槽沟仅伸到近湾中部，仅一条5m槽沟北伸至近漳江口。汊道之间为潮流沙脊。潮流在向湾内运移过程中，受到漳江和杜浔溪等水流的阻挡，在湾中堆积成水深小于5m的潮流沙脊。在大霜岛以北和以东海域，分布着范围较广的水下浅滩。水深为0～10m之间，是潮间浅滩水下的延伸。这里海底地形平缓，坡度小于1°。同时还有礁石、岛屿及浅滩出现。

3 古雷航道冲淤变化分析

3.1 东山湾海床演变总体分析

（1）东山湾海岸线变化分析

根据收集到的东山湾历史海图资料分析围填海造成的海岸线变化，海图资料包括1955年版、1975版、1987版、2001年版和2005年版的海图。这些海图分别代表上世纪50年代、70年代、80年代以及本世纪初东山湾的海岸线分布。比较上述四个年代的海岸线，可以把1955年东山湾的海图岸线看作是本底线，那时没有大的围填海活动，代表东山湾的天然海岸线或初始状态，经过40多年的开发利用，东山湾东北部沿岸的岸线发生巨大的变化。对于海岸线具体位置，1955年的位于内侧，2001年的在外侧，由岸向海里移动明显。海岸线的形状发生变化，1955年的岸线曲折，天然型成分较多；而2001年的岸线为人工岸线较多，平直梯形状，许多地方为虾池“堤坝”或盐田“堤坝”。相对于1955年的海图而言，2001年的海岸线向海外移了许多，东山湾的围填海活动，主要集中在东山湾的东北部沿岸。近10年来，古雷港口工业发展较快，填海建设活动都是按“先围堰后填砂石”程序进行，符合环保规定，对海域水深影响较小。本工程区大部分为近岸侧浅滩，水流动力弱、含沙量低，水下地形稳定，适宜进行围海造地。工程区岸滩为围头湾海域泥沙主要来源之一，围填后可以较好地改善本海域的泥沙环境，减少泥沙淤积。

（2）东山湾水深条件变化分析

东山湾水下浅滩地形平缓，坡度小于10‰。据1969年、1975年海图对比分析，1969～1975年底，东山湾东北部0m等深线向南扩张500～1000m，2m等深线较为稳定；湾顶中水道西侧。0m线向东扩涨400m左右；东山湾西南部 0m等深线较稳定。2m线却向东南扩涨 1000～ 1500m；东山东南部2m线却向东后退300～500m；石矾塔浅滩不断向西北和东南两端延伸，使中水道逐渐偏东，水道西北端5m等深线向东南后退2～3km。由上述可见，湾顶潮间带的淤积比较迅速，而潮下带却非常缓慢。

据海图对比分析，1969～2003年东山湾沿岸等深线变化不大，平面位置基本稳定，略有变化。东山湾10m等深线向岸逼近1km左右。古雷头附近10m深槽由扁平变瘦、变长，面积由7.59km2减少至4.00km2；象屿、狮屿附近10m深槽面积由5.84km2减少至1.09km2；20m等深线亦有贴近岸的趋势，略有北偏态势，在苏尖湾处突变，向岸伸出9.3km左右，苏尖浅滩面积缩减；30m等深线平面位置及形状变化较大，兄弟屿附近30m等深线逐渐相连，30m深槽有增深和增宽的迹象。总体来说，水域内的等深线变化不大，苏尖浅滩附近略有淤积，古雷头附近以冲刷为主，港区岸线和深槽均较稳定，港区位置水深条件良好。

3.2 航道冲淤计算分析

大环境上，东山湾波浪潮流动力强劲，水清沙少，多年来滩槽格局基本不变，海床稳定性较好。

古雷航道二期交工后进行了多次全程水深测量，根据水深测图资料，采用CASS7.1软件计算，计算方法为方格网法，范围为航道边线以内（边坡以外方量不计）。计算时全部假定施工水深为-30m。分别计算出不同年份图纸所对应的每个航段的挖方量。计算结果见表1。

表1 古雷航道二期工程冲淤计算分析

经分析，A（起点）-D航段冲刷量为356304m3，平均冲刷0.09m，经实地调查，3年来此航段无施工挖泥作业，属于冲刷。D-D1′航段冲刷量为 62353m3，平均冲刷0.13m，经实地调查，3年来此航段无施工挖泥作业，属于冲刷。D1′-E （终点）航段变化较为明显，冲刷量为200690m3，平均冲刷0.62m，经实地调查，主因是南8-9#泊位调头区挖泥影响。根据冲淤计算分析，古雷航道二期工程交工后航道全程以弱冲刷为主，除局部航段人工开挖等因素外，航道所在海床总体稳定。

3.3 航道断面对比分析

（1）湾外航道纵断面对比分析。

湾外航道所处苏尖浅滩位于东山湾口门20～30m等深线之间。是处于东山湾和苏尖湾2个海湾前沿顺岸方向的浅滩。其形成与其他海湾浅滩一样，都是由于海湾地形与沿岸水流、泥沙运动相互影响的结果。多年测图资料表明，苏尖浅滩一直处于稳定少变状态，其滩头、滩尾的位置基本保持不变。对比2007年7月（建设前）、2013年3月（交工时）、2016年4月航道测图，湾口浅滩和苏尖湾浅滩航段保持基本稳定，水深变化很小，略显冲刷（详见图1）。又2016年4月航道测图显示，湾外航道A点2#标附近沙线浅滩为冲刷，水深明显变深。

图1 湾外航道纵断面对比分析图

（2）湾内航道横断面对比分析。

对比分析2013年3月与2016年4月二期航道扫海图断面（见图2），2016年4月断面线大部分（70%～80%）在2013年3月断面线下方，2016年4月测图的断面面积明显大于2013年3月测图的断面面积，总体呈冲刷趋势。由于二期航道炸礁超炸（疏浚设计底高程-16.9m，炸礁设计底高程-23.0m）开挖深度落差最大超过6m，在潮流和波浪作用下，航道开挖初期，航道两侧床面出现了一定程度的冲淤调整，冲刷下来的泥沙造成航道局部短期淤积量增加。总体上看，断面平面分布以局部炸礁区回淤，疏浚区呈略微冲刷状态为特征；断面形态以主槽冲刷明显，边坡上冲下淤为特征。