莆田港东吴港区罗屿作业区9号、10号泊位工程平面布置方案研究

■杨 金

(福建省罗屿港口开发有限公司，莆田 351153)

莆田港东吴港区罗屿作业区9号、10号泊位工程平面布置方案研究

■杨 金1,2

(福建省罗屿港口开发有限公司，莆田 351153)

作为福建省“两集两散两液”港口布局中“一散”的核心作业区，罗屿作业区9-10#泊位工程拟建设1个30万吨级及1个10万吨级铁矿石散货泊位及相应的配套设施，在工程规划设计过程中，码头平面优化布置是难点和关键。论文针对罗屿作业区9-10#泊位实际特点和铁矿石散货运输装卸特点，对码头平面布置的主要影响因素进行分析，探讨码头岸线布置方案、水域布置方案以及陆域布置各种方案的主要特点和不足，研究成果可供其他类似工程规划设计参考。

莆田港 作业区 影响因素 平面布置 方案研究

莆田港是中国东南沿海和海峡西岸港口群的重要组成部分，港区位于福建省沿海中部湄洲湾内，东临台湾海峡(图 1)，辖湄洲湾(北岸)、平海湾、兴化湾三大港湾，全港包括秀屿港区、东吴港区、三江口港区以及枫亭作业区、湄洲岛作业区，是福建沿海地区重要港口。其主体港区-秀屿港区位于北纬 25°12'，东经 118°59'，水路东距台中港、基隆港、高雄港分别为88、178、194海里，北距上海港510海里，南距香港397海里。

图1 工程地理位置图

东吴港区包括东吴、罗屿两个作业区及湄州、文甲两港点。罗屿作业区北起罗屿北侧，南至白屿南端，东与塔林隔水相望，西侧紧临湄洲湾主航道，地理坐标约为东经119°00′09″～119°01′55″，北纬 25°09′37″～25°11′54″。 罗屿岛面积0.86km2，环岛屿天然岸线长度4.4km，西侧主槽水深15～25m，具有良好的建设大型深水泊位岸线资源。

本工程位于罗屿岛西北侧岸线，两端分别与8号泊位和11号泊位相邻。东西两侧分别为电厂煤炭过驳专用航道和湄州湾主航道。该作业区紧临湄洲湾公用主航道，岸线顺直，水深达25m左右，掩护条件优越，港池水域开阔，水域可挖性良好，港池开挖量及疏浚量较少，岸段覆盖层薄，基岩面埋藏浅，地质条件好，适合采用重力式沉箱结构。

本文以罗屿作业区9-10号泊位工程平面布置方案研究为例，分析码头平面布置的影响因素，探讨9号、10号泊位高效、安全、环保的平面布置方案，并深入总结码头平面布置的特点和不足，以期为类似工程平面布置提供参考。

1 工程概况

罗屿作业区北起罗屿北侧，南至白屿南端，东与塔林隔水相望，西侧紧临湄洲湾主航道 (图2)。罗屿岛面积0.86km2，环岛屿天然岸线长度4.4km，西侧主槽水深15～25m，具有良好的建设大型深水泊位岸线资源。9号、10号泊位工程位于罗屿岛的西北侧。目前，东吴港区罗屿作业区所有港口岸线均处于自然状态，待大力开发。

图2 工程区域位置图

2 影响因素分析

码头平面布局需依据码头所在海域的工程地质和水深条件，结合港区总体规划的定位和功能需求综合确定。

2.1 自然条件

(1)波浪

湄洲湾是一个深入内陆的狭长形海湾，按照地形条件来划分，湄洲湾大竹岛至青兰山半岛一线以北为湾内，而大竹岛至青兰山半岛一线以南至剑屿的水域为湾口段。湾内以风浪为主，常浪向NE向，频率26%，实测最大波高1.4m；次常浪向ENE向，频率17%，实测最大波高1.2m。湾口外海域波浪强浪向为SE向，最大波高为6.5m，其次为NE向，最大波高为6.3m。

(2)潮流

东吴港区附近海域，涨潮主流向一般在10～25°之间，落潮主流向一般在190～200°之间。大潮期间实测涨潮最大垂线流速为 0.97～1.01m/s，流向 15～25°，落潮最大垂线流速为 0.94～1.03m/s，流向为 192～200°；小潮期间，涨潮最大垂线流速为 0.59～0.67m/s，流向 11～16°，落潮最大垂线流速为 0.50～0.65 m/s，流向为 192～199°。

(3)自然水深和泥沙淤积

湄州湾东吴港区罗屿作业区9号泊位港池自然水深在 21.00～26.00m之间，10号泊位港池自然水深为20.00m。根据规划港区附近水域2006年4月水文泥沙测验成果，工程海区含沙量平均值为0.0271kg/m3。进出湄洲湾的泥沙基本趋于相对平衡，相对于纳潮量而言，湄洲湾水域沙量很少，是少沙清水的海湾。

码头平面布置首先应充分考虑上述波浪、潮流和自然水深、泥沙淤积等自然条件，进行科学合理设计。按照《海港总平面设计规范》(JTJ 211-99)和《开敞式码头设计与施工技术规程》(JTJ 295-2000)，码头面高程设计应满足码头面不被波浪淹没的要求[3-4]。此外，码头前沿停泊水域设计底高程和码头前沿回旋水域设计泥面高程应满足相应船舶不触底的要求。10号泊位港池自然水深为20.00m，能满足停泊要求，不需疏浚挖泥。9号泊位港池自然水深在21.00～26.00m之间，尚有局部水深不能满足设计要求，需挖深1.00～2.50m左右，港池疏浚量约10.90万m3。

2.2 莆田港总体规划及相邻工程影响

9号、10号泊位工程位于莆田港东吴港区罗屿作业区，罗屿作业区规划为一个具备大宗干散货物的装卸、储运功能，服务后方临港工业及腹地产业的运输需求，并具备大宗货物中转运输功能的大型专业化商业运输港区。此前，东吴港区罗屿作业区所有港口岸线均仍处于自然状态。规划布置大中型散货泊位15个，形成岸线长4185m，总体陆域面积约4.3km2。具体布置如下：罗屿东北端沿10m等深线形成岸线1570m，布置5～15万吨级散货泊位 6个(图 3)。

罗屿西北侧向南顺流延伸形成岸线约2615m，布设5～25万吨级及以上大型干散货泊位约9个。白屿南端依潮流方向折线建设护岸，至其东侧后大致沿地形及2m等深线转向北，沿罗屿地形延伸至罗屿大桥，此段岸线长约1800m，规划为港口岸线，可布设小型散货泊位约10个。9号、10号泊位工程南侧为8号泊位用地，北侧为11号～15号泊位用地 (待建设)。鉴于码头建设的永久性特点，进行9号、10号泊位总平面布置时，需详细分析上述总体规划以及探析本工程对相邻待建设工程的可能影响。除了9、10号泊位工程，未来罗屿作业区还会新建其他泊位工程，因此道路、堆场等布置不仅要满足9、10号泊位工程的要求，更要与远期发展的目标相协调，使得罗屿工作区的港口岸线得到最大限度的利用，发挥应有的社会经济效益。

图3 莆田港东吴港区罗屿作业区规划图

3 平面布局

罗屿作业区9号、10号泊位的平面布局首先以 《莆田港总体规划》和《湄洲湾(南北岸)港区控制性详细规划》为依据，满足国家和当地政府的有关规定；合理利用岸线和土地资源，本着节省工程投资；统筹兼顾处理本工程与相邻后续工程的关系，近期建设与远期规划的协调。

3.1 码头平面布置方案

根据设计方案，罗屿9#-10#散货作业区西侧岸线为南北走向，码头前沿线方位角为7～187°；西北侧岸线紧邻西侧岸线端部，码头前沿线方位角为58～238°。码头设计考虑件杂泊位前沿线顺浪布置，码头受NE向(常、强浪向)波浪的作用最小。而散货泊位布置在西侧岸线，受件杂泊位的掩护，NE向波浪对其影响较小，可以提高泊位利用率。

(1)码头岸线布置

9号泊位为30万吨级散货泊位，水工码头结构按靠泊40万吨级散货船设计，泊位长度总长386m，码头前沿线位于自然泥面约-20.00～-26.00m处，前沿线方位角为N186.98～6.98°。10号泊位为10万吨级散货码头岸壁，泊位长度为275m，码头前沿线位于自然泥面约-20.00m处，方位角在N59.18～239.18°之间，与9号泊位前沿线呈127.80°夹角。码头面高程以应满足码头面不被波浪淹没的要求计算，考虑到罗屿作业区掩护效果良好，按照有掩护港口进行复核，终定码头面高程为9.00m(采用秀屿理论最低潮面为基准面)。码头采用卸船机装卸，皮带机水平运输，斗轮机堆取料，移动式装车机装火车，通过铁路疏运出港。

(2)水域布置

码头前沿停泊水域宽度取设计代表船型的两倍船宽，9号泊位取116m，泊位前沿设计泥面高程取-23.50m，需局部疏浚挖泥；10号泊位取86m，泊位前沿设计泥面高程-18.50m，完全利用自然水深。

回旋水域采用圆形布置，9号泊位回旋圆直径取678m，回旋水域设计泥面高程-18.30m(近期与进港航道一致，可满足本工程船舶通航要求)，完全利用自然水深，但回旋水域需占用部分航道水域；10号泊位回旋圆直径取500m，回旋水域设计泥面高程-12.00m，完全利用自然水深。水域平面布置图如图4所示。

图4 水域平面布置图

(3)陆域布置

本工程后方陆域呈不规则形状，纵深约1153.3m，宽度约386.0m。在北侧、东侧和南侧新建围堤与西侧码头和南侧罗屿岛连接形成港区陆域，新建围堤长1638.1m，形成陆域总面积约45.64万m2。根据港区生产作业的要求，后方陆域主要布置了码头前方作业地带、堆场区、铁路装车区、生产及生活辅助区。

9号泊位为专业化的大型散货卸船泊位，码头结构采用沉箱结构，码头上卸船机轨距为30m，前轨距码头前沿4m。综合考虑工艺要求、码头结构要求、车辆行使要求等因素，码头前方作业地带宽度确定为37m。10号泊位为码头岸壁，码头结构采用沉箱结构，码头上装船机轨距为20m，前轨距码头前沿3.5m。

矿石堆场布置是码头平面布置方案中的关键问题，影响整个工程的投资和码头的运行效率。因此设计过程中对两个矿石堆场布置方案进行了比选论证。二者堆场区均布置在港区中间，呈东西向布置，长966.5m，宽327m。不同之处在于，方案一：堆场内共布置4条堆取合一的斗轮机基础，5幅堆场，其中北侧2条斗轮机基础预留，2幅堆场预留。斗轮机基础长830.5m，基础间距63m；方案二：堆场内共布置2条堆料的斗轮机基础，3条取料的斗轮机基础，4幅堆场，其中北侧1条堆料的和1条取料的斗轮机基础预留，2幅堆场预留。堆料的斗轮机基础长825.5m，取料的斗轮机基础长725.5m，基础间距68.5m。

堆场布置方案的比选分析：

以上的两个堆场布置方案在技术上都具有可行性，但从工艺布置、工艺系统投资、堆场设备地基加固和基础投资、堆场容量、设备维护及管理等多方面深入比较后，发现方案一不但工艺系统设备购置费用及道堆基础投资均比方案二低，而且堆场容量比方案二多，机型统一，设备利用率高，设备维护管理也较为便利。虽然方案一堆场采用堆取合一形式设备数量及作业线少，但已满足作业线数量要求，在使用过程中只要加强管理和调度工作完全可以满足生产要求。因此，无论是从节省工程投资方面，还是码头运行效率方面，方案一毫无疑问是最优堆场布置方案。

为与罗屿跨海铁路大桥良好衔接，港区铁路装车区设于堆场区南侧，进港区时曲率半径为400m。港区铁路线与堆场区斗轮机基础平行，共设3股线，每条装车线可满足47节车厢同时装车。铁路装车采用移动式装车机，装车机轨道基础布置在铁路装车线北侧。港区公路环形布置，宽7m，与罗屿跨海公路大桥衔接。

生产区(包括堆场区和铁路装车区)设于港区中间，在生产区西端布置8座转运站、11条廊道、生产污水处理站和变电所，在生产区东端布置3座平台和1座调节池。辅建区基于为生产服务、布局合理、节约投资以及人与自然相濡相容的原则，设于港区东端，北侧为生产辅助区，布置机修车间、工具材料库、油污水处理站等，南侧为生活辅助区，布置综合楼、食堂浴室、变电所等。陆域总平面布置图如图5。

3.2 平面布置方案特点

(1)深水深用

9号泊位前沿自然水深达20.00～26.00m，前沿水域开阔，具备建设超大型散货泊位的水域条件。目前湄洲湾主航道为25万吨级，已立项的湄洲湾航道三期工程(拟建40万吨级航道)为9号泊位建设超大型散货泊位创造了航道条件。从世界散货船型发展趋势看，散货船舶大型化成为主方向，散货船舶大型化将会节约大量的运输成本。再者，本工程宜采用的重力式结构型码头一旦建成，就很难提高码头的靠泊等级。因此，为了充分利用深水岸线资源，本阶段9号泊位码头结构按靠泊40万吨级散货船设计，泊位前沿泥面设计高程取-23.50m。

(2)满足节能的要求

港区平面布置合理，为装卸工艺提供最便捷的通道及装卸机械作业用地，最大化避免了各种设备在空、重载条件下的无为行驶。工艺方案的装卸生产设计可比能源综合单耗指标均低于《港口基本建设(技术改造)工程项目设计能源综合单耗评价》中的国家一级标准指标3.6 tce/万t吞吐量，达到国内的先进水平[5-6]。

(3)近期工程与远期工程规划并行

本工程实施前，东吴港区罗屿作业区所有港口岸线均仍处于自然状态，近期工程实施的同时，远期规划亦势在必行。根据对本工程经济腹地形势分析和吞吐量预测情况，对本工程进行总体布局规划，重点实施近期工程内容，预留远期工程位置。

由于罗屿作业区总体功能规划为大型干散货作业区，另结合规划的集疏运条件和铁矿石流量流向，在近期矿石堆场北侧预留远期矿石堆场，考虑10号泊位预留发展成专业化铁矿石装船泊位的条件。同时，由于10号泊位与后续11～15号泊位相邻，而后续泊位以卸船功能为主，因此为适应发展的灵活性，设计考虑10号泊位水工结构预留采用桥式抓斗卸船机的承载要求。

图5 陆域平面布置图

(4)道路、辅建区布置效果良好

港区内部道路布置采用环状布置，满足消防要求和方便运营管理。堆场出场装车带式输送机从堆场西侧端部出场，使得带式输送机驱动装置及落料点相对集中，有利于流程的集中控制和除尘，更重要的是，为后方生产生活辅助区创造了舒适环境。

(5)布置方案不足

为满足船舶安全进出港的操作要求，9号泊位船舶回旋水域按圆形布置，直径为678m。9号泊位前沿线距航道边线约440m，因此回旋水域需占用部分航道水域，船舶回旋作业时如协调不当，会与航行在该水域的过往船舶发生碰撞等事故，还可能对码头前沿装卸机械造成损害。因此在本工程建设的同时，应同步建设水上交通管理设施和充实监管力量，建立先进、有效的安全监管设施，从而形成完善的安全保障体系[7]。根据规划岸线布置，9号泊位和10号泊位之间有一128°夹角，虽然根据《湄洲湾罗屿15万吨级散货码头工程数值模拟研究》流场分布结果分析，9号、10号泊位水流总体基本平顺，但由于处于Y型水道落潮汇流点附近，且由于128°夹角的存在，转角附近流态相对较为复杂，转折处水域可能产生局部回流，涨急和落急时段可能会对船舶的靠离泊和系泊带来不利影响[8]。因此，建议尽快进行码头水域水文泥沙测验，并针对本工程进行数学模型计算，以全面掌握工程实施前后的流场分布情况，确定合理设计流速，并为船舶安全靠、离泊及系泊作业提供可靠的基础资料。

4 结语

莆田港东吴港区罗屿作业区9号、10号泊位工程平面布置充分考虑了自然条件、莆田港总体规划的影响，将近期工程与远期工程发展有机结合。9号泊位码头结构按靠泊30万吨级散货船设计、预留远期堆场、预留10号泊位水工结构采用桥式抓斗卸船机的承载要求，最大限度利用了罗屿作业区的深水岸线资源。堆场区、铁路装车区以及辅建区布置有序，完美契合，在码头高效运转的情况下，亦能达到安全、环保和节能的效果，充分体现了可持续发展的海岸带、海洋开发战略。该泊位工程设计经验可为类似工程平面布置提供参考。

[1]交通部规划研究院.莆田港总体规划[R].北京：交通部规划研究院，2008.

[2]福建省交通规划办.湄洲湾(南北岸)港区控制性详细规划[R].福州：福建省交通规划办，2009.

[3]JTJ 211-99，海港总平面设计规范[S].

[4]JTJ 295-2000，开敞式码头设计与施工技术规程[S].

[5]中交水运行业能源利用监测中心水运工程监测站.莆田港东吴港区罗屿作业区9号、10号泊位工程节能评估报告[R].北京：中交水运行业能源利用监测中心水运工程监测站，2009.

[6]JTT 491—2003，港口基本建设(技术改造)工程项目设计能源综合单耗评价[S].

[7]上海海事大学.莆田港东吴港区罗屿作业区9#、10#泊位工程通航安全评估报告[R].上海：上海海事大学，2011.

[8]国家海洋局第三海洋研究所.湄洲湾罗屿15万吨级散货码头工程数值模拟研究[R].厦门：国家海洋局第三海洋研究所，2009.

[9]中交第三航务工程勘察设计院有限公司.莆田港东吴港区罗屿作业区9号、10号泊位工程初步设计[R].上海：中交第三航务工程勘察设计院有限公司，2011.