坎门渔港避风锚地防波堤平面布置研究

邵燕华，赵 勇

（浙江省水利水电勘测设计院，浙江 杭州 310002）

1 工程概况

坎门中心渔港位于玉环市坎门街道，地处浙江东南沿海台州市最南端，是浙南的一个重要渔业基地。渔港地理位置得天独厚，发展前景广阔，自然条件优越，历史上已形成渔业集散地和渔船避风港。坎门渔港二期防波堤由东堤和西堤构成，总长1 560 m，其中东堤长630 m，西堤长930 m，口门宽286 m，形成5.3 km2的港域面积，能容纳3 000余艘渔船进港避风。图1为坎门渔港地理位置图。

坎门二期防波堤的建设虽然极大地削减外海波浪对港区的影响，为台风期渔港避风提供有效的保护。但由于二期防波堤口门朝向东南方，东南向的混合浪可以长驱直入，因此，港区东侧及口门附近避风条件极差，而港池西侧避风条件相对较为理想，是目前港内避风的主要区域。由于口门朝向东南方，东南向混合浪可直接经绕射进入港池，如遇极端天气，港内渔船有效避风水域明显不足，15级台风正面袭击时渔港港区可以使用的有效避风面积（Hs≤1.00 m）仅为52.57 m2（除港区用地规划）。图2为15级台风正面袭击港池有效波高等值线分布图[1]。

图1 工程地理位置图

图2 港池有效波高等值线分布图

2 基础资料

2.1 潮 位

经统计分析，工程区设计高水位2.97 m（1985国家高程基准，下同），设计低水位-2.75 m，极端高水位5.34 m，极端低水位-3.67 m，多年平均高潮位2.14 m，平均潮位0.12 m。

2.2 波 浪

工程区外侧有内黄门山、黄门山和南排山岛屿的掩护，受外海波浪影响，主要为风浪和涌浪组成的混合浪[2]。“十三五”期间，对渔船避风锚地建设提出渔船就近避15级强台风的目标[3]，因此采用15级台风正面袭击状况作为输入条件，利用波浪折射绕射变形联合数学模型及其相应的计算机程序，进行二期防波堤口门处的波浪场计算[4]，结果见表1。对于本避风锚地而言，最不利的波向是ESE向。

表1 二期防波堤口门处整体模型试验波要素一览表

2.3 设计代表船型

根据统计资料，玉环市在册海洋渔业船舶总计505艘。此外，台湾、福建、江苏及本省其他地区的部分渔船（180艘左右）也会到坎门中心渔港避风。为了满足玉环市及其他省份、地区部分渔船就近避强台风的需求，坎门中心渔港避风渔船数量宜控制在700艘左右。

结合当地实际情况，本次设计选取VQY811型渔船（400HP）和HG818型渔船（200HP）作为避风锚地设计的代表船型。

3 避风面积测算及泊稳标准

3.1 有效避风面积测算[1]

避风区泊船方式采用单船占用面积小，利用率较高的多船并排顶风单锚系泊方式。考虑渔汛季节、作业习惯等因素的影响，锚地内仍需供渔船出入的航道，同时考虑今后渔船吨位加大的趋势，初步确定所需避风区水域面78万m2。

3.2 泊稳标准[6 - 7]

根据农业部相关规定，浙江省避风锚地建设相关规划，并参照其他省份的泊稳标准，本次初定泊稳标准为:在15级台风作用、设计高水位情况下港内H13%≤1.00 m的水域范围。

4 防波堤平面布置研究

4.1 总体布置方案研究

根据所处区域的波浪、潮流、泥沙和地质地貌和港区的功能定位、施工条件等多方面技术、经济及渔船航线习惯等因素，拟定多方案防波堤总体布置形态[8-9]，满足渔船避风要求（见表3）。

表3 防波堤总体布置方案表

图5 堤线平面布置方案1

图6 堤线平面布置方案2

图7 堤线平面布置方案3

图8 堤线平面布置方案4

图9 堤线平面布置方案5

图10 堤线平面布置方案6

4.2 模型试验

为了更好地验证和优化防波堤平面布置对港区和航道的掩护效果，河海大学对防波堤平面布置进行整体波浪模型试验[10]。

4.2.1 模型布置和比尺

整体防浪掩护模型试验的尺寸为多向不规则港池（30.00 m×40.00 m×1.00 m，造波机长为24.00 m），采用正态模型，按照Froude数相似律设计（见图11）。

图11 试验模型布置图

cm，水平长度20.0 ～ 22.0 cm，模拟的波高（H1%）在7.0 ～ 8.4 cm，模型的谱峰周期在1.760 ～ 1.850 s。

4.2.3 试验工况

波要素采用50 a一遇的ESE向设计波要素，且与设计高水位相组合进行试验。试验中采用不规则波波况。

4.2.4 试验仪器和方法

港内波高应用背景水利水电科学研究院研制的DJ1800型数据采集系统和多个电容式浪高仪布置35个测点（见图12），采样间隔为0.013 s，采集时长为120.000 s，每组试验重复3次。

图12 试验模型波高测点布置图

4.2.2 模型制作

根据挡浪板透空堤断面结构设计，与透空堤相接的实体斜坡堤采用同比尺换算的块石模拟。控制模型水深11.0 ～ 14.0

图13 有效波高HS等值线分布图（方案1）

4.2.5 波浪情况

各方案有效波高等值线分布见图13～18；各个工况避风锚地有效避风面积见表4。

图14 有效波高HS等值线分布图（方案2）

图15 有效波高HS等值线分布图（方案3）

图16 有效波高HS等值线分布图（方案4）

图17 有效波高HS等值线分布图（方案5）

图18 有效波高HS等值线分布图（方案6）

表4 各个工况避风锚地有效避风面积表

4.2.6 投资效益

各个工况工程投资效益见表5。

表5 各个方案工程投资效益表

5 结 论

防波堤的平面布置与所处区域的波浪、潮流、泥沙、地质地貌和港区的功能定位、施工条件等多方面技术因素、经济因素相关。由于本工程为港中港建堤，主要从波浪和经济2个因素进行多方案比选，并结合模型试验等研究最终确定方案。

（1）根据6种防波堤总体形态，采用单透空堤、双突堤（实体堤与透空堤相结合），双突堤的防浪掩护效果高于单突堤，实体堤防浪效果优于透空堤。防波堤最终确定为双突堤。

（2）结合双突堤，采用实体堤和透空堤结构分段布置，研究3种口门布置方案，口门为100 m的平面布置方案为最佳口门布置方案。

（3）结合工程地质条件、施工条件、工程造价等因素，分析工程效益，方案2、方案3级方案5效益较好。

（4）确定方案3为最终推荐防波堤平面布置方案。