南万渔港防波堤及口门平面布置方案研究

2022-12-09李醒王娜王刚于德双陈丁

中国水运 2022年11期

李醒，王娜，王刚,于德双，陈丁

（中国水产科学研究院渔业工程研究所，北京 100141）

广西北海南万中心渔港位于北海半岛西南端，东、西、北三面环陆，南面是北部湾，是一个典型滩涂港湾。南万中心渔港前身为广西北海渔业基地，为国家“五·五”计划安排的项目，是我国十大渔业基地之一。2001 年，北海渔业基地被列为国家一级渔港进行建设，并在2002 年升格为国家中心渔港，为全国首批6 个试点建设的中心渔港之一[1]。此次渔港的建设，将为我国南沙海域的海洋捕捞作业提供强大的功能齐全的后方基地。

由于前期资金的投入不足，防波堤修建长度不够，口门水域波浪较大，南向波浪可以直接传到港内，造成港内部分水域的波浪较大，船舶停泊的有效掩护水域面积不足。此次渔港的建设，采用修建防波堤的方式来掩护港内水域。防波堤及口门的长度、走向等平面布置方案直接影响港内波高掩护，水流泥沙运动及航道走向等方面，关系渔港建设效果的关键。本文将重点研究这些方面。

1 研究对象概况

1.1 潮流

本地区海岸潮汐属不正规日潮为主的混合潮型。潮流类型主要为往复流，涨潮流自东南流向西北，落潮流则相反，一般落潮流速大于涨潮流速。渔港的涨落潮水流也具有往复流的性质，主流向与深槽方向一致。

1.2 风况

北海地区风向季节性变化显著，冬季盛吹北风，夏季盛行东南风，常风向为北风，次常风向为东南风，频率分别为22.19%和10.8%，强风向为东南风，最大风速为29 m/s。

1.3 波浪

作用于本地区海岸带的波浪主要是风浪，由于渔港东西北三面环陆，南面临海，所以只有SE～SW 向波浪对港区影响较大，常浪向为SE，其次为SW；强浪向分别为SE 和SW。

1.4 泥沙环境

北部湾东、西部及雷州半岛西岸10～20 m 水深范围内分布有大量的粉砂质黏土沉积物，是近岸海区海相来沙的沙源之一，本地区含沙量一般在0.02 kg/m³以内[2]。

2 平面布置方案简介

2.1 布置考虑因素

在进行渔港防波堤及口门平面布置方案设计时，主要考虑港内波浪掩护、泥沙回淤及潮流流向及方便大型远洋渔船进出港的需要，主要从以下三个角度布置方案，分别是渔船进出口门在东侧还是在西侧，西侧封口还是留出口门，西侧防波堤走向和长度。

2.2 方案介绍

根据上述考虑因素，共设计了6 个方案（F1—F6，见图1），其中F1—F4 西侧不封口，F6 西侧封口，东侧为渔船进出口门，F5 东侧封口，西侧为渔船进出口门。具体方案介绍如下：

图1 不同方案平面布置示意图

方案1：岛堤长度250 m，轴线走向为东东南（SEE）至西西北(NWW)，东侧口门宽度240 m；方案2 在方案1 的基础上，增加延长原东防波堤80 m，走向为南偏西15°，东侧口门宽度160 m；方案3：岛堤长度为250 m，轴线走向为东偏南40°，东侧口门宽度263 m；方案4在方案3 的基础上，延长东防波堤同方案2，东侧口门宽度182 m；方案5 防波堤四段，第一段延长原东防波堤95 m，第二段为圆弧段140 m，第三段走向为东西向，长度为55 m 的直线段，第四段为直线段，长度为179 m，走向为北偏西80°，口门宽度为172 m。方案6 防波堤三段，第一段延长原西防波堤67 m，第二段为圆弧段141 m，第三段走向为东西向，长度为40 m 的直线段，口门宽度为190 m。

3 波浪、潮流泥沙数值模型结论

3.1 潮流结论

由于港池内的水流流速较小，港池内横流较小，不论何种情况下，最大横流分量均不超过0.02 m/s，最大纵流分量不超过0.03 m/s。不同工况实施后，航道内的横向流速分量略有减小，方案五航道内最大横向流速在小潮期达到0.22 m/s，中潮期达到0.20 m/s；其余工况条件下，航道水域最大横向流速小潮期均不超过0.10 m/s 中潮期均不超过0.10 m/s。方案五效果最差。潮流结果表明口门航道在东侧最有利[3]。

3.2 泥沙结论

根据现场实测资料分析，以0.01 kg/m3作为年平均代表含沙量，计算港池锚地的回淤强度，结果表明方案一至方案四口门回淤水域由于较少的掩护，淤强稍大，为4.0 cm/a，方案五、六淤强为2.4cm/a.。港池和锚地水域淤强在2.7～2.8 cm/a 左右，淤强很小。方案五、六泥沙掩护效果强于方案一至方案四。泥沙结果表明单口门方案泥沙掩护效果强于双口门方案[3]。

3.3 波浪结论

防波堤一段方案（方案一、三），两种方案的防波堤长度相同，差异是轴线的走向不同，两种方案分别对偏SE 方向和偏SW 方向的外海波浪掩护效果不同，防波堤对偏W～SW 方向的波浪掩护效果尚可，但两个方案ESE～S 方向的外海波浪经口门进入堤内侧绕射后，在港内的大浪水域面积相对较大，计算表明，这两种方案最不利的来波方向是SE～SSE 方向，方案一50 年一遇和设计高水位组合条件下港内波高H1%小于1.0 的水域面积为50.9 万m2；方案三港内波高H1%小于1.0的水域面积为49.1 万m2；方案一的掩护效果略好于方案三。

防波堤两段方案（方案二、四），这两种方案分别对应于方案一和方案三，不同的是，在原东防波堤堤头开始向外延伸，延伸段长80 m，使东侧口门宽度相对变小，提高对偏SE方向的外海波浪掩护作用。计算表明，东防波堤延长后，可以一定程度上改善港内水域的波浪状况，方案二50 年一遇和设计高水位组合条件下港内波高H1%小于1.0 m 的水域面积为62.0 万m2；方案四港内波高H1%小于1.0 的水域面积为56.7 万m2。方案二的掩护效果略好于方案四。

防波堤多段方案（方案五、方案六），方案五和方案六分别将东侧口门完全封闭、或将西侧口门完全封闭。因此影响方案五港内波浪的外海浪主要是偏W～SW方向，影响方案六港内波浪条件的波浪方向主要是ESE～SSE 方向。计算表明，方案五50 年一遇和设计高水位组合条件下港内波高H1%小于1.0 m 的水域面积为66.8 万m2；方案六港内波高H1%小于1.0 m 的水域面积为50.1 万m2[4]。

综合几种方案港内波浪的掩护效果计算结果，应主要考虑对偏ESE～SSE 方向的外海波浪的掩护。就六个方案计算的港内波浪掩护效果来看，方案五最优，方案二次之。