港口航道規劃中潮流分析的實踐探究

方華山　潘強

【摘要】潮流分析已經成為航運交通港口航道規劃中的重要因素，應用潮流分析方法對港口進行規劃能夠有效的保證航道規劃的科學與合理。本文就潮流分析用于港口航道規劃應用進行了簡要分析。

【關鍵詞】港口航道；潮流；分析；規劃；應用

1、潮流分析概述

潮流分析是港口航道規劃中最常用的方法之一，其主要特點是速度快、成本低且方便修改，不受比尺限制。在港口航道建設中，泥沙問題是影響建設的主要問題，泥沙在海水中的絮凝作用，導致航道、港池等出現泥沙淤積現象。所以，必須在港口建設之前，對航道及港區泥沙淤積情況進行仔細的分析和研究，在此基礎上進行港口規劃設計，為施工提供可靠的依據。一般港口建設中，主要的動力來自于潮汐振動產生的潮流，且流速在底層與表層不同，表層漲潮速度一般小于落潮速度，依次向下，表層流速一般大于底部的流速。所以，對潮流分析方法進行研究與掌握，在港口航道規劃中具有重要的作用。

2、潮流模型分析

2.1 港口潮流的一維數值分析

在港口潮流的一維潮流數值分析中，模擬的基本計算公式是Saint Vnenat方程，在編寫計算公式的過程中，有流速與水位關系公式，也有流量與水深關系公式，這兩種表示方式沒有本質的區別，在公式中（d）表示水深，（Q）表示流量，潮流一維數值分析方程組如下：式中：x表示縱向坐標；t表示時間；B代表過水橫斷面面積；Zb代表過水橫斷面的底面高程；R代表過水橫斷面的水力半徑；d表示水深；C表示謝才系數。對上方程組進行差分離散可得到如下形式的代數方程組：式中：A，B，C代表的是已知系數，可以通過前一時刻n（時刻）的進行求解；下標i及i+1的代表過水斷面的坐標位置，上標n+1代表待求時刻。對方程組進行求解，便可得出確定的潮流流量解。

2.2 航槽走向規劃

合理選擇航道軸線是獲得航道良好水深的根本保證，在港口地區，港口的地形是非常關鍵的因素，落潮流向、優勢波向、等深線垂直方向等，都是影響航槽軸線的走向的重要因素，要基本上與軸線保持一致。在擬定航槽走向時，要將北槽入海水道走向作為主要的參考依據。所謂航槽內段，就是擬定的航道軸線順延出口沿NE30°，方向延伸至4.0m等深線處。在此基礎上，折向NE60°方向延伸至外海，就是航槽外。航槽段長約12km，設計船型為2萬噸級時，外段長約6km。對于A港口地區而言，西導堤的位置和其他的港口相比，位置比較特殊，剛好處在漲落潮主流區范圍。對西導堤進行高程控制的主要目的，就為減少對灌河納潮的不利影響。東導堤起自東側岸線，止于-1m深線處，全長12km，共劃分為4段，堤頂高程由岸向海逐漸降低。在設計中，東導堤與航道軸線之間的距離是500～600m，在走向上，東導堤與航槽段是基本一致的。為減少沿堤流向導堤內的輸沙，堤頭走向比導堤向東南方向多偏轉了15°西導堤自西側岸線至-1m深線處，全長9.2km。在對西導堤進行設計時，擬定為半潮潛水堤，呈現出高水位時潛在水下，低水位時才露出水面的特點，為的就是盡量地優化導堤工程，減少其對灌河納潮的不利影響。按照堤頂高程進行劃分，可以將西導堤劃分為四段，西1至西2段導堤高程介于略高于低潮位，西3至西4段高程低于低潮位，西導堤與東導堤基本平行，間距為900～1，00m。西導堤堤頭向西北方向多偏轉15°。

3、港口航道規劃潮流預測

港口航道規劃方案計算后的潮流場預測集中表現在流速和流向。在港池水域工程前后的潮段最大流速值、平均流速值及其變化量百分比為參考。規劃預測一，碼頭前沿漲潮可能的最大流速為0.81～0.93m/s，在落潮的時候，潮流流速的最大值為0.69～0.77m/s，在港池水域，漲潮流速的最大值0.70～0.90m/s，，落潮最大流速0.61～0.71m/s。漲潮水流和岸線交角的最大值為12°，一般值控制在2～9°，落潮水流與岸線交角的最大值為6°，一般值控制在1～5°。規劃預測二，碼頭前沿漲潮最大流速0.83～0.95m/s，落潮最大流速0.57～0.69m/s，港池水域漲潮最大流速0.77～0.93m/s，落潮最大流速0.57～0.65m/s。規劃預測三，在碼頭的前沿，漲潮時分流速的最大值0.83～0.92m/s，落潮時分，流速的最大值達到0.66～0.76m/s，在港池水域，漲潮時流速的最大值為0.76～0.94m/s，落潮時流速的最大值為0.64～0.71m/s。水流和岸線的交角，其角度的最大值為5°，一般值控制在1～4°，工程后的平均流速變化規率同最大流速。

結束語

為了推進我國港口航道規劃建設工作的進展，對潮流分析加大應用與實踐，提高航道規劃管理人員的技術水平，在港口航道規劃中對潮流分析不斷深入研究，通過合理的應用使其在港口航道規劃建設中發揮出應用的價值，促進我國航運交通事業的不斷發展。

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