東營中心漁港水域總體布置

鄧宏彥

（中交天津港灣工程設計院有限公司，天津 300461）

0 引言

根據港口建設經驗和相關規范，海港宜選在岸線基本穩定、泥沙來源少、深水岸線離岸近的地段[1]，河口港港址不宜在河道的凸岸和未經整治的攔門沙河段建港。在一些泥沙運動活躍的地段，如渤海灣西側的粉砂質海岸，建港后泥沙維護工作量大。喬貫宇等[2]在河北樂亭縣研究了突出岸線的大型環抱式漁港，避開了附近的河口。東營中心漁港的建設，提供了一種在泥沙運動活躍的海岸充分利用河口建設港口的解決方案，對于類似工程的建設具有借鑒意義。

1 工程概況

工程位于渤海灣西南岸的黃河三角洲，沿岸為灘涂，工程區泥沙運動活躍，而漁船對港池泊穩、波浪掩護要求[3]。根據我國沿海等級漁港建設要求[4]，中心漁港建設港池受掩護水域不得小于40萬m2，碼頭岸線不少于600 m，建設規模較大。水域、陸域配套設施應齊全，充分發揮漁港的漁獲卸港、漁需補給、水產品加工的綜合基地作用。中心漁港包括碼頭、碼頭停泊水域、港內錨地、進出港航道、魚貨交易場地、水產品加工區、物資存放區、管理辦公區等。在粉砂質海岸建設本工程，總體布置對工程的成敗起著至關重要的作用。

2 建設條件分析

東營市海岸線北起順江溝河口，南至淄脈溝口，全長為412.67 km，0 m至岸線灘涂面積1 019 km2，-10 m等深線以內淺海面積4 800 km2。大部分為灘涂，受黃河入海口影響，可供建設港口的區域非常少。

東營港向南約5 km為黃河入海分支流神仙溝南河道，河床標高為-2.0～1.80 m之間。該河道現已改道，已改流為雨水、市政排水出口。勝利油田Ⅰ-50樁井位于河道內側，距河口約1 000 m，該處有效河床寬約310 m，河口處有效河床寬約280 m，見圖1。可利用本水域沿現有引堤建設順岸碼頭，水域掩護條件非常好。河口距離渤海-4.0 m等深線約4 km，據多年觀察，本水域海底有沖刷變深的趨勢。引堤南側魚窩棚已形成約59萬m2的場地，地面標高為0.4～3.8 m，經進一步吹填平整即可形成碼頭后方陸域。該區域在東營城市總體規劃中，可變更為漁港經濟區。因此，在神仙溝南河道入海口建設漁港，建設條件良好。

圖1 工程地形圖Fig.1 Engineering topographic map

3 總體布置

泥沙運動較活躍的海岸或河口建港時，宜設置兼有防浪、擋沙、導流作用的防波堤或擋沙堤[1]。海岸在2個方向均有較強泥沙運動的海岸宜配置雙突堤。雙突堤的布置采用環抱式，圈圍需要的港池水域，或在港池外側以逐漸縮窄兩堤間的寬度或以大致平行的布置形式將兩堤向深水區延申，突堤采用出水堤。

總體布置的關鍵因素是泥沙和波浪。經過現狀的波浪、泥沙分析→初步方案提出→波浪、泥沙數學模型分析→方案比選與優化過程，確定最佳的總體布置方案。提出初步方案所需設計參數的分析過程和方法如下：

1）河口處泥沙運動活躍，對工程前的波浪、泥沙進行分析，對N、NNE、NE、E、SE向波浪進行數值模擬分析，推算不同水深的波高，對泥沙淤積進行數值模擬分析，分析該區域的岸線演變趨勢[5]。

2） 對水工建筑物前的波浪進行初步分析計算，主要是淺水變形計算，只計算淺水校正和底摩阻損失，周期不變。采用公式HI=KaKfH0（式中：Ka為淺水系數，Kf為波能損耗系數，H0為計算深水平均波高）分段計算波浪淺水變形的平均波高，再將平均波高轉換為累計率波高；對于港池內側波浪考慮雙突堤繞射波浪進行分析，初步確定口門寬度。

3）對開挖航道按照粉砂質海岸航道淤積進行淤積強度計算。

3.1 總體布置方案

神仙溝南河道河口，類似挖入式港池，避風條件好，可以依托建港，也可在河口外側，另辟水域建港，重點解決河口泥沙、波浪問題。結合港口功能要求[6]，根據初步設計參數分析中的波浪、泥沙計算結果，提出3個平面方案進行研究。

1）總體布置方案1：采用環抱式方案，在航道處不設置擋沙堤（見圖2）。

在河口，另辟河口北側Ⅰ-60樁井位東側，向北布置552 m順岸碼頭，再折向東建設562 m防波堤兼碼頭，向東南方向建設550 m防波堤。在河口南側防波堤末端向東北方向建設防波堤274 m，與北側防波堤形成環抱式港池，港池底高程為-4.0 m，港池面積70萬m2，口門寬度170 m。口門以外布置開敞式航道，寬度50 m，至-4.0 m自然水深。

圖2 平面方案1Fig.2 Layout 1

2） 總體布置方案2：雙突堤方案，利用河口為港池（見圖3）。

充分利用河口水域，形成約50萬m2港池，港池底高程為-4.0 m。沿河口南岸防潮堤順岸布置碼頭1 058 m，北岸布置護岸1 285 m，向東海側水域設置口門，寬度210.5 m。

沿南岸防潮堤末端往東北方向布置南防沙堤3 287 m，至-3.0 m水深，垂直于等深線布置，沿口門北側樁井Ⅰ-60端部往東北方向建設北防沙堤3 900 m，至-3.0 m水深，南北防沙堤口門寬度為200 m，口門朝向東北偏東。防沙堤內開挖航道長4 280 m，航道寬度為60 m，航道底高程-4.0 m。

圖3 平面方案2Fig.3 Layout 2

3） 布置平面方案3：采用島式環抱堤方案，碼頭及港池遠離河口（見圖4）。

在河口外側水域內建設港口。在河口南岸防潮堤末端，往東北偏東方向建設南防沙堤3 287 m至-3.0 m水深。在南防沙堤跟部向東1 542 m處，垂直于南堤，向北建設西防沙堤353 m。由西防沙堤的末端往東建設北防沙堤1 885 m，與南防沙堤東段形成環抱式港池，水域面積為50萬m2，形成口門寬度為161 m。航道寬度為50 m。順岸碼頭由距南防沙堤的跟部1 557 m處開始沿南防沙堤往東布置，長1 058 m，港池的底標高為-4.0 m。

圖4 平面方案3Fig.4 Layout 3

3.2 方案分析

1） 波浪分析

沿岸灘涂坡度緩，小于1∶1 000，波浪在近岸時已破碎。對于總體布置方案，波浪數模進行SE、E、NE3個方向的數值模擬。通過對方案的港內波浪數值模擬，得到港內不同方向的設計高水位2 a一遇H4%波高，以及港外防沙堤前的H1%、H13%等波浪要素。

方案1，防波堤外側波浪較小，極端高水位H1%波高2.4 m，周期8.5 s[5]。環抱式港池掩護條件較好，口門附近波浪較大，為1.2～2.4 m。口門寬度170 m較大，需要減少寬度，增加港內錨地受掩護面積。碼頭前沿2 a一遇H4%波高0.3～1.2 m。

方案2，港池在河口處，受較長的雙側防沙堤掩護，港池泊穩條件非常好。港池內波浪在0.4 m以下，口門處的波浪較大，最大波高達4 m，向港池側波浪逐漸減少。

方案3，港池在外海側，防沙堤外側波浪H1%波高4.1 m。港池2 a一遇H4%波高0.4～1.9 m。碼頭前方水域泊穩條件較好，口門側波浪較大。

2） 泥沙分析

海底近岸淺水區普遍處于侵蝕狀態，較大波浪作用下掀沙使一部分泥沙進入水體，大量泥沙在床面附近運動，在波浪和漲潮流作用下可以掀至附近水域沉積，造成海底驟然的沖淤變化[7]。通過對方案的泥沙淤積數值模擬，得到航道的年平均淤強。

方案1，開敞航道淤積強度較大，年淤積強度接近開挖深度，港池口門附近年淤積強度1.3 m，港池內年淤積強度0.73 m，港池、航道開挖后難以維持。

方案2和方案3，修建防沙堤后，港池、航道內海底淤積主要由懸沙落淤造成。開挖至2 m水深時，航道口門年淤積強度19.6 cm/a，開挖至3.2 m水深時，航道口門年淤積強度16.3 cm/a。水體含沙量沿航道向內逐漸減小，水體變清，淤積航道外段最大，向內逐漸減小。

3.3 分析結論

各方案的泥沙和波浪條件見表1。

表1 各方案波浪泥沙情況比較Table 1 Comparison of wave and sediment conditions among different schemes

開挖后的開敞式航道在泥沙作用下難以維持，年淤積量為51.2萬m3；方案2雙突堤掩護的港池內的波浪條件得到明顯改善，滿足漁船的正常裝卸作業、停泊、錨地避風功能，泥沙淤積主要集中在口門及航道外段，港池側淤強小于0.05 m，年淤積量4.3萬m3。方案3港池在外海，建設、維護、使用、避風等不如方案2，總體布置采用方案2，即以河口為港池海側布置兩道防沙堤的方案。

4 工程實施

在施工過程中，由于南側、北側臨近區域規劃調整，出現了一些填海工程，對本工程區域的水動力條件造成了較大的影響，防沙堤端部出現較大的沖刷，地形圖顯示達到-5 m的水深。根據港口使用需求，對防沙堤長度進行了調整，縮短650 m[8]。東營中心漁港已投入使用，通過前后地形圖對比，雙突堤內側航道接近口門段有沖刷加深的趨勢，港池波浪小，經歷多個風暴潮考驗，便利了漁船避風、卸港。

5 結語

本文通過對東營中心漁港總體布置、波浪、泥沙的研究，以及建成后的效果，得出以下結論：

1）對于坡度緩的海岸，根據技術標準人工計算波浪、泥沙，結合計算機數值模擬分析，能夠快速確定最佳的總體布置方案。

2）在粉砂質海岸，通過建設雙突堤防沙堤，提供了在泥沙運動活躍的河口建設港口的方案，并將河口水域整體作為受掩護的港池。

3）航道走向與等深線垂直，長度最短，降低淤積。

4）雙突堤堤頭和雙堤內側流速增加，出現沖刷加深趨勢，有利于維持航道水深，但在防沙堤結構設計時要充分注意。