廈門港古雷港區將軍澳作業區規劃關鍵技術分析

■張煒煌

（福建省交通規劃設計院有限公司，福州 350004）

廈門港古雷港區是《水運“十四五”發展規劃》明確的全國沿海重要港區，《廈門港總體規劃（2035 年）》對古雷港區的定位是：主要為臨港產業服務，以原油、石化產品運輸為主，兼顧散貨、雜貨和集裝箱運輸，包括古雷、六鰲2 個作業區。 赤湖工業園地處漳州市漳浦縣中部臨海， 是引進環保綠色理念的皮革、紙漿制品、海上風電裝備制造等產業的省級工業園區。 根據工業園區發展、臨港產業布局和地方經濟發展的需要，地方政府組織開展了新增廈門港古雷港區將軍澳作業區的港口總體規劃[1]和規劃環評[2]等工作。

將軍澳作業區岸線呈天然狀態， 建港條件薄弱，海域開敞，風大浪高流急，海洋動力復雜，周邊生態紅線等環境敏感區分布，在生態文明建設和生態環境保護提升至前所未有戰略高度的新時代背景下[3]，給規劃工作提出了更高要求。 規劃編制單位貫徹《關于建設世界一流港口的指導意見》，開展了扎實的基礎資料收集，進行了波浪、潮流泥沙數學模型[4]和波流動床整體物理模型試驗研究[5]，通過多方案比選論證，較好地研究解決了復雜開敞海域岸線布局方案、水體交換能力提升和濱海濕地保護等關鍵技術問題，可為類似項目提供經驗與借鑒。

1 自然條件

1.1 水深條件

水下地形由岸向海趨緩， 將軍嶼東側水域開闊，水下障礙物少，水深條件較好，10 m 等深線離岸約500 m，岸灘及水下地形穩定（圖1）。

圖1 工程海域水深分布圖

1.2 底質分布特征

底質分布以d50=0.2～2.8 mm 的沙質為主（圖2）。

圖2 工程海域底質中值粒徑d50 分布圖

1.3 波浪條件

根據2010 年3 月—2011 年2 月實測波浪資料分析，常浪向為ENE 向，出現頻率合計為28.05%，其中E 向為強浪向，50 年一遇E 向H1%=7.86 m，T=10.7 s，波浪玫瑰如圖3 所示。

圖3 波浪玫瑰（2010.03-2011.02）

1.4 潮汐潮流條件

工程區為規則半日潮，平均潮差約2.8 m，由于地處臺灣海峽分匯流區呈前進波特性，往復流。 實測落潮最大流速1.33 m/s、漲潮最大流速1.11 m/s，如圖4 所示。

圖4 水文測驗大垂線平均潮流矢量圖

2 復雜開敞海域岸線布局分析

2.1 規劃方案比選

根據波浪條件，需布置1 座呈N～S～SW 走向的防波堤，以形成良好掩護條件，滿足港口安全和作業要求。 規劃方案綜合考慮海洋功能區劃、地形地貌、岸線布局、掩護水域面積等因素，開展了多方案比選論證（圖5），圖中虛線為現有港口航運區邊界。結論如下：（1）各方案港內掩護條件均得到大幅改善，可作業天數雖存在一些差別，但均可滿足港口運營要求。 如圖5 所示，鑒于作業區西側分布有將軍礁淺灘區，防波堤兼碼頭布置于海域西側（方案1-1）更有利于借助天然地形形成環抱式掩護水域，泊穩條件優于東側方案（方案1-2、方案2-2）。作業區北側東西走向2 個泊位宜采用高樁透空式結構，避免形成港內波浪反射震蕩，影響港內泊穩條件。 （2）規劃對比研究了6 個泊位的“小水域”方案（方案7-1、方案7-2）和8 個泊位的“大水域”方案（方案5-1），結果顯示“大水域”方案總體優于“小水域”方案，其主要優勢在于：一是“大水域”方案能形成更大面積的掩護水域，港內比波高值小于“小水域”方案，泊穩條件更好，可作業天數相比可增加8～10 d，并多出2 個泊位岸線資源； 二是該海域風大浪高流急，船舶通航安全模擬試驗表明，“大水域”方案更有利于提升船舶靠離泊和港內調頭作業的安全性；三是“大水域” 方案雖部分區域超出現行海洋功能區劃范圍，但可通過協調正在編制的國土空間規劃給予安排， 將其調整為交通運輸用海， 進行妥善銜接。（3）從泥沙沖淤角度分析，工程海域含沙量低，主要為過境泥沙，各方案懸沙淤積情況大致相當，對方案比選影響不大。工程臨近波浪觀測站E 向實測最大H1/10 波高達9.77 m，且附近為沙質海岸，港池口門和航道應避開破波區，降低推移質波浪驟淤風險。 綜上所述，推薦方案5-1 作為實施方案。

圖5 規劃方案比選示意圖

2.2 岸線總體布局方案

2.2.1 貨運量、貨種及泊位等級

預測2035年貨物吞吐量為1610萬t（含15萬TEU），主要貨種包括木片、干散貨（煤炭、非金屬礦、礦建材料）、集裝箱、雜貨等，泊位等級為2～10 萬t 級。

2.2.2 岸線及陸域規劃

作業區按N～S～SW 走向呈反“L”型布置一條長3040 m 防波堤，形成半環抱式港池，口門位置朝向西南，防波堤堤頂兼作運輸通道。

作業區規劃布置2～10 萬t 級生產性泊位8 個，形成2508 m 碼頭岸線，年通過能力約2350 萬t（圖6、表1）。 在港池內北側天然水深－6.0～－8.0 m 處布置2～5 萬t 級通用泊位2 個，采用高樁離岸式布置，側面布置120 m 支持系統岸線。 在中段防波堤內側天然水深－8.0～－12.0 m 處連片式布置2～5 萬t 級通用泊位1 個， 天然水深－12.0～－16.0 m 處連片式布置5～10 萬t 級干散貨（木片）泊位2 個。在南段防波堤內側天然水深－16.0～－17.0 m 處連片式布置5～10 萬t 級通用泊位3 個。 利用防波堤掩護形成的水域集中布置調頭回旋水域， 滿足5 萬t 級集裝箱船和10 萬t 級散貨船調頭回旋，天然水深－5.0～17.0 m。陸域平均縱深860 m，面積約57.33 萬m2，現狀為濱海丘陵。

表1 將軍澳作業區規劃指標匯總

圖6 作業區規劃布局方案

2.2.3 航道及錨地規劃

進港航道規劃為10 萬t 級單向乘潮航道，航道寬度300 m， 航道軸線走向大致呈S～N～NE 走向，沿線天然水深－13.0～16.0 m，疏浚量少。

在作業區南側水域布置1 個5 萬t 級以下港內錨地和1 個10 萬t 級以下港外錨地， 供海輪候潮、引航使用。 錨地天然水深均在－17.0 m 以上。

2.3 泊穩條件分析

數模及物模試驗研究表明， 規劃方案實施后，僅SE～ESE 方向波浪會傳入港內，經防波堤遮擋后波高大幅衰減，降幅在38%～93%之間（圖7、表2）。

圖7 計算點位置示意圖

表2 各控制點比波高值

從可作業天數來看，推薦方案各泊位受波浪和風速影響1～3# 泊位不可作業天數分別為54、49、47 d，4～8# 泊位不可作業天數為33 d；考慮霧、雨、雷暴等因素影響，各泊位可作業天數均在290 d 以上，滿足港口作業要求。

2.4 水動力影響分析

2.4.1 流場變化

作業區附近潮流屬半日潮流，呈往復流。 大潮漲急時刻，潮流方向由偏WSW 向ENE 推進，外海平均流速約0.60 m/s，近岸潮流平均流速約0.30 m/s；大潮落急時刻，方向相反，外海平均流速約0.55 m/s，近岸海域平均流速約0.35 m/s。小潮漲、落急時方向大致與大潮相同，小潮漲急外海平均流速約0.45 m/s，近岸平均流速約0.20 m/s； 小潮落急外海平均流速為0.40 m/s，近岸平均流速約為0.15 m/s。

推薦方案實施后，港池內部和臨近防波堤水域流速流向均發生一定改變，具體表現為港池內流速明顯變小，變化幅度為－0.1～－0.6 m/s，防波堤外流速總體略微變大，變化幅度為－0.1～0.4 m/s，局部流向變化較大。 最大流速區范圍由工程前的地形深槽區域向西南推移1200 m。防波堤建設大幅降低了港池內流速，有利于操船作業；規劃對周圍的水流影響總體有限，主要在工程位置3 km 范圍內（圖8、9）。

圖8 規劃方案漲急流矢圖

2.4.2 口門及航道區橫流

推薦方案實施后，漲、落潮最大橫流位置有顯著差別，漲潮時最大流速帶位于港池口門，落潮時南移或至航道拐點附近。 漲、落潮最大橫流值分別為0.98 m/s 和0.99 m/s。 為保障船舶進出港航行安全，鑒于口門及航道區橫流流速較大，航道沿線天然水深條件良好，規劃將作業區單向進港航道寬度增大至300 m；規劃給出了橫流全潮歷時資料，便于運營期船舶避開橫流流速較大時段進出港。

圖9 規劃方案落急流矢圖

2.5 泥沙淤積條件分析

2.5.1 潮流作用下懸移質淤積

工程區水體含沙量較小，實測大潮期間含沙量在0.05～0.08 kg/m3，工程區附近泥沙為過境泥沙，推薦方案實施后，由于港池、回旋水域內水流流速減小，懸沙會產生一定的落淤，平均淤強約為0.2 m/a，回淤量約為18.3 萬m3/a。

2.5.2 波浪作用下推移質淤積

推薦方案實施后，港池航道西側部分區域需對將軍嶼附近沙質淺灘開挖，最大挖深約10 m，在極端天氣條件波浪作用下推移質易從西側進入港池、航道。 推薦方案將港池口門和航道避開了破波區，降低了驟淤風險。 物模試驗表明，推薦方案港池水域10 年一遇驟淤量僅為3.17 萬m3，50 年一遇驟淤量約為13 萬m3。

3 環境敏感區保護及水體交換能力提升措施分析

規劃方案與周邊陸地、海洋生態紅線進行了銜接，避免作業區水陸域及航道、錨地占用各類生態紅線區等環境敏感區域。 規劃深入開展了對作業區西側沙源保護區影響論證和港池內外水體交換能力提升措施研究。

3.1 對沙源保護紅線區影響分析

將軍灣重要自然岸線及沙源保護海域生態紅線區位于作業區西側約3.5 km，管控措施包括要求嚴格保持自然岸線形態、禁止誘發岸灘蝕退的開發活動等。 規劃實施后降低了將軍灣局部水流強度，偏東向浪條件下改變了將軍灣近岸波生流方向，降低了波浪掩護區的波浪動力，在波、流的共同作用下，將促使沙源保護區形成微淤環境，平均淤積厚度約0.05～0.1 m/a，不會造成岸線蝕退，有利于將軍灣沙源保護區岸灘穩定（圖10）。

圖10 規劃方案對沙源保護區沖淤影響預測圖

3.2 水體交換能力提升措施

提升港池內外水體交換能力，有利于保持海洋自凈能力，維持海洋生態承載力，如美國長灘—洛杉磯港通過采用島式防波堤多口門布置形式，保證了水體交換能力[6]。 規劃方案提出的半包圍式港池方案在形成有效掩護水域的同時，也限制了港池內外水體流通， 導致污染物易在邊緣位置殘留聚集。為保護海洋環境， 規劃在北側防波堤設置過水通道，提升水體交換能力。

過水通道設置在在防波堤北側根部AB 段，考慮水體流通和通道使用需求，該段防波堤布置為透空式結構，以加快港池內外水體交換時間。 根據港口運營安全需要，透空式結構開口大小還應綜合考慮港內波高泊穩條件、 穿堂橫流等因素論證確定，為此規劃對開口620、520、420、320、220 m 方案進行了90%水體交換時間、港內比波高、港內橫流增量的對比研究分析，主要結論如圖11、12 所示。

圖11 90%交換時間與比波高對比圖

圖12 90%交換時間與港內橫流增量對比圖

研究表明， 從90%水體交換時間來看， 開口420 m 方案最優，但該方案與不開口方案相比，港內波高增幅達30%，港內橫流增加達0.6 m/s，不滿足安全要求。 在此基礎上，規劃進一步研究縮小開口寬度方案， 結果表明，170 m 開口+280 m 間隔埋設過水管涵方案與不開口方案相比，港內波高增幅僅約6%， 港內穿堂橫流增加約0.16 m/s，90%水體交換時間從27 h 減少為16 h， 可以兼顧海洋生態保護及港口運營安全，作為規劃推薦方案。 項目實施階段應綜合船舶系泊試驗等結論，進一步優化論證過水通道方案。

4 濱海濕地保護

濱海濕地是生物產量最高的生態系統之一，具有極高的資源開發價值和環境調節功能。 據不完全統計，因人類不合理利用及環境變化，自新中國成立后至2006 年， 我國濱海濕地損失219 萬hm2，相當于濱海濕地總面積的40%[7]。 規劃應貫徹國家濱海濕地保護和嚴格管控圍填海政策，避免因港口建設新增圍填海，盡量縮小因作業區開發占用濱海濕地面積，在保護海洋生態環境的同時，也利于項目的啟動實施。

規劃作業區外側布置反“L”型防波堤兼水平運輸通道， 防波堤呈垂岸突堤式布置，1～6#碼頭泊位與防波堤連體式布置于其內側。 根據《海域使用分類》（HY/T123-2009）、《自然資源部辦公廳關于開展全國海岸線修測工作的通知》（自然資辦函〔2019〕1187 號）、《全國海岸線修測技術規程》等規定，防波堤處岸線界定為構筑物與海岸線連接處，防波堤及碼頭本身未形成有效岸線，用海方式界定為“非透水構筑物”。7#、8#碼頭采用高樁平臺并通過棧橋與后方陸域相連，用海方式屬“透水構筑物”。 規劃木片、煤炭等大宗散貨通過皮帶機廊道疏運至后方廠區，節約土地資源使用，規劃優化取消了原4.8 hm2填海造地方案，港口陸域全部利用現有濱海丘陵，面積約57.33 hm2。 規劃防波堤、碼頭及陸域用海方式均不屬于圍填海，符合國家現行的圍填海政策要求。

5 結語

（1）將軍澳作業區是廈門港古雷港區的新增作業區，海域開敞，風大浪高流急，需建設防波堤形成良好的人工掩護條件。 規劃綜合考慮天然水深地形、掩護效果、泊穩條件、通航安全、泥沙淤積等因素，開展了多方案比選研究，推薦西側8 個泊位“大水域”方案作為實施方案。 （2）規劃防實施后，SE～ESE 方向傳入港內的波高降幅達38%～93%， 各泊位可作業天數均能達290 d 以上。 港池內流速減小了0.1～0.6 m/s，有利于操船作業，但口門及航道區短時最大橫流近1 m/s， 運營期宜避讓橫流較大時段進出港，以策安全。 規劃方案懸沙平均淤強約為0.2 m/a，回淤量約為18.3 萬m3/a，規劃方案將港池口門和航道避開了破波區， 降低了驟淤風險，10 年一遇驟淤量僅為3.17 萬m3。 規劃方案可以滿足港口運營安全和使用功能要求。 （3）規劃方案未占用海陸域生態紅線等環境敏感區，并研究了對沙源保護紅線區影響，規劃實施后將有利于形成微淤促淤環境，能保持沙源保護區的岸灘穩定。 統籌考慮了港內波高泊穩條件、穿堂橫流等因素，在防波堤根部設置了過水通道，提升了港池內外水體自然交換能力，能有效降低污染物殘留聚集風險，保護區域海洋環境質量。 （4）規劃貫徹落實國家加強濱海濕地保護、嚴格管控圍填海政策，通過方案優化，最大程度地減少了濱海濕地占用，防波堤及碼頭采用連體式非透水構筑物或離岸式透水構筑物，碼頭泊位與陸域分離布置， 港口陸域主要利用濱海丘陵形成，未形成新增圍填海，從而有效保護海洋生態環境，便于項目啟動實施。