連云港港30萬噸級航道工程可行性研究綜述

馬興華，顧勇，金雪英，張建鋒，陳學(xué)良

（中交上海航道勘察設(shè)計研究院有限公司，航道疏浚技術(shù)交通行業(yè)重點實驗室，上海 200120）

0 引言

連云港港始建于1933年，1956年正式對外開放，1973年開始大規(guī)模建設(shè)。截至2009年底，連云港港共有泊位46個，其中萬噸級以上生產(chǎn)性泊位39個，最大泊位等級為25萬噸級（水工結(jié)構(gòu)兼顧30萬噸級），貨物通過能力8600萬t，其中集裝箱通過能力274萬TEU。生產(chǎn)性泊位主要分布于連云灣內(nèi)連云港區(qū)。連云港港進港航道由最初的5000噸級航道逐步拓寬，2008年8月擴建至15萬噸級航道。

由于主港區(qū)水陸域空間狹小，集疏運系統(tǒng)與城區(qū)矛盾突出，為適應(yīng)連云港港、臨港產(chǎn)業(yè)和腹地經(jīng)濟的發(fā)展需要，2008年交通運輸部和江蘇省聯(lián)合批復(fù)《連云港港總體規(guī)劃》（修訂），提出“一體兩翼”的港口布局，在充分發(fā)展主港區(qū)的同時，在南翼開辟徐圩新港區(qū)，建設(shè)成為臨港產(chǎn)業(yè)配套的大型散貨碼頭和原油接卸碼頭。

江蘇省高度重視連云港港的建設(shè)和發(fā)展，而30萬噸級深水航道是關(guān)鍵和前提，是江蘇沿海開發(fā)的“牛鼻子”項目，其中連云港區(qū)航道對于提升連云港的港口能級、打造區(qū)域性中心港口，為中西部經(jīng)濟發(fā)展服務(wù)至關(guān)重要，徐圩港區(qū)航道是徐圩港區(qū)、徐圩臨港產(chǎn)業(yè)的依托和前提，對于開發(fā)建設(shè)徐圩港區(qū)、徐圩臨港產(chǎn)業(yè)以實現(xiàn)蘇北振興、帶動江蘇沿海地區(qū)發(fā)展至關(guān)重要。

1 建設(shè)的必要性及建設(shè)規(guī)模

1.1 港口規(guī)劃

連云港區(qū)：旗臺作業(yè)區(qū)為以大宗干散貨和液體散貨運輸為主的深水作業(yè)區(qū)，重點發(fā)展10萬噸級以上大型專業(yè)化泊位，旗臺嘴以西岸線作為大宗干散貨發(fā)展區(qū)，旗臺嘴以東岸線作為大宗液體散貨發(fā)展區(qū)及危險品發(fā)展區(qū)。

徐圩港區(qū)：徐圩港區(qū)將依托臨港工業(yè)起步，逐步發(fā)展成為為腹地經(jīng)濟和后方臨港工業(yè)服務(wù)的綜合性港區(qū)，以干散貨、液體散貨和件雜貨運輸為主，逐步發(fā)展集裝箱運輸。規(guī)劃岸線57.4 km、規(guī)劃泊位180個泊位、規(guī)劃陸域面積60 km2[1-2]。

1.2 吞吐量預(yù)測

在細(xì)致分析連云港港航運現(xiàn)狀、腹地經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀、港口發(fā)展特點、腹地大宗貨物貨運輸需求、腹地國民經(jīng)濟及社會發(fā)展新形勢以及國家、省、市相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策、規(guī)劃的基礎(chǔ)上，采用定性與定量相結(jié)合、產(chǎn)銷運平衡等方法，綜合預(yù)測連云港區(qū)2015年、2020年吞吐總量分別為15000萬t、19000萬t，其中鐵礦石吞吐量分別為2000萬t和2100萬t，主要為腹地鋼鐵企業(yè)中轉(zhuǎn)運輸服務(wù)；徐圩港區(qū)2015年、2020年吞吐總量分別為5500萬t、7300萬t，其中原油吞吐量分別為2500萬t、3050萬t，為腹地和煉化一體化基地原油運輸服務(wù)，鐵礦石吞吐量分別為1600萬t、1600萬t，為徐圩臨港鋼鐵企業(yè)運輸服務(wù)[3-4]。

1.3 建設(shè)的必要性

研究從長三角地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展、中西部地區(qū)區(qū)域經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展、江蘇沿海開發(fā)、振興蘇北、提升連云港港口國際競爭力等不同角度論證建設(shè)連云港港30萬噸級航道的必要性。研究表明[3-4]，連云港港30萬噸級航道工程是實施國家“西部大開發(fā)”和“中部崛起”戰(zhàn)略，帶動我國中西部區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇，是落實國務(wù)院“長三角指導(dǎo)意見”和“江蘇沿海地區(qū)發(fā)展規(guī)劃”，加快連云港形成新的經(jīng)濟增長點的具體舉措，是順應(yīng)國家大型鋼鐵和石化產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略性布局，策應(yīng)江蘇沿海開發(fā)和蘇北振興的重要前提，是實現(xiàn)連云港港功能定位，打造區(qū)域性中心港的重要保證，是適應(yīng)港口運輸發(fā)展需求，滿足世界海運船舶大型化的需要，是充分發(fā)揮連云港區(qū)大型深水碼頭能力，拓展港口空間建設(shè)徐圩新港區(qū)的迫切要求，是降低腹地企業(yè)物流成本，提升企業(yè)綜合競爭力的客觀需要。

1.4 建設(shè)規(guī)模的研究與論證

航道建設(shè)規(guī)模根據(jù)港口規(guī)劃布局、泊位布置及等級、預(yù)測貨運量、近期主要碼頭建設(shè)計劃，結(jié)合基建投資、維護費用、船舶發(fā)展趨勢、運輸經(jīng)濟性等因素，對25萬噸級規(guī)模方案和30萬噸級規(guī)模方案進行了技術(shù)經(jīng)濟論證確定。研究表明[3]，盡管30萬噸級規(guī)模方案基建投資和維護費用高于25萬噸級規(guī)模方案，但遠(yuǎn)洋運輸船舶尤其是原油船大型化發(fā)展趨勢非常明顯，30萬噸級船舶遠(yuǎn)距離運輸成本明顯低于25萬噸級船舶，因此推薦30萬噸級規(guī)模方案，為30萬噸級散貨船、油船乘潮單向航道。

考慮到腹地鐵礦石運量增長有一個逐步的過程，連云港區(qū)航道第一階段按25萬噸級散貨船單向航道實施?？紤]到一方面徐圩航道屬于新開辟航道，尚缺乏工程實踐，航道回淤有待實踐驗證，另一方面徐圩港區(qū)、臨港產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有一個逐步的過程，本著積極穩(wěn)妥和與港區(qū)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展協(xié)調(diào)的原則，考慮分步實施，逐步增深，徐圩航道第一階段按10萬噸級散貨船單向航道建設(shè)。

2 建設(shè)的可行性

眾所周知，連云港港是我國沿海淤泥質(zhì)海岸“淺水深用”的成功典范之一。在過去的30 a中，連云港港依靠系統(tǒng)的科學(xué)研究，基本掌握了航道回淤的機理，解決了回淤問題，成功地開辟了廟嶺港區(qū)、墟溝港區(qū)、7萬噸級航道、15萬噸級航道。盡管如此，由于本航道工程規(guī)模大、涉及面廣、技術(shù)復(fù)雜，30萬噸級航道需要浚深至-22.5～-23m，開挖深度很大，尤其是徐圩航道為新辟航道，位于南翼海區(qū)，自然條件較連云港區(qū)存在差異，因此仍需要對航道開挖的技術(shù)可行性問題予以足夠重視。為此，在現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上，組織開展了一系列的現(xiàn)場觀測、室內(nèi)試驗及專題研究工作，基本解決了業(yè)界關(guān)注的連云港港海床性質(zhì)及岸灘穩(wěn)定性、泥沙條件（大風(fēng)天泥沙、泥沙水力特性）、航道回淤（正常天氣及大風(fēng)天）、航道選線等關(guān)鍵技術(shù)問題。

2.1 泥沙條件及泥沙運動

研究表明[3-4]，泥沙來源主要是南部廢黃河三角洲侵蝕泥沙和連云港本海域局部沖刷調(diào)整形成的區(qū)內(nèi)產(chǎn)沙。由于廢黃河三角洲侵蝕逐漸趨于平衡，南來泥沙源減少，同時連云港海域處于沖淤近似平衡、略有沖刷的狀態(tài)，區(qū)內(nèi)產(chǎn)沙有限。連云港地區(qū)泥沙運動以懸沙為主，呈“波浪掀沙、潮流輸沙”規(guī)律。

連云港附近海域的沉積物是歷史時期廢黃河入海泥沙在潮流作用下向北擴散運移形成的，連云港區(qū)航道附近海域沉積物以淤泥質(zhì)為主，中值粒徑基本在0.005mm，黏粒含量基本大于30%，泥沙靜水絮凝沉速小于0.05 cm/s，在咸水中存在明顯的絮凝現(xiàn)象，泥沙初始回淤后固結(jié)至1.3 t/m3需要33 d左右，屬于典型的淤泥質(zhì)海岸（見圖1）。徐圩港區(qū)航道沿線沉積物中值粒徑、黏粒含量、泥沙水力特性與連云港區(qū)航道沉積物基本一致，同屬淤泥質(zhì)海岸。灌河口沙咀附近表層沉積物以粉砂質(zhì)為主。

連云港地區(qū)常年含沙量處于較低水平，多年平均含沙量為0.216 kg/m3，但大風(fēng)期間受波浪影響，含沙量可以達到較高水平，并在近岸形成破波帶。2007年9月18日“韋帕”臺風(fēng)期間實測泥面以上0.5m（-3～-5m）處的含沙量峰值分別達到6.15 kg/m3和5.97 kg/m3，泥面以上1.5 m和水面以下0.5m處的變化相似，峰值超過1.0 kg/m3。

2.2 海床及岸灘穩(wěn)定性

工程區(qū)域是廢黃河水下三角洲的北翼部分，1128—1855年和1855—1960年，本海區(qū)岸灘經(jīng)歷了快速淤漲和后退沖刷兩個階段。1960年至今，經(jīng)黃河北歸百年沖淤調(diào)整后，本區(qū)域海床沖淤變幅明顯減小，處于沖淤基本平衡、略有沖刷的狀態(tài)。預(yù)測今后連云港海灘總體上仍會呈沖淤平衡、微沖狀態(tài)，對30萬噸級航道的建設(shè)是有利的。灌河口—埒子口海岸在侵蝕后退過程中，原有沉積物在風(fēng)浪作用下受簸選，較細(xì)的沉積物受潮流輸移向海州灣灣頂運移，而較粗的沉積物在波浪作用下逐漸富集，形成灌河口沙咀。據(jù)1960—1980年地形資料，該沙咀向西北偏西方向移動，但1980—2005年近25 a西移速度明顯減緩，且近4 a測圖對比發(fā)現(xiàn)沙咀5m和10m等深線保持穩(wěn)定。由于沙咀主體部分處于常年風(fēng)浪作用范圍以外，流速也較弱，所以沙咀運動的動力條件不足，預(yù)計灌河口沙咀將進一步趨于穩(wěn)定。

2.3 航道回淤研究

本工程是在淤泥質(zhì)海岸上開挖的深水航道，航道回淤始終是關(guān)鍵技術(shù)問題，而徐圩航道為新開辟航道，缺乏實際回淤資料，是航道回淤研究的重點。為此，組織開展了15萬噸級航道回淤觀測研究、大風(fēng)天波浪泥沙自動觀測、泥沙水力特性試驗、潮流泥沙數(shù)學(xué)模型、大風(fēng)天波浪潮流泥沙三維數(shù)學(xué)模型、回淤研究總報告等科研工作，對回淤環(huán)境、正常天氣回淤規(guī)律、大風(fēng)天回淤規(guī)律進行了研究，在此基礎(chǔ)上研究確定航道回淤量。

連云港區(qū)航道常年回淤規(guī)律：常年回淤是由于黏性細(xì)顆粒的懸沙隨潮流運動，在跨越航槽時由于挾沙能力不足，發(fā)生落淤形成淤積，回淤強度分布與破波帶位置、航道灘槽高差、航道走向與水流的夾角密切相關(guān)。回淤峰值區(qū)段主要在W彎段，向外及向內(nèi)回淤強度逐漸降低。隨航道增深、灘槽高差加大，航道回淤強度逐漸增大，但不呈線形關(guān)系，回淤強度的增幅趨緩。

連云港區(qū)航道大風(fēng)天回淤規(guī)律：2007年9月“韋帕”臺風(fēng)期間航道內(nèi)發(fā)生浮泥現(xiàn)象，此次臺風(fēng)具有風(fēng)速大、持續(xù)時間長、風(fēng)浪高等特點，可視為多年不遇的惡劣天氣。在臺風(fēng)前后選取了歷年來回淤最大區(qū)段進行觀測，結(jié)果表明在風(fēng)后1周左右時段內(nèi)航槽除局部低洼區(qū)域因積淤坑效應(yīng)，回淤厚度0.9m外，其余回淤厚度0.4m左右。風(fēng)后實測地形資料表明，除航槽內(nèi)原底標(biāo)高低洼段外，其他區(qū)段水深基本得到恢復(fù)，回淤厚度不足0.1m。研究發(fā)現(xiàn)，大風(fēng)天回淤過程大致分為3階段：第1階段：大風(fēng)期間浮泥初始回淤，水深減小。第2階段：大風(fēng)后短期內(nèi)表層大部分浮泥消失、下部浮泥逐步密實、水深大部分恢復(fù)。第3階段：殘留浮泥重度提高，逐漸固結(jié)為淤泥，形成實質(zhì)性回淤，水深略有恢復(fù)。研究表明，大風(fēng)天過后的局部明顯淤積是暫時的和不礙航的，殘留固結(jié)為淤泥的實質(zhì)性回淤（需要疏浚）很小，大風(fēng)天氣下不會發(fā)生驟淤礙航問題。

徐圩港區(qū)航道回淤環(huán)境和回淤規(guī)律：徐圩港區(qū)尚無航道建設(shè)經(jīng)驗，但其沉積物特征和泥沙水力特性與主港區(qū)基本一致，海岸性質(zhì)與主港區(qū)一樣同屬于淤泥質(zhì)海岸，潮流、波浪、正常天氣及大風(fēng)水體含沙量與主港區(qū)基本一致，因此，擬建航道沿線回淤環(huán)境與連云港區(qū)航道沿線相似。根據(jù)類比法，可以推斷徐圩港區(qū)航道建成后的回淤規(guī)律也基本相同，常年回淤量也處于可接受的水平。

開展潮流泥沙數(shù)學(xué)模型研究對常年回淤和大風(fēng)天回淤進行了研究，綜合考慮確定連云港港30萬噸級航道工程常年回淤分布見表1。另外，10級風(fēng)作用1次的回淤量連云港區(qū)航道為35萬m3，徐圩港區(qū)航道為68萬m3。研究表明，常年回淤量在可接受程度內(nèi)，大風(fēng)天氣下不會發(fā)生驟淤礙航問題。

3 建設(shè)方案

3.1 總體布局

連云港港歷經(jīng)幾十年的快速發(fā)展，港口區(qū)位優(yōu)勢顯著增強，港口對帶動區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的重要作用日益凸現(xiàn)，但港口岸線資源有限，后方陸域縱深小，與城市之間存在土地、環(huán)境、交通等方面的矛盾，難以發(fā)展大型臨港工業(yè)，對地方經(jīng)濟帶動作用不足。

表1 航道常年回淤強度 （m·a-）1

為有效發(fā)揮連云港區(qū)位優(yōu)勢，促進東西部地區(qū)經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展，同時推動連云港市乃至江蘇北部經(jīng)濟發(fā)展，連云港港必須在確保現(xiàn)有灣內(nèi)港區(qū)發(fā)展空間的同時，積極開辟南北兩翼新港區(qū)，以尋求更大的發(fā)展空間。2008年交通運輸部和江蘇省聯(lián)合批復(fù)《連云港港總體規(guī)劃》（修訂），提出“一體兩翼”的港口布局，在充分發(fā)展主港區(qū)的同時，在南翼開辟徐圩新港區(qū)，為臨港產(chǎn)業(yè)提供依托條件。

結(jié)合《連云港港徐圩港區(qū)總體規(guī)劃》、連云港港深水碼頭的建設(shè)計劃和徐圩臨港工業(yè)區(qū)布局，連云港區(qū)的旗臺作業(yè)區(qū)將規(guī)劃建成主要承擔(dān)腹地鋼鐵企業(yè)鐵礦石運輸?shù)拇笞诟缮⒇洿a頭，徐圩港區(qū)將規(guī)劃建設(shè)主要承擔(dān)南鋼基地鐵礦石接卸的大宗干散貨碼頭和主要承擔(dān)腹地和煉化一體化基地原油接卸的大型液體散貨碼頭。

因此，連云港港需要建設(shè)一條可以同時兼顧兩個港區(qū)的30萬噸級航道。

根據(jù)港區(qū)位置和航道現(xiàn)狀，連云港區(qū)的30萬噸級航道可在現(xiàn)有外航道基礎(chǔ)上增深、拓寬、延長形成；徐圩港區(qū)的30萬噸級航道可利用部分外航道，并新辟徐圩航道形成。因此，連云港港30萬噸級航道由外航道內(nèi)段、徐圩航道、外航道外段和推薦航線組成，呈“人”字形（見圖2）。外航道內(nèi)段連接連云港區(qū)，徐圩航道連接徐圩港區(qū)，外航道外段及推薦航線為兩港區(qū)共用航道。

3.1.1 航道軸線布置

連云港區(qū)的30萬噸級航道在現(xiàn)有外航道基礎(chǔ)上增深、拓寬、延長形成，外航道內(nèi)段、外段航道軸線走向維持243°～63°不變，呈一直線，航道總長53.4 km。經(jīng)對單側(cè)拓寬和雙側(cè)拓寬兩種方案比選，推薦雙側(cè)拓寬方案。

徐圩航道軸線走向考慮47°夾角方案（方案一）和30°夾角方案（方案二）。徐圩航道兩個軸線方案在技術(shù)上均是可行的，但方案一航線呈一直線，軸線走向與強風(fēng)向、強浪向夾角、最大橫流相對較小，船舶航行條件相對較好；航道距離灌河口沙咀相對遠(yuǎn)，受沙咀對航道的潛在影響相對?。缓降阑赜倭肯鄬^??；需要新辟的航道較方案二短5.7 km；徐圩30萬噸級航道基建疏浚工程量明顯小于方案二。方案一各方面條件相對較優(yōu)，因此，徐圩航道軸線走向推薦47°夾角方案。

3.1.2 航道設(shè)計主尺度

航道設(shè)計主尺度見表2、表3。

表2 30萬噸級航道設(shè)計尺度匯總表

表3 一期工程航道設(shè)計尺度匯總表

3.2 主要工程方案

3.2.1 疏浚工程

連云港港30萬噸級航道工程總基建疏浚工程量為3.2億m3，其中一期工程1.36億m3。為滿足旗臺作業(yè)區(qū)和徐圩港區(qū)陸域形成需要，減小海洋環(huán)境的影響，本工程航道疏浚泥土處理考慮采用吹填與外拋相結(jié)合。經(jīng)土方平衡，連云港港30萬噸級航道方案吹填處理土方1.6億萬m3，外拋處理土方1.5億m3。

3.2.2 圍堤工程

為滿足疏浚土處理需要，結(jié)合港區(qū)規(guī)劃，本工程考慮旗臺圍堤吹填區(qū)和徐圩圍堤吹填區(qū)共2處圍堤吹填區(qū)，吹填面積分別為5.41 km2和6.62 km2，圍堤總長度17.5 km。本工程圍堤規(guī)模大，淤泥層深厚（最大厚度23m），傳統(tǒng)的爆破擠淤堤需要耗費大量石料，且只能單點推進，施工進度不能滿足要求，因此，研究了排水板+袋裝砂斜坡堤在連云港大規(guī)模應(yīng)用的可行性。研究表明，排水板+袋裝砂斜坡堤具有技術(shù)可靠、石料用量少、全面展開、進度快、造價低的優(yōu)勢。研究推薦采用排水板+充填袋斜坡堤和爆破擠淤堤組合使用，發(fā)揮各自優(yōu)勢。

3.3 總體實施計劃

1）連云港區(qū)航道：一期工程為25萬噸級航道，工期3 a。后續(xù)工程根據(jù)連云港區(qū)大型船舶運輸發(fā)展情況，擇機實施，在2015年前建成30萬噸級航道。

2）徐圩港區(qū)航道：作為新開辟航道，本著積極穩(wěn)妥、與產(chǎn)業(yè)發(fā)展和碼頭建設(shè)進度相適應(yīng)的原則，先開展試開挖，然后分期實施，逐步增深至30萬噸級航道，具體如下：第一步實施先導(dǎo)試挖工程：徐圩港區(qū)航道相當(dāng)于2萬噸級，取得徐圩航道實際回淤資料。第二步實施一期工程：徐圩港區(qū)航道分5萬噸級航道和10萬噸級航道兩個階段實施，先實施5萬噸級航道，為徐圩港區(qū)一期工程提供陸域條件和開港條件，然后根據(jù)碼頭工程進展情況擇機增深至10萬噸級航道。在5萬噸級或10萬噸級之后開展為期1 a的回淤觀測，取得完整、可靠、能代表和反映深水航道回淤規(guī)律的回淤數(shù)據(jù)，為25萬～30萬噸級航道建設(shè)提供有力的技術(shù)支撐。第三步后續(xù)工程：根據(jù)中石化“十二五”期建成30萬噸級進口原油接卸碼頭的計劃，徐圩港區(qū)航道2015年前后達到30萬噸級，以便與原油接卸碼頭及原油管道工程和原油商業(yè)儲備庫項目同步建成投產(chǎn)。

4 結(jié)語

1）連云港港30萬噸級航道工程是江蘇沿海開發(fā)的“牛鼻子”項目，其中連云港區(qū)航道對于提升連云港的港口能級、打造區(qū)域性中心港口，為中西部經(jīng)濟發(fā)展服務(wù)至關(guān)重要；徐圩港區(qū)航道是徐圩港區(qū)、徐圩臨港產(chǎn)業(yè)的依托和前提，對于開發(fā)建設(shè)徐圩港區(qū)、徐圩臨港產(chǎn)業(yè)以實現(xiàn)蘇北振興、帶動江蘇沿海地區(qū)發(fā)展至關(guān)重要。本工程為連云港港新一輪發(fā)展的重要前提，意義重大。

2）連云港港30萬噸級航道建設(shè)規(guī)模大，技術(shù)難度高，尤其是徐圩航道為新辟航道，位于南翼海區(qū)，自然條件較連云港區(qū)存在差異。通過組織開展可行性研究、現(xiàn)場觀測、室內(nèi)試驗及專題研究工作，基本解決了業(yè)界關(guān)注的連云港港海床性質(zhì)及岸灘穩(wěn)定性、泥沙條件、航道回淤、航道選線、航行安全性等關(guān)鍵技術(shù)問題，建設(shè)方案妥善處理了航道總體布局、平面布置、港航銜接、疏浚和圍堤工程方案。研究表明，連云港港30萬噸級航道工程在技術(shù)上是可行的，在經(jīng)濟上是合理的，社會效益顯著。其可行性研究成果及經(jīng)驗可供連云港港航道后續(xù)工程和國內(nèi)外其他淤泥質(zhì)淺灘深水航道建設(shè)借鑒。

[1] 連云港港口總體規(guī)劃（批復(fù)稿）[R].連云港：連云港市人民政府，2008.

[2] 連云港港徐圩港區(qū)總體規(guī)劃（報批稿）[R].連云港：連云港市人民政府，2010.

[3] 中交上海航道勘察設(shè)計研究院有限公司.連云港港30萬噸級航道工程預(yù)可行性研究報告及專題研究報告[R].上海：中交上海航道勘察設(shè)計研究院有限公司，2008.

[4] 中交上海航道勘察設(shè)計研究院有限公司.連云港港30萬噸級航道一期工程工程可行性研究報告專題研究報告[R].上海：中交上海航道勘察設(shè)計研究院有限公司，2009.