馬來西亞Pahang河口概念性整治方案研究

韓鴻勝，周云亮，楊樹森，曹祖德

（1.交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所工程泥沙交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300456；2.中交天津港航勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，天津300456）

Sungai Kuala Pahang河是馬來西亞主要河流之一，河口距Pekan城約8 km，位于馬來西亞半島東部。河口兩岸之間最大距離約為2 km，出?？谙驏|，下泄水量流入南中國(guó)海。

Sungai Pahang河口沙洲眾多，汊道縱橫，受河道泥沙影響，口門水深較小，只能進(jìn)出25 t以下漁船，稍大漁船需乘潮進(jìn)出。雖經(jīng)疏浚，仍不能維持必要的通航水深，嚴(yán)重地影響了當(dāng)?shù)貪O業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此進(jìn)行相應(yīng)的工程整治尤為必要。

1 國(guó)內(nèi)外河口深水航道治理概況

（1）塞納河口［1］。魯昂港位于塞納河口，是法國(guó)西北部的重要港口。河口寬20 km，口內(nèi)沙洲活動(dòng)性大，航道水深小且不穩(wěn)定。第一期工程建于1848～1867年，在拉里斯?fàn)柡樱╨a Risle）與拉馬依了雷（la Mailleraye）之間建造2條長(zhǎng)60 km的雙導(dǎo)堤。工程完成后，導(dǎo)堤之間的河床得到調(diào)整，航道水深增加了3 m。此后的100多年內(nèi)，根據(jù)船舶航行的需要，整治建筑物不斷向外延伸。

（2）密西西比河口［2］。新奧爾良（New Orleans）是美國(guó)南部的重要海港之一，密西西比河口通海深水航道整治成功以后，又經(jīng)過區(qū)域航道整治，使海輪可以直達(dá)距河口約400 km的巴吞魯日（Baton Rouge），使其成為名副其實(shí)的海港。

密西西比河口為弱潮分汊型河口，1950年以前全流域的年輸沙總量達(dá)5億t以上，河口攔門沙最小水深為2.7 m。1936年開始用疏浚方法開挖西南水道，但一遇風(fēng)暴挖槽即被淤平，甚難維護(hù)。后又用擾動(dòng)疏浚以及在東側(cè)修建單導(dǎo)堤等方法治理航道，皆未獲成功。

詹姆斯·艾茲上尉于1875年借助歐洲的經(jīng)驗(yàn)，采用整治與疏浚相結(jié)合、以整治為主的原則，提出了用雙導(dǎo)堤并輔以疏浚工程治理南水道的方案，1879年航道水深達(dá)到9 m的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。1904年又用同樣的方法整治西南水道，于1909年航道水深達(dá)到10.5 m。目前這條航道的水深已經(jīng)增加到15.2 m。

（3）黃浦江口。黃浦江注入長(zhǎng)江的吳淞口水域，原來存在著若干水深不足5 m的礙航淺灘，1906年前后，采用雙導(dǎo)堤進(jìn)行整治，建筑物完工以后開挖了水深10 m的吳淞口航道，此后長(zhǎng)期穩(wěn)定，為上海港黃浦江內(nèi)各港區(qū)的建設(shè)發(fā)揮了積極作用。

（4）甬江口［3-4］。整治前港池及航道淤淺到-3～-4 m。在雙導(dǎo)堤及丁壩工程方案于1980年8月完成后，并實(shí)施了航道疏浚，到1981年冬這一時(shí)間內(nèi)，未進(jìn)行過維護(hù)性挖泥，但港池水深維護(hù)在-9 m，航道水深也有-6～-8 m。導(dǎo)堤口門伸向金塘水道，從而減小口門攔門沙的形成。這也是甬江整治成功的重要因素，在其他港口可能并不能產(chǎn)生如此好的效果。

（5）閩江口［5］。閩江口沙質(zhì)較粗，河口區(qū)攔門淺灘眾多，嚴(yán)重影響船舶通航。實(shí)施雙導(dǎo)堤及汊道封堵工程后，乘潮水深達(dá)到-9 m，可基本滿足通航要求。

2 Pahang河口自然條件［6-8］

2.1 徑流

Sungai Pahang河是馬來半島最大的河流，其集水面積達(dá)30 000 km2。其地處熱帶地區(qū)，受季風(fēng)影響較為強(qiáng)烈。

Pahang河主要受季風(fēng)影響，各月徑流量相差較大。東北季風(fēng)期間，徑流量較大，平均流量為896.82 m3/s，實(shí)測(cè)最大洪水流量為6 254.1 m3/s；西南季風(fēng)期間，徑流量較小，平均流量為538.85 m3/s，但在臺(tái)風(fēng)經(jīng)過時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生較大流量。

2.2 潮位

Peninsular Malaysia東海岸為弱潮型河口，潮型具有全日潮和半日潮相混合的變化特點(diǎn)，一般情況下，大潮期是以全日潮為主，潮差為3 m，而大潮過后，隨著中潮向小潮的逐漸過渡，至小潮時(shí)多為半日潮，平均潮差為1 m左右。

2.3 潮流

Pahang河口所在地點(diǎn)位于海洋環(huán)流點(diǎn)位（圖1）上，表現(xiàn)出以下水流特征：

（1）在口門以外海域，依據(jù)AWE提供的ADCP資料，可得Pahang河口附近潮流的變化，本地區(qū)漲潮向南，落潮向北，受大洋環(huán)流影響，其特點(diǎn)如下：在東北季風(fēng)期間（10月至次年4月），受大洋環(huán)流向南流動(dòng)影響，潮流以南向流為主，漲潮流速較大，大洋環(huán)流逐漸增強(qiáng)，在12月份流速最大；在大潮期部分時(shí)間表現(xiàn)為北向流，且流速較小。在東北季風(fēng)末期，大洋環(huán)流逐漸減弱，漲潮流速逐漸減小，到3月份達(dá)到最??；在西南季風(fēng)期間（6～9月），受大洋環(huán)流向南流動(dòng)影響，在初始階段大洋環(huán)流處于轉(zhuǎn)流期間，流向較為復(fù)雜，在小潮期為往復(fù)流（西南—東北），在大潮期，潮流均為西南向，潮流流速較??；在7月份，潮流轉(zhuǎn)為北向?yàn)橹?；大洋環(huán)流到9月達(dá)到最強(qiáng)，潮流以北向流為主（但流速較?。?，只是在大潮期出現(xiàn)短暫的南向流；然后大洋環(huán)流減弱，到10月份進(jìn)行轉(zhuǎn)向。在非季風(fēng)期間（4～5月），為南向大洋環(huán)流末期。隨著大洋環(huán)流的減弱，潮流逐漸恢復(fù)北向流，北向流作用時(shí)間逐漸增長(zhǎng)，到5月基本表現(xiàn)為往復(fù)流，潮流流速較小。

（2）在河口以內(nèi)，水體運(yùn)動(dòng)主要是受潮流和徑流共同作用。在洪季是以徑流為優(yōu)勢(shì)，其中在洪季漲潮時(shí)，因受到徑流的頂托，漲潮流速會(huì)明顯減小，特別是當(dāng)出現(xiàn)特大洪水時(shí)還會(huì)出現(xiàn)常落潮現(xiàn)象；在洪季落潮時(shí)，因河道徑流作用和落潮流共同作用，下泄水流速度明顯增強(qiáng)；在枯季是以外海潮流為優(yōu)勢(shì)，漲潮和落潮流速變化，受漲、落潮不同潮時(shí)的影響（落潮歷時(shí)大于漲潮歷時(shí)），河口附近漲潮流速大于落潮流速。

圖1 工程位置圖Fig.1 Location of Kuala Pahang

2.4 波浪

Peninsular Malaysia東海岸，主要受東北季風(fēng)（11月至次年3月）和西南季風(fēng)的作用，特別是在東北季風(fēng)期間，最大有效波高為3.5 m，周期為9～11 s。西南季風(fēng)波高次之，其余月份基本屬無風(fēng)或小風(fēng)期，波高甚小。

2.5 底質(zhì)泥沙

從現(xiàn)場(chǎng)底質(zhì)泥沙取樣結(jié)果來看，在Pahang河口附近，平均中值泥沙粒級(jí)均介于0.2～1.6 mm，屬粗沙范疇，這些泥沙在河口的分布呈馬鞍形，即在攔門沙沙頂最粗，向里或向外均呈變細(xì)分布（圖2）。

圖2 底質(zhì)泥沙粒徑分布圖Fig.2 Location of sediment samples marked with mean diameter

2.6 泥沙來源

（1）Pahang河屬山區(qū)河流性質(zhì)，河口泥沙來源主要是以河流供沙為主，每月平均輸沙量為24.5萬t，全年可達(dá)100萬m3左右。而海向泥沙的影響，在季風(fēng)期間受波浪和海流的共同作用，也有提供沙源的條件，但來沙量很少。

（2）在河口以外局部海域，即口門附近，存在著由北向南的沿岸輸沙，但沙源主要以河道供沙為主。

2.7 泥沙運(yùn)移形態(tài)

（1）Pahang河屬于山溪性河流，輸沙運(yùn)移形式受徑流量影響較大，在較小徑流情況下，懸移質(zhì)輸沙占主要形式，在較大徑流情況時(shí)，推移質(zhì)輸沙占主要形式。在徑流正常年份，推移質(zhì)輸沙占總輸沙30%左右。

（2）在砂質(zhì)海岸，一般情況下主要是以沿岸輸沙為主。但是，對(duì)于Peninsular Malaysia東海岸來講，只有河口附近才存在沿岸輸沙的影響，輸沙方向是由北向南；而遠(yuǎn)離河口后，在南北兩側(cè)較為順直的海岸線，由于波浪傳播方向與海岸線近似垂直，基本不會(huì)產(chǎn)生沿岸輸沙的影響。

（3）東南季風(fēng)期間，波浪較強(qiáng)，海流向南。受波浪掀沙，潮流輸沙的共同作用，泥沙運(yùn)動(dòng)較為活躍，向南運(yùn)移，但沙源也是以河道供沙為主。

2.8 河口演變

根據(jù)1983年、2005年2次遙感圖像，并結(jié)合2005年實(shí)測(cè)水深數(shù)據(jù)，進(jìn)行了對(duì)比分析，所獲結(jié)果如表1所示。

表1 河道水深及寬度變化對(duì)比結(jié)果Tab.1 Comparison of river width and depth m

（1）北河口形態(tài)。北河口出了海岸線后，深槽向東北偏轉(zhuǎn)，呈彎道特征，在現(xiàn)狀情況下，此口門寬度約為370 m，最大水深可達(dá)-9.8 m。同時(shí)還在口門外形成了扇形淺灘區(qū)。最小水深不足-1 m。這種河口的形態(tài)，主要受徑流和落潮流相互疊加共同作用的影響。而河口泥沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律，落潮時(shí)，輸沙方向基本是沿著N—E向呈扇形輸送，漲潮時(shí)，由口門下泄落潮產(chǎn)生的渾水也會(huì)向河口內(nèi)和河口以南輸送，特別是在東北季風(fēng)期間，淤積在口門附近的泥沙還會(huì)由北向南輸移。在現(xiàn)狀條件下，因河道供沙豐富，這種沿岸輸沙的影響還會(huì)一直存在，致使河口外南側(cè)沙壩和沙脊明顯發(fā)育，中間沙洲不斷向外海推延，河口咀岸線向外海推延的形狀會(huì)更加突出。

在北河口的北岸，由于受彎道水流的影響，可出現(xiàn)橫向環(huán)流，泥沙也會(huì)向凹岸（西北向）輸移并淤積，淤積后的泥沙在波浪作用下，不斷向岸邊輸送，為北岸沙咀的發(fā)育提供了一定數(shù)量的堆積沙源。雖然這些泥沙會(huì)對(duì)河口寬度造成影響，但不是主要因素，該河口口門寬度的變化，將主要受控于徑流的作用，徑流量大時(shí)，口門會(huì)寬些，反之口門會(huì)窄些。

（2）南河口形態(tài)。南河口出了海岸線后，深槽向東南偏轉(zhuǎn)，略呈彎道趨勢(shì)，但河口明顯縮窄。在現(xiàn)狀情況下，南口門寬度約為60 m，最大水深為-5.3 m，口門以外最小水深僅為0 m，而且河口外南北兩側(cè)有明顯的沙壩存在。這種河口的變化特點(diǎn)，應(yīng)屬淤積河口形態(tài)，水流作用是次要的，主要變化特點(diǎn)是受北河口下泄泥沙在東北向波浪作用下大量向南輸移所產(chǎn)生的淤積結(jié)果。

（3）河口以內(nèi)地貌形態(tài)及灘槽變化。由于受河流大量輸沙的直接影響，Sungai Pahang河口應(yīng)屬三角洲泥沙堆積外延地貌形態(tài)，主要格局是：口外有攔門沙、口內(nèi)有眾多的沙洲和多條水道及雙河口組成。其中北口門順直段為主河道，河道平均寬度約750 m，深弘線水深介于-2.9～-7.4m，分水量和分沙量大，水深也深；中間為多沙洲和多汊道相間的地貌形態(tài)，各汊道窄淺，沙洲面積較大；南側(cè)為次一級(jí)主河道，平均河寬約360 m，深弘線水深介于-1.0～-2.9m。

這些河槽和沙洲的沖淤變化基本可分兩大類：一是北側(cè)主河道的變化趨勢(shì)基本呈穩(wěn)定狀態(tài)。二是中間灘槽和南側(cè)河道呈淤積變化，淤積特點(diǎn)，中間沙洲面積增大并往外海推延，各汊道和南河道河寬縮窄，南河口口門寬度明顯變窄。

3 整治原則

Sungai Pahang河口呈多汊道雙口門形態(tài)，因此在整治中，既要解決河口外攔門淺灘的礙航問題，也要保持雙口門出海格局，同時(shí)還應(yīng)滿足兩河口內(nèi)漁船方便出入和雨季安全泄洪的要求。

根據(jù)河口整治工程實(shí)踐［3-5］，確定整治原則如下：

（1）整治與疏浚相結(jié)合。既要建設(shè)必要的永久性工程整治建筑物，改變水動(dòng)力條件，調(diào)整流場(chǎng)和泥沙場(chǎng)，達(dá)到增加通航水深的目的。同時(shí)還應(yīng)輔以必要的疏浚，清除洪水和季風(fēng)產(chǎn)生的淤積，以保證航道正常通行的要求。

（2）采用工程措施束水攻沙。河流入海時(shí)，口門處水流會(huì)出現(xiàn)明顯擴(kuò)散，流速降低，泥沙易于沉積，從而形成了淺灘型攔門沙。為了改善攔門沙水深，需在主河道口門以外修建雙導(dǎo)堤，使水流集中，達(dá)到束水沖刷、增加水深的目的。

（3）因勢(shì)利導(dǎo)。保證口門徑流下泄方向與落潮流相一致，從而最大限度的對(duì)河床進(jìn)行沖刷，維護(hù)水深。

4 概念性方案工程布置及功能分析

概念性方案主要是突出了利用落潮水流束水攻沙的整治效應(yīng)，其布置如圖3所示。

圖3 概念性整治工程布置圖Fig.3 Conceptual layout of regulation works

4.1 實(shí)施要求

4.1.1 北河口工程

（1）在北河口向外修建2條長(zhǎng)度不等的導(dǎo)堤，其中北導(dǎo)堤堤頭選擇在-7.5 m等深線附近，南導(dǎo)堤堤頭選擇在-5.5 m等深線附近，堤頂高程全部采用高水堤（與現(xiàn)有沙洲高程一致），堤頭和與岸相接處（堤跟）應(yīng)采用特殊安全處理，確保導(dǎo)堤的穩(wěn)定。

（2）清除河口北側(cè)沙咀，消除阻水影響，提高現(xiàn)有漁碼頭前沿水流動(dòng)力。

（3）在河口整治工程區(qū)內(nèi)實(shí)施航道疏浚，打通攔門淺灘，形成順暢的航道水流，改善河口水深，提高航道通航能力。

4.1.2 南河口工程

（1）在南河口向外修建2條長(zhǎng)度不等的導(dǎo)堤，其中北導(dǎo)堤堤頭選擇在-4.0 m等深線附近，南導(dǎo)堤堤頭選擇在-3.0 m等深線附近，堤頂高程全部采用高水堤（與北河口堤頂高程相同），堤頭和與岸相接處（堤跟）應(yīng)采用特殊安全處理，確保導(dǎo)堤的穩(wěn)定。

（2）清除河口北側(cè)沙壩，增加河口漲潮和落潮進(jìn)出水量和水流動(dòng)力，改善河口內(nèi)外的水深條件。

（3）在河口整治工程區(qū)內(nèi)實(shí)施航道疏浚，打通攔門淺灘，形成順暢的航道水流，改善和提高航道水深與通航能力。

4.2 整治工程的功能及作用

4.2.1 北河口工程

（1）北河口北導(dǎo)堤具有導(dǎo)流、攔沙和防浪功能，同時(shí)也為在北導(dǎo)堤北側(cè)沿著海岸建設(shè)大型漁港基地奠定了良好的基礎(chǔ)。

（2）北河口南導(dǎo)堤具有導(dǎo)流、攔沙、束水功能，可以把泥沙輸送到深海水域，同時(shí)還可消除向南輸沙影響，改善南河口的泥沙淤積環(huán)境，提高了整治工程的綜合效果。

（3）清除北河口北側(cè)沙咀，致使?jié)O碼頭和主航道水流更加順暢，如要提高漁碼頭前沿的水流動(dòng)力和沖刷能力，可以在對(duì)岸修建丁壩，向河口北岸引導(dǎo)水流，為北岸進(jìn)一步發(fā)展?jié)O港提供更多的深水岸線資源。

（4）沿2條導(dǎo)堤之間布置順直航道，并與漁港相連通，通過挖泥疏浚，使航道水深達(dá)到設(shè)計(jì)要求，這種航道選線對(duì)提高自然水流的沖刷作用是有益的。

（5）2條導(dǎo)堤采用微喇叭型布置（縮窄率不超過10%），對(duì)口門寬度的合理選擇應(yīng)滿足或大于現(xiàn)有口門泄洪流量要求，確保泄洪安全，降低洪水威脅。

（6）2條導(dǎo)堤堤頭位置選擇在-5.5 m和-7.5 m等深線附近，具有水深大、潮流強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，能為泥沙向東和向南輸移提供了有利的條件。

4.2.2 南河口工程

（1）當(dāng)北河口實(shí)施整治工程后，向南輸移泥沙會(huì)明顯減少，因此降低南河口工程整治的規(guī)模是可取的。

（2）南河口導(dǎo)堤工程的功能及作用與北河口導(dǎo)堤工程相同。

（3）該河口航道可在兩堤之間按直線規(guī)劃，并通過挖泥疏浚，保證口門水深達(dá)到通航要求，同時(shí)還在口門寬度和過水?dāng)嗝孢M(jìn)一步增大情況下，河口泄洪能力也會(huì)明顯提高。

4.3 工程效果評(píng)價(jià)

（1）Pahang河口兩側(cè)海岸線呈微彎形狀，在東北季風(fēng)作用下，沿岸泥沙主要是自北向南輸移，但由于本海區(qū)波浪與岸線之間夾角較小，沿岸輸沙量不大，基本不會(huì)對(duì)河口淤積構(gòu)成威脅。

（2）河道內(nèi)具有落潮流強(qiáng)、外海具有水深大、潮流動(dòng)力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，這些優(yōu)勢(shì)，為使工程后河口泥沙大量向外海沿E向和S向輸移提供了良好的自然環(huán)境。

（3）河口泥沙呈粗沙分布，淤積變化主要以推移質(zhì)為主，懸移質(zhì)泥沙造成的淤積影響不顯著。

（4）本河口整治重點(diǎn)應(yīng)集中在河口以外水域，特別是利用強(qiáng)勁的落潮水流引導(dǎo)泥沙向外海輸移的整治思路是正確的，可以達(dá)到提高河口航道水深整治的目的。

（5）通過中國(guó)遼河口、長(zhǎng)江河口、甬江河口和閩江河口等眾多河口整治工程的實(shí)踐表明，Pahang河口采用雙導(dǎo)堤工程進(jìn)行整治，將泥沙輸送至外海，提高河口水深是完全可行有效的。

5 主要結(jié)論及建議

（1）Sungai Pahang河是馬來西亞主要河流之一，因受河道內(nèi)大量輸沙影響，河口外水深較淺，影響了漁船的正常通航，嚴(yán)重阻礙了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展，因此增加河口水深，滿足安全航運(yùn)要求，已成為當(dāng)?shù)鼐用窈驼畼O為關(guān)注的問題。

（2）實(shí)施河口整治從滿足航道水深和泄洪要求考慮，保留2個(gè)河口的自然格局是非常必要的。

（3）本河口泥沙淤積以推移質(zhì)為主，整治兩河口則分別采用不同導(dǎo)堤工程方案是可行有效的。

（4）整治工程重點(diǎn)主要集中在河口以外水域，對(duì)河口以內(nèi)水域應(yīng)盡量不改變現(xiàn)有的地貌形態(tài)，其目的主要是維護(hù)灘槽的自然平衡或穩(wěn)定，降低工程風(fēng)險(xiǎn)。

（5）河口整治近期工程可首選本工程方案，該方案具有工程風(fēng)險(xiǎn)小、整治效果明顯的特點(diǎn)，其結(jié)果能達(dá)到束水攻沙、改善河口以外泥沙分布、增強(qiáng)攔門沙航道水深的目的。

（6）整治本河口，增強(qiáng)水流動(dòng)力是非常重要的，除采用整治工程增強(qiáng)流速外，河口內(nèi)納潮量也不應(yīng)該減小，因此，建議在河口內(nèi)要實(shí)施任何圍墾造陸或工程建設(shè)都應(yīng)嚴(yán)格管理和控制，以此來保證河口水深在自然水流條件下的維護(hù)能力。

［1］唐仁南，國(guó)外河口治理文集［R］.上海：長(zhǎng)江口航道整治領(lǐng)導(dǎo)小組科技組，1982.

［2］黃勝.美國(guó)密西西比河口治理考察報(bào)告［C］//中國(guó)河口治理考察團(tuán).美國(guó)密西西比河口治理考察報(bào)告.北京：交通部門，1982：5-12.

［3］張定邦，袁美琦.甬江航道整治效果分析［R］.天津：交通部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所，1983.

［4］JIANG J Y.Case Study on Channel Improvement in the Mouth of Yongjiang River［C］//Port and Harbour Institute，Ministry of Transport.International Conference on Hydro-technical Engineering for Port and Harbor Construction.Japan：Yokusuka，1994：1 243-1 252.

［5］海岸河口研究室.幾種類型海港淤積和減淤措施的研究［R］.天津：交通部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所，1991.

［6］韓鴻勝，閆勇，楊樹森.2007年1月～2月馬來西亞Pahang河口現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)資料及成果匯編［R］.天津：交通部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所，2007.

［7］韓鴻勝，閆勇，楊樹森.2005年6月～2007年3月馬來西亞Pahang河口波浪、潮流及氣象測(cè)量資料成果匯編［R］.天津：交通部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所，2007.

［8］韓鴻勝，閆勇，楊樹森.2005年5月～2006年12月馬來西亞Pahang河口現(xiàn)場(chǎng)水位測(cè)量資料成果匯編［R］.天津：交通部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所，2007.