鎮(zhèn)海、北侖港區(qū)水深變化調查及影響因素初探

李志永,郜會彩,李 君

(浙江省水利河口研究院,浙江 杭州 310020)

1 問題的提出

鎮(zhèn)海港區(qū),位于甬江口門,占用岸線長約3.7 km,距寧波市中心三江口22.0 km,為裝卸中轉煤炭、散雜貨、件雜貨、液體化工產品、國際集裝箱多功能、綜合性港區(qū)。北侖港岸線173.0 km,其中深水岸線120多公里,目前已開發(fā)岸線70.0 km。北侖港區(qū)港域大部分水深在50.0 m以上,航道最窄處寬度亦在700.0 m以上。25萬噸級重載海輪可自由進出,30萬噸級可候潮出入。調查發(fā)現(xiàn),2002年以來,鎮(zhèn)海港區(qū)前沿的游山深潭出現(xiàn)了較大幅度的淤積,部分碼頭前沿也出現(xiàn)了3.0～4.0 m的淤積。為此,本次考察結合以往的工作對鎮(zhèn)海、北侖港區(qū)水深條件的變化進行梳理并對可能的影響因素進行了初步探討。

2 水深變化調查

根據(jù)調查,2002—2011年新泓口—鎮(zhèn)海港一帶近岸水域呈現(xiàn)條帶性淤積,地形等值線有一定幅度的外推,地處鎮(zhèn)海港區(qū)前沿的游山深潭出現(xiàn)了較大幅度的淤積,最大幅度達8.0m;17#碼頭和18#碼頭前沿以及工程西側淺灘普遍淤積3.0～4.0 m[1-2]。游山深潭淤淺的同時,也向東側萎縮,-15.0 m等深線東移約500.0 m,-20.0 m和-25.0 m等深線則消失。同期,北侖港區(qū)的水深條件變化相對平穩(wěn)(見圖1)。

圖1 港區(qū)前沿2002—2011年海床沖淤分布圖

進一步分析表明,這期間又以2003年2月至2004年11月淤積速度最快,游山深潭淤積幅度達4.0～6.0 m,其它區(qū)域為1.0～2.0 m(見圖2)。深潭的淤積主要在這個時段形成,此后淤積放緩。由于海床淤積,港區(qū)的有關泊位則不得不進行清淤疏浚。圖3為18#泊位西端水深較淺區(qū)域海床變化、清淤及回淤過程圖。由圖3可知,2004年4月至2007年2月,碼頭西端呈單向淤積趨勢,年平均淤積速率約1.85 m/a。由于淤積嚴重,分別于2007年4月和2008年5月對18#泊位西端進行清淤疏浚。2次疏浚期間的平均回淤速率為1.86 m/a[2]。

圖2 2003年2月至 2004年11月工程附近海床沖淤圖

圖3 18#碼頭西端水深淤淺曲線圖

3 影響因素初探[1-5]

3.1 區(qū)域外部環(huán)境的影響

港區(qū)位于杭州灣南岸,與港區(qū)水深條件有一定聯(lián)系的外部環(huán)境主要是指杭州灣和長江口的環(huán)境變化。眾所周知,自20世紀以來錢塘江河口、杭州灣實施了大規(guī)模治江圍墾工程,長江口入海泥沙量則因為上游建庫等因素創(chuàng)歷史新低。

3.1.1 治江縮窄工程

錢塘江河口自20世紀60年代中期實施大規(guī)模治江縮窄以來,至2008年末累計圍涂11.13萬hm2(167萬畝),其中澉浦以上累計圍涂8.33萬hm2(125萬畝),澉浦以下累計圍涂2.80萬hm2(42萬畝)。到目前為止,尖山以上江道治理已經全部完成,尖山至澉浦段北岸已完成,南岸形成基本框架,預計在幾年內將到達規(guī)劃線。圍涂多與促淤工程結合,大量泥沙被帶至圍涂區(qū)內落淤,從而也使經落潮流由杭州灣帶至金塘海域的輸沙量減少;但杭州灣大規(guī)模治江縮窄工程也使得納潮量有所減小,致使金塘水道近南岸水流強度有一定幅度的減弱。

3.1.2 長江口來沙

長江口入海泥沙向南擴散是影響包括港區(qū)在內金塘水道的一個重要因素。近年來,由于長江流域修建了大量水庫,尤其是2003年三峽工程開始蓄水,長江入海泥沙量出現(xiàn)明顯下降。長江年輸沙量從20世紀50年代的4.86億t減至70年代的4.27億t,90年代減至3.37億t,2000年后為1.76億t,減少幅度達64%(見圖4)。其中,2006年僅為0.85億t/a,創(chuàng)歷史新低,但長江徑流量基本持平。

圖4 長江大通站徑流量和輸沙率的變化圖

圖5為工程海域2002—2011年海床沖淤面貌圖,由圖5可知,大規(guī)模治江縮窄工程雖使杭州灣的納潮量有所減小,但由于人類活動的影響,由杭州灣或長江口等區(qū)域的外部環(huán)境進入港區(qū)所在的金塘水域的泥沙量呈下降趨勢;調查期內金塘水道總體呈沖刷態(tài)勢,但其南側近岸水域呈條帶狀淤積。

圖5 工程海域2002—2011年沖淤面貌圖

3.2 鄰近工程的影響

本海域近期對港區(qū)可能存在影響的主要工程有:金塘大橋、新泓口圍涂工程、泥螺山圍墾工程,港區(qū)自身的40.00 hm2(600畝)圍涂,位置見圖6。

圖6 港區(qū)海域近期的主要工程圖

3.2.1 金塘大橋

金塘大橋西起寧波新泓口,東至舟山金塘,全長約26.5km,海上部分約18.3 km。于2006年4月動工興建,2008年7月宣告海上部分貫通。金塘大橋共有西通航孔、東通航孔及主通航孔3個通航孔 (見圖6),建橋對甬江口、金塘錨地、七里嶼錨均無明顯不良影響,對北侖港區(qū)基本沒有影響(淤積小于0.1 m)[3]。建橋以來金塘海域海床的沖淤變化基本印證了該結論。

3.2.2 新泓口圍涂工程

新泓口圍墾工程位于杭州灣南岸,圍涂面積約493.33 hm2(0.74萬畝),堤線由南、北隔堤和順堤組成,長度分別為1.2,1.7,3.5 km。圍涂工程于2006年2月28日開工,2008年4月圍堤合龍。

余祈文等在文獻[4]中就新泓口圍墾工程對鎮(zhèn)海港區(qū)18#泊位的影響給出了如下結論:由于新泓口圍墾工程離18#泊位近,圍墾工程實施后,估計淤積厚度4.0～6.0 m;報告同時指出了“土地均是加快寧波市及其鎮(zhèn)海區(qū)經濟建設和發(fā)展不可缺兩個很重要的因素,然而,新泓口圍墾與18#泊位兩者間存在矛盾”。

根據(jù)金塘水道甬江口以西海域2002—2012年-6.0 m等高線 (見圖7)分析,在海域-6.0 m等深線總體有向岸推進的趨勢,但新泓口—外游山一帶-6.0 m等深線,在2011年、2012年2次測圖上均較2002年、2003年的有較大幅度的離岸、外推現(xiàn)象。結合圖5,新泓口圍涂區(qū)下游側—外游山一帶下游淤積量達4.0 m以上,但該時期內金塘水道的大部分區(qū)域以沖刷為主。因此,不論從處于新泓口圍涂區(qū)落潮隱蔽區(qū)內的新泓口—外游山一帶的局部區(qū)域與金塘水道大部分區(qū)域的沖淤背離情況看,還是從新泓口上下游區(qū)域的淤積分布形態(tài)看,新泓口—外游山一帶的邊灘淤積、外推與新泓口圍墾有關。由此可見,新泓口圍涂工程實施以后鄰近海域的沖淤,特別是圍涂工程上下游區(qū)域的淤積及其對鎮(zhèn)海港區(qū)相關泊位的實際影響基本印證了文獻[4]的相關結論。

圖7 新泓口—外游山一帶6 m等高線分布圖

3.2.3 泥螺山圍墾工程

泥螺山圍墾工程位于新泓口圍墾工程北部,總面積1253.33 hm2(1.88萬畝),堤線總長8.7 km。工程于2010年12月開工,2012年2月28日項目組現(xiàn)場踏勘時,圍堤已出水。

3.2.4 鎮(zhèn)海港區(qū)40.00 hm2(600畝)圍涂

2001年為興建18#泊位,在18#泊位后方圍涂約40.00 hm2(600畝)作為罐區(qū),直接改變了深潭附近海域的地形水流條件,且使岸線向外推出250.0 m,外游山體 (類似丁壩頭)在水域中長度由300.0m縮短為50.0 m,減弱了水域內漲、落潮流壓縮和繞流作用減弱,這是外游山深潭淤積的另一個重要原因。

外游山深潭水域自1984年以來的4次測圖,展示了外游山深潭的淤積發(fā)展過程,進一步確認了外游山深潭沖刷坑淤積的原因(見表1)。自1984年以來外游山深潭共淤積約15.0 m。其中1999年以前淤積約3.0 m;1999年至2004年11月淤積約10.0 m,而期間鄰近最大的工程就是港區(qū)18#泊位后方的40.00hm2(600畝)圍涂。此后在金塘大橋(2006年開建)、新泓口圍涂 (2006年開建)、泥螺山圍涂(2010年開建)等人類活動的共同作用下深潭有進一步淤積的趨勢,但淤積趨緩。

表1 外游山深潭沖淤變化表

因此,盡管外游山深潭的淤積是由遠處、近處的圍墾引起的,但其淤積機理不盡相同,遠處的圍墾主要是由流速減小而引起淤積;近處外游山上游側的40 hm2(600畝)圍墾因縮短突體長度,從而削弱丁壩的挑流效應而引起淤積。后者雖然圍墾面積不大,但對外游山深潭淤積影響不可忽視。

4 結 語

通過調查發(fā)現(xiàn),2002年以來,鎮(zhèn)海港區(qū)前沿的游山深潭出現(xiàn)了較大幅度的淤積,部分碼頭前沿也出現(xiàn)了3.0～4.0 m的淤積。分析表明,作為區(qū)域的重要外部環(huán)境—杭州灣和長江口,前者因圍涂多與促淤工程結合,大量泥沙被帶至圍涂區(qū)內落淤;后者因三峽建庫蓄水等原因,導致由杭州灣或長江口等區(qū)域外部環(huán)境進入港區(qū)所在的金塘水域的泥沙量呈下降趨勢,水下地形資料分析也顯示金塘水道整體并沒有出現(xiàn)明顯淤積。鄰近港區(qū)的新泓口圍涂工程、港區(qū)自身的40 hm2(600畝)圍涂對鎮(zhèn)海港區(qū)目前的淤積均有較大影響。外游山深潭的淤積是由遠處、近處的圍墾引起的,但其淤積機理不盡相同,遠處的圍墾主要是由流速減小引起淤積;近處外游山上游側的40 hm2(600畝)圍墾因縮短突體長度,削弱丁壩的挑流效應而引起淤積。后者雖然圍墾面積不大,但對外游山深潭淤積影響不可忽視。

[1]李志永,郜會彩.鎮(zhèn)海港區(qū)21～22號泊位潮流泥沙數(shù)學模型試驗[R].杭州:浙江省水利河口研究院,2009.

[2]李志永,郜會彩,王瑞鋒.鎮(zhèn)海港區(qū) 21～23號碼頭平面布置方案研究 [J].浙江水利科技,2O12(2):14-17.

[3]熊紹隆.金塘大橋動床模型與橋墩局部沖刷研究報告 [R].杭州:浙江省水利河口研究院,2004.

[4]余祈文.新泓口圍涂工程對鎮(zhèn)海港區(qū)18#19#泊位影響的補充分析報告 [R].杭州:浙江省水利河口研究院,2004.

[5]吳修廣,楊元平.冊子島至鎮(zhèn)海海底管道水動力數(shù)模及沖刷試驗研究[R].杭州:浙江省水利河口研究院,2012.