神華黃驊港航道維護疏浚方案研究

梁秀忠 林誠鑫

摘要：本文介紹了黃驊港航道相關(guān)情況、目前維護疏浚方案及存在問題，根據(jù)新形勢的變化，提出維護疏浚調(diào)整方案并進行了分析對比。相關(guān)方案及思考為類似港口維護疏浚施工安排提供了參考。

關(guān)鍵字： 黃驊港；維護疏浚；施工方案

作為淤泥粉沙質(zhì)海岸港口，神華黃驊港航道回淤嚴(yán)重，需要常年進行維護疏浚，且始終面臨大風(fēng)驟淤風(fēng)險。如何在確保航道通航安全、降低驟淤風(fēng)險基礎(chǔ)上，通過科學(xué)合理的航道維護疏浚施工安排，降低疏浚成本一直是港務(wù)公司思考研究的重要課題。本文通過分析研究，對該問題進行了一定的思考探索。

一、神華黃驊港航道概況

神華黃驊港位于河北省與山東省交界處、滄州市區(qū)以東約90公里的渤海之濱，是河北省沿海的地區(qū)性重要港口，也是我國西煤東運第二大通道出?？凇⒌诙竺禾肯滤?，是神華集團“礦、電、路、港、航”五位一體運營體系的重要組成部分。目前，港口擁有5萬噸級雙向重載航道1條，煤炭裝船泊位17個、雜貨及多用途泊位2個、液體化學(xué)品泊位1個，年設(shè)計吞吐能力達到2億噸。

航道作為港口的咽喉，是港口生存和發(fā)展的關(guān)鍵所在，對神華集團整個產(chǎn)業(yè)鏈有重要影響。目前神華黃驊港航道底寬270米，底標(biāo)高-14.0米，邊坡1：5，航道總長43.48km，其中內(nèi)航道2.48km。

黃驊港為淤泥粉沙質(zhì)海岸港口，建港條件較差，航道回淤嚴(yán)重，且始終面臨大風(fēng)驟淤風(fēng)險。2003年10月，一場45年未遇的特大風(fēng)暴潮襲擊黃驊港，導(dǎo)致已經(jīng)挖到7m多深25km長的人工航道基本淤平。根據(jù)天津水運工程科學(xué)研究院的研究，航道平均年淤積量達1700萬方。為保障港口平穩(wěn)安全運營，航道的維護疏浚至關(guān)重要。

二、航道維護情況簡述

1、黃驊港航道維護特點 黃驊港航道維護特點在于航道回淤嚴(yán)重且始終存在大風(fēng)驟淤風(fēng)險。據(jù)天科院研究分析認(rèn)為黃驊港航道淤積機理為“波浪掀沙，潮流輸沙”，航道的回淤主要受港口大風(fēng)影響，港口周邊海域邊灘泥沙在大風(fēng)作用下起動，隨潮流進入航道落淤。粉砂質(zhì)淤泥具有“難起易落”的特點，短時間內(nèi)發(fā)生大量淤積，且落淤后很快發(fā)生板結(jié)，嚴(yán)重影響通航且疏浚難度較大。

2、目前航道維護疏浚方案 為抵御大風(fēng)驟淤風(fēng)險，目前黃驊港航道維護采用“開挖備淤水深與常年性疏浚相結(jié)合”維護方案，一方面提前開挖備淤水深，另一方面港內(nèi)常年保持3-4艘耙吸挖泥船，常年進行維護疏浚。備淤水深的設(shè)計考慮航道回淤分布規(guī)律，不同區(qū)段采用不同備淤水深（見圖1）。2012年黃驊港航道基建施工基本完成，2012-2014年采取非大風(fēng)季節(jié)重點進行備淤施工，大風(fēng)季節(jié)重點進行清淤施工的施工方案。截至目前，航道各區(qū)段大部分已達到備淤水深，全航道平均水深達15.46m，備淤能力達1600萬m3，可抵御15年一遇大風(fēng)回淤（詳見圖1）。

采用“開挖備淤水深與常年性疏浚相結(jié)合”維護方案，最大限度的降低了航道回淤的風(fēng)險，一方面?zhèn)溆偎畹拈_挖可保證發(fā)生大風(fēng)回淤后航道滿足通航水深要求，另一方面在港疏浚力量保證能夠盡快對航道回淤進行清淤，避免板結(jié)。2012年以來，航道水深保持穩(wěn)定加深趨勢，通航保證率達100%，有力保障了港口的生產(chǎn)運營。

圖1 航道備淤水深及2015年七月航道各區(qū)段平均水深示意圖

3、目前維護方案存在的問題 目前維護方案也存在一些問題，主要是：1、航道常年維持3、4艘耙吸挖泥船不間斷進行疏浚施工，航道維護成本居高不下，每年疏浚費用達3.5億元；2、隨著航道水深基本達到設(shè)計備淤水深要求，因可疏浚泥層薄，耙吸船無法充分發(fā)揮施工效率，且不可避免產(chǎn)生超深（約占總計費工程量的20-30%），增加了疏浚工程量；3、為保持施工連續(xù)性，多艘船舶常年在港施工，非大風(fēng)期疏浚力量總體過剩，部分區(qū)段發(fā)生超挖，增加了疏浚成本。

鑒于以上，根據(jù)目前黃驊港航道維護自身及周邊環(huán)境條件的變化，有必要對航道維護模式進行調(diào)整，探索新的維護疏浚方案。

三、維護疏浚方案研究

1、航道維護疏浚方案調(diào)整的有利條件

（1）目前航道備淤水深開挖已基本完成，之后維護性疏浚全部為清淤施工；航道水深良好，備淤能力較強，施工安排可更靈活。

（2）我港航道北側(cè)綜合港航道建設(shè)已完成，一方面其建設(shè)期間因施工對我公司航道淤積的不利影響消除，另一方面形成對我公司航道的掩護，有利于減少北向、東北向風(fēng)的回淤量。

（3）經(jīng)過多年對黃驊港航道回淤規(guī)律的持續(xù)研究，對航道回淤規(guī)律有了較深如的認(rèn)識，為維護施工安排提供了有力參考。

（4）根據(jù)天科所研究，近年來航道回淤物中值粒徑有細化趨勢，粘土含量有增加趨勢，航道可挖性得到提高。

（5）我公司與上海航道局成立合資公司，建立緊密合作關(guān)系，長江口航道疏浚施工期與黃驊港大風(fēng)回淤期在時間上錯開，在疏浚船舶安排方面可得到上海航道局支持，減少黃驊港常年在港施工船。

2、維護疏浚方案及對比分析

根據(jù)以上分析，認(rèn)為目前有必要、有條件對航道疏浚方案進行調(diào)整，以便在確保航道驟淤風(fēng)險可控條件下，降低維護疏浚費用。方案調(diào)整的主要方向為在維持現(xiàn)狀備淤水深條件下，采取分階段間歇性疏浚施工；重點在于綜合考慮各方面因素，確定合理的疏浚施工時段和停歇時段。

施工期與停歇期的劃分主要考慮黃驊港大風(fēng)在年內(nèi)的分布規(guī)律。根據(jù)天科院統(tǒng)計分析，黃驊港大風(fēng)多發(fā)生在春秋季節(jié)，即3～5月和9～11月期間，其大風(fēng)能量分別占全年總能量的44.5%和30.5%，其中上半年4月份能量最強，下半年11月份能量最強。大風(fēng)發(fā)生概率最小時期為6～8月份，其大風(fēng)能量只占全年總能量的9.5%。冬季大風(fēng)能量占全年總能量的15.5%。此外每年12月-次年2月為冰期，對疏浚安排也有一定影響。下面對可能的維護疏浚方案進行具體分析，考察各方案在降低驟淤風(fēng)險、提高疏浚效率及降低疏?？傎M用三個方面的優(yōu)劣：

（1）方案一 每年10月至次年5月進行施工，分時段、分區(qū)段進行疏浚，6月至9月暫停疏浚施工。即每年度大風(fēng)回淤期及冰期進行清淤施工，在非大風(fēng)期減少在港船舶，暫停施工。施工時采用“輪作”方式，首先對已接近或達到預(yù)定回淤厚度的區(qū)段進行疏浚；本區(qū)段疏浚完，再對其他已回淤至一定厚度區(qū)段進行疏浚；如此往復(fù)，不同區(qū)段逐步完成清淤。

此方案優(yōu)點為回淤礙航風(fēng)險最小，成本較節(jié)約。分析如下：a、在易發(fā)生驟淤的大風(fēng)期及冰期保持最大疏浚力量，使水深維持較深狀態(tài)，降低驟淤風(fēng)險；b、一旦發(fā)生驟淤能在最短時間內(nèi)完成清淤，最大限度降低驟淤對通航的影響；c、航道某區(qū)段回淤至一定厚度進行清淤，有利于充分發(fā)揮耙吸船效率；d、采取“輪作”方式分時分段施工，可用較少船舶完成整條航道疏浚任務(wù)，節(jié)約成本；e、6月至9月暫停施工，因航道回淤量小，風(fēng)險可控，且減少在港船舶可大幅節(jié)約費用。

此方案缺點為施工期較長（8個月），冬季施工面臨效率低、機具磨損嚴(yán)重、安全風(fēng)險大等問題。

（2）方案二 每年3月至8月進行疏浚施工，9月至次年2月暫停疏浚。具體為3月至5月大風(fēng)期主要進行清淤施工；6月至8月非大風(fēng)期利用回淤量少有利條件，重點疏浚大風(fēng)期未疏浚完回淤土方，使航道水深浚深至要求備淤水深；9月至次年2月大風(fēng)期及冰期不進行施工，主要依靠前期疏浚備淤水深抵御回淤。

此方案優(yōu)點為集中施工時間短（6個月），效率高，能應(yīng)對春季大風(fēng)期驟淤，避免了冬季施工的問題。分析如下：a、施工停歇期回淤土方經(jīng)較長時間積累厚度較大，有利于發(fā)揮耙吸船效率；b、回淤土自身發(fā)生一定沉降固結(jié)，計量疏浚工程量有所減少，成本降低；c、開始施工后，清除停歇期部分回淤土方保持較好水深，有利于降低春季大風(fēng)期驟淤分險；d、6月至8月疏浚能發(fā)揮船舶最大疏浚效率，達到要求備淤水深，以應(yīng)對之后的停工期回淤。

缺點為施工期投入力量大，9月至次年2月停工期依靠前期疏浚備淤水深抵御回淤，存在一定風(fēng)險，如發(fā)生嚴(yán)重回淤易影響通航并短期內(nèi)難以消除（需再調(diào)船施工）。

（3）方案三 每年3月至5月、9月至11月各進行一次疏浚，6月至8月、12月至次年2月暫停施工。即在第一種方案基礎(chǔ)上，冬季也停止施工，僅在大風(fēng)期進行疏浚。

相較第一種方案，此方案疏浚時間縮短，且避免了冬季施工的問題，其抵御回淤風(fēng)險能力較強。主要問題為冬季不進行施工，秋季大風(fēng)期回淤來不及無法完全清除即進入春季大風(fēng)期，航道備淤能力有所降低；此外一年停工兩次，施工連續(xù)性較差，存在一定船舶調(diào)遣風(fēng)險（需疏浚時無船可調(diào)）并增加調(diào)遣費用。

3、結(jié)論與建議

根據(jù)以上分析，認(rèn)為方案一風(fēng)險最低，方案三次之，方案二風(fēng)險最高；疏浚效率方面，方案二最高，方案一次之，方案三最低；疏浚費用方面，方案二最低，方案三次之，方案一最高；此外，方案三還面臨一定船舶調(diào)遣風(fēng)險?？紤]到航道安全暢通對于港務(wù)公司及神華集團的重要性，須確保風(fēng)險可控，認(rèn)為方案一、方案三較適宜；如船舶調(diào)遣風(fēng)險可確保解決，則方案三風(fēng)險小且費用低，最為適宜。鑒于目前處于摸索階段，存在較多不確定因素，無相關(guān)經(jīng)驗，建議先采用方案一進行探索，取得經(jīng)驗，條件成熟后逐步采用方案三進行施工安排。

四、結(jié)語

本文介紹了黃驊港航道相關(guān)情況、目前維護疏浚方案及存在問題，根據(jù)新形勢的變化，提出維護疏浚調(diào)整方案并進行了分析對比，認(rèn)為目前宜采取方案一進行探索，取得一定經(jīng)驗、條件成熟后逐步過渡到方案三。相關(guān)方案及思考為類似港口維護疏浚提供了參考。

參考文獻：

〔1〕張華，張建峰.淤泥質(zhì)海岸大型航道回淤規(guī)律和維護方案研究〔C〕.第十九屆世界疏浚疏浚大會論文集，2010（9）

〔2〕苗士勇，左書華. 神華黃驊港疏浚管理的新模式〔J〕.中國港灣建設(shè)，2013（6）

〔3〕劉娜.天津港水深動態(tài)維護應(yīng)用研究〔D〕.天津大學(xué)，2010（1）

〔4〕楊先波，吳江平，陳懇.長江航道維護性疏浚工程施工管理研究〔C〕.第十九屆世界疏浚疏浚大會論文集，2010（9）

〔5〕盛海明，馮曉明.試論維護性疏浚工程的質(zhì)量管理〔J〕.城市建設(shè)理論研究（電子版），2013（18）

〔6〕周宇輝.天津港深水航道及港池與泊位備淤深度〔J〕.中國港灣建設(shè)，2004（10）

〔7〕胡寧.天津港水深淺點形成原因及其對維護疏浚周期的影響〔J〕.中國港灣建設(shè)，2002（6）

梁秀忠，男，1986年2生，河北張家口人，碩士學(xué)歷，助理工程師職稱，主要研究方向：工程技術(shù)管理方向。

林誠鑫，男，1987年生，漢族，福建福州人，碩士學(xué)歷，助理工程師職稱。主要研究方向：工程技術(shù)管理方向。