三沙市開發(fā)重點(diǎn)與大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)技術(shù)探討

周玉華（中交水運(yùn)規(guī)劃設(shè)計院有限公司，北京100007）

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三沙市開發(fā)重點(diǎn)與大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)技術(shù)探討

周玉華
（中交水運(yùn)規(guī)劃設(shè)計院有限公司，北京100007）

摘要：在分析三沙市宏觀形勢與需求、發(fā)展現(xiàn)狀與存在問題的基礎(chǔ)上，結(jié)合自然資源、交通等基礎(chǔ)設(shè)施條件，提出三沙市發(fā)展重點(diǎn)，并對開發(fā)初期面臨的重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)技術(shù)問題進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：海洋基地；人工島；港口；海上搜救

引 言

三沙市位于中國南海，是中國最南端的城市，下轄西沙群島、南沙群島、中沙群島的島礁及其海域，是中國陸地面積最小、總面積最大、人口最少的城市。

為促進(jìn)三沙市可持續(xù)發(fā)展，推動南海資源開發(fā)和管控能力建設(shè)，迫切需要開展三沙市總體開發(fā)戰(zhàn)略研究工作。本文在重點(diǎn)分析三沙市宏觀形勢與需求、發(fā)展現(xiàn)狀與存在問題的基礎(chǔ)上，結(jié)合自然資源、交通等基礎(chǔ)設(shè)施條件，提出三沙市發(fā)展重點(diǎn)，并對開發(fā)初期面臨的重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)技術(shù)問題進(jìn)行探討。

1 三沙開發(fā)戰(zhàn)略選擇與發(fā)展重點(diǎn)

1.1 宏觀形勢和需求分析

1）交通要道，關(guān)系國家貿(mào)易通道暢通和安全

三沙市戰(zhàn)略地位十分重要，南海扼太平洋至印度洋海上交通要沖，是中國對外開放的重要海運(yùn)通道和南疆安全的重要屏障。每年通過南海的船只噸位占世界船舶總噸位的 1/2，每日通過馬六甲海峽進(jìn)入南海的中國船只超過70 %。另外，南海也是日本和韓國的油氣運(yùn)輸通道，從中東進(jìn)口的石油90 %需通過南海。

2）島嶼資源，是加強(qiáng)國防建設(shè)、保衛(wèi)國家領(lǐng)土的前沿陣地

在中國國防從守土防御向近海防御的轉(zhuǎn)變中，利用中國海域的島嶼組成的“島嶼防御”是保證和平開發(fā)海洋資源，維護(hù)國家安全的重要基礎(chǔ)。南海諸島島嶼面積普遍較小，部分島嶼具備填海造陸的條件，可形成一定的土地和岸線資源，利用島嶼建設(shè)必要的物資供給和海洋基地、修建港口和機(jī)場，是加強(qiáng)國防建設(shè)的需要。

3）礦藏豐富，可緩解國家能源緊缺的局面

南海海域蘊(yùn)藏著大量的礦藏資源，油氣資源尤為豐富，地質(zhì)儲量約373億t，超過陸地油氣資源總量的三分之一，素有“第二個波斯灣”之稱。隨著世界能源的日益緊缺，南海這個巨大的資源寶庫，將為我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供自主控制的資源保障。

4）海洋產(chǎn)業(yè)資源，將帶來巨大經(jīng)濟(jì)和社會效益

隨著 21世紀(jì)中國大規(guī)模開發(fā)海洋，海水養(yǎng)殖業(yè)、遠(yuǎn)洋漁業(yè)、海洋食品藥品工業(yè)、海洋采礦業(yè)、海洋旅游業(yè)、海洋交通運(yùn)輸業(yè)、海洋建造業(yè)等幾十個行業(yè)將迅猛發(fā)展。三沙市的設(shè)立，必將推動南海海域海洋產(chǎn)業(yè)開發(fā)，推動與周邊國家、地區(qū)的合作，使海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展與國防建設(shè)、海洋權(quán)益維護(hù)相互促進(jìn)、協(xié)調(diào)發(fā)展。

1.2 自然條件

南海屬熱帶海洋季風(fēng)氣候，常夏無冬，年平均氣溫21.2～28.3 °C，年降雨量超1 500 mm，每年5月下旬至9月盛行西南季風(fēng)，11月至翌年4月中旬盛行東北季風(fēng)。據(jù)統(tǒng)計，南海熱帶氣旋平均每年15.57次，其中熱帶風(fēng)暴11.1次，多集中在N10°以北海區(qū)。南海海流、波浪主要受季風(fēng)影響，年平均波高風(fēng)浪1.3 m，涌浪1.8 m。潮汐則以不規(guī)則日潮為主，平均潮差0.5 m，最大1～2 m，個別近岸海區(qū)可達(dá)4～7 m。

南海位于歐亞板塊、澳大利亞板塊和太平洋板塊交匯地帶，屬于邊緣海盆地，地質(zhì)構(gòu)造的形成和發(fā)展受幾大板塊運(yùn)動的制約。巖石圈斷裂、地殼斷裂很多，大部分呈NE或NW向展布。南海諸島由島、礁、沙、灘組成，島嶼海拔高度2～6 m，多為珊瑚島礁。

1.3 目前存在的主要問題

1）經(jīng)濟(jì)文化落后

南海諸島由于糧食蔬菜及日用品依靠島外供應(yīng)等原因，使島上長期居住的人口數(shù)量增長受到限制。據(jù) 1990年全國人口普查的統(tǒng)計，西南中沙群島總?cè)丝跒? 245人（不包括臺灣省的人口數(shù)），散居在二十多個島嶼上。其余漁民以流動作業(yè)為主，季節(jié)性變動非常明顯。據(jù)統(tǒng)計，西南中沙群島每年中人口活動高峰期的人口總數(shù)在25 000人以上，包括戶藉人口、漁民、工程技術(shù)人員和海洋科學(xué)工作者等?？傮w來看，三沙市資源開發(fā)不足，經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展相對落后。

2）交通運(yùn)輸不便

南海島礁面積狹小、缺乏淡水，各島嶼所需的生產(chǎn)物資、生活用品等均從海南島或祖國大陸供應(yīng)；同時南海出產(chǎn)的水產(chǎn)品也必須及時運(yùn)出。隨著駐島居民不斷增多和海島的建設(shè)發(fā)展，各種物資和旅客的運(yùn)輸量也將急劇增加，海上運(yùn)輸任務(wù)將十分艱巨。

3）補(bǔ)給基地缺乏

近年我國已具備深海石油開采能力，開發(fā)南海油氣資源的時機(jī)已經(jīng)成熟。而南海海域島礁面積小，根本無法滿足油氣大量開采以及其它海洋工業(yè)開發(fā)所需的陸域要求。另外，南海夏季多發(fā)臺風(fēng)，造成交通運(yùn)輸?shù)呐R時中斷，迫切需要建設(shè)南海補(bǔ)給基地、海上救助基地等，為海洋資源開發(fā)和途經(jīng)南海海域的各種船舶提供后勤保障。

1.4 戰(zhàn)略選擇與開發(fā)重點(diǎn)

從世界人口分布來看，海岸帶及海島是人口最密集的地區(qū)之一。目前，我國海岸帶總體上人口密度大，但主要集中在一些沿海大中城市。我國海島數(shù)量多，分布范圍廣，集中分布的群島有50多個，島嶼面積約為8萬km2，其中開發(fā)程度較高、人口密度較大的是香港、臺灣和海南島。南海島嶼開發(fā)潛力非常大。

從地理位置來看，三沙市擁有優(yōu)良的區(qū)位條件，毗連經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的海南省、廣東省和港澳地區(qū)，同東南亞各國的海域連片。南海諸島開發(fā)存在的不利條件，主要是由于周邊國家有領(lǐng)土要求而造成的復(fù)雜形勢以及海盜的滋擾；其次是人口少，沒有工業(yè)企業(yè)，物資儲備少，遠(yuǎn)離大陸，供給困難。隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國家越來越重視南海諸島的疆土保衛(wèi)、海洋科學(xué)考察與資源開發(fā)，國家海洋局和海南省政府已在永興島和永暑礁等地設(shè)立了海洋氣象觀測站，并作固定斷面的海洋環(huán)境監(jiān)測。這些都為三沙市的開發(fā)建設(shè)提供了有利條件。

三沙市由于其特殊的地理位置、水陸域資源條件以及在區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)中應(yīng)發(fā)揮的作用，在開發(fā)建設(shè)初期將面臨城市、綜合交通、海洋基地建設(shè)以及海上資源開發(fā)等任務(wù)，工程方面將面臨利用現(xiàn)有島礁造陸、港口機(jī)場建設(shè)以及信息系統(tǒng)建設(shè)等問題。同時，作為中國最南端的城市，需要建立以三沙市為中心的海上搜救及遇險調(diào)度指揮等系統(tǒng)，為南海地區(qū)的船舶和海洋工程服務(wù)。

針對三沙市開發(fā)建設(shè)初期面臨的重大基礎(chǔ)設(shè)施及信息系統(tǒng)建設(shè)問題，應(yīng)重點(diǎn)開展以下三個方面的研究。

2.1 海洋基地人工島建設(shè)技術(shù)研究

南海諸島散布范圍廣，陸地面積小，猶如星星散落于茫茫大海之中，無法滿足城市建設(shè)、資源開發(fā)等對陸域的需求。因此，應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行填海造陸工程和海洋基地建設(shè)的研究工作，包括設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、建設(shè)規(guī)模、選址及平面形態(tài)、工程建設(shè)對環(huán)境影響、風(fēng)浪場模擬、巖土勘察、新型防護(hù)結(jié)構(gòu)、建設(shè)施工組織等內(nèi)容。

1）海洋基地人工島設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)研究

需要對人工島項(xiàng)目的使用功能、重要性、安全性、可修復(fù)性等因素進(jìn)行重點(diǎn)研究，從而確定工程建設(shè)的潮位、波浪、流速參數(shù)，以及陸域高程、沉降量、海岸防護(hù)、抗震等級等規(guī)劃與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

2）海洋基地人工島選址及總體布置形態(tài)研究

人工島的選址及平面形態(tài)取決于海域水深條件、海洋動力環(huán)境，需要統(tǒng)籌考慮海域功能區(qū)劃、人工島多項(xiàng)功能協(xié)調(diào)、工程建造難度、建設(shè)投資、建設(shè)工期等諸多因素，還需兼顧在各種極端氣候條件下的功能保障，以及生態(tài)環(huán)境影響等問題。

3）海洋基地人工島建設(shè)對環(huán)境影響研究

人工島的建設(shè)將直接改變附近海域波浪、潮流等海洋水動力條件，會使泥沙輸移路徑發(fā)生變化，海底地形地貌、周邊岸線等發(fā)生改變。這種影響不僅具有長期性和復(fù)雜性，而且諸多影響因素之間具有關(guān)聯(lián)性和不確定性，既相互影響又相互制約。人工島的建設(shè)在滿足使用功能需要的同時，還需保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境。因此，科學(xué)、準(zhǔn)確地評價、預(yù)測和監(jiān)測人工島建成后對周圍水環(huán)境、海底地貌、周邊岸線的影響是決定人工島建設(shè)成敗的重要因素。

4）海洋氣象水文觀測技術(shù)和風(fēng)浪場模擬技術(shù)研究

潮汐、大風(fēng)、波浪是影響海上工程最為活躍的動力因素，往往是確定工程安全等級、建筑物型式、工程造價最基本的參數(shù)。三沙市氣象水文資料相對缺乏，島嶼的開發(fā)建設(shè)缺少可借鑒的當(dāng)?shù)毓こ探?jīng)驗(yàn)。因此，應(yīng)開展海洋氣象水文觀測站的選址和島礁觀測技術(shù)研究，以便獲得實(shí)測數(shù)據(jù)，為三沙市的開發(fā)建設(shè)提供基礎(chǔ)資料。對目前無實(shí)測資料的海區(qū)，應(yīng)研究通過風(fēng)場、浪場模擬，求得工程所在區(qū)域的歷史大風(fēng)情況，推算工程所需設(shè)計波要素的計算方法。

5）海上巖土工程勘察測試技術(shù)研究

海上勘察由于受風(fēng)浪、水深等條件的限制，陸域常規(guī)的靜載試驗(yàn)、靜力觸探、旁壓等原位試驗(yàn)，在海上很難進(jìn)行。因此，需要開發(fā)針對填土層的土樣獲取方法，研制配套的推土設(shè)施，提出切實(shí)可行的鑒定土樣擾動程度的技術(shù)方法和措施，建立不同原位試驗(yàn)之間及與室內(nèi)土工試驗(yàn)指標(biāo)之間的相互關(guān)系。

6）新型防護(hù)結(jié)構(gòu)型式研究

亟需開發(fā)具有環(huán)保、景觀、消浪、防沖刷護(hù)底等功能的新型護(hù)岸結(jié)構(gòu)，并應(yīng)重點(diǎn)開展可快速形成的輕型結(jié)構(gòu)、可改善地震、海嘯受力及損毀后易修復(fù)的防護(hù)結(jié)構(gòu)型式研究，以及惡劣海洋腐蝕環(huán)境下高耐久性、環(huán)保型防腐材料研究。

7）海洋基地人工島工程建設(shè)施工組織研究

海上人工島施工涉及水、陸兩種施工狀態(tài)。面對外海，自然條件惡劣，施工材料和人員、機(jī)械的交通組織和安全必須考慮周全，需開展南海島礁特殊施工條件下的施工組織研究。

2.2 港口建設(shè)技術(shù)研究

南海諸島遠(yuǎn)離大陸，食品、淡水等生活用品及大量建筑材料、生產(chǎn)用品均需經(jīng)過海運(yùn)。同時，南海豐富的旅游資源將吸引大批游客，因此，三沙市開發(fā)應(yīng)首先進(jìn)行港口碼頭、陸島交通工程、航海保障以及郵輪、游艇等專項(xiàng)規(guī)劃，以滿足生產(chǎn)、生活物資的運(yùn)輸及旅游等服務(wù)功能的需要。

實(shí)踐證明，在南海諸島的珊瑚礁上建設(shè)港口從地質(zhì)地貌特征和自然條件方面是可行的。例如島礁中的潟湖和向海坡可為天然港池，口門通道是天然航道，潟湖盆和向海坡上的水下階地可作錨地，礁坪可作為防波堤和陸域的基礎(chǔ)等。南海島礁港口碼頭的建造方式可分為以下4種類型：

1）潟湖型。一是順岸建設(shè)碼頭，港口建在潟湖邊，這是最理想的建港形式。二是棧橋式，從島邊建設(shè)棧橋伸到潟湖，直接利用潟湖水深，節(jié)省大量土方工程量。

2）礁緣型。即沿礁坪前緣直接利用自然水深建造順岸碼頭。

3）挖入型。即開挖礁坪，建造挖入式港池供船舶停泊。

4）礁坪造陸建港。即當(dāng)天然島礁陸地面積不足時，在礁坪中挖入港池航道，填筑人工島建設(shè)碼頭和生活基地。

2.3 海上搜救、遇險調(diào)度指揮和快速定位技術(shù)研究

三沙市作為中國最南端的行政區(qū)，島嶼眾多，面臨著繁重的海上運(yùn)輸、油氣開采和遠(yuǎn)洋漁業(yè)捕撈等任務(wù)，建立以三沙市為中心的海上搜救系統(tǒng)，必將在南海搜救、遇險調(diào)度指揮等方面發(fā)揮不可替代的作用。

研究需詳細(xì)分析各海上搜救中心、救助局的協(xié)作方式，并在廣泛分析海上搜救案例的基礎(chǔ)上，提出具有實(shí)用價值和前瞻性的適合中國國情的海上搜救指揮工作流程及規(guī)范。建設(shè)集話音、數(shù)據(jù)、圖像為一體的綜合通信平臺，重點(diǎn)解決電子海圖平臺存在的船位顯示數(shù)據(jù)刷新慢、船位顯示不連續(xù)、軌跡回放困難等問題，在電子海圖上整合并直觀展現(xiàn)AIS 及 VTS 的海量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)圖互動的效果。實(shí)現(xiàn)眾多異構(gòu)系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)作，為海上搜救系統(tǒng)提供綜合信息服務(wù)，如：船舶基本信息、船舶動態(tài)信息、船員基本信息、危險品規(guī)則信息、VTS 信息、AIS信息、搜救力量信息、水文氣象信息、專家信息、協(xié)調(diào)單位信息和通航環(huán)境信息等，提高搜救效率。開發(fā)機(jī)器視覺增強(qiáng)系統(tǒng)，解決夜間救助工作的視距問題，使得海上搜救人員能夠借助機(jī)器視覺搜救系統(tǒng)進(jìn)行夜間搜救，避免人眼疲勞，快速找到搜救目標(biāo)，提高搜救成功率。結(jié)合海上搜救指揮工作流程，研究對遇險船舶、落水人員等海上遇險目標(biāo)的快速、準(zhǔn)確、動態(tài)、綜合定位技術(shù)，開發(fā)適合落水人員緊急求救的定位終端。

3 結(jié) 語

當(dāng)前，三沙市的發(fā)展面臨著前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，為避免無序開發(fā)，必須做好三沙市總體開發(fā)戰(zhàn)略研究工作，開展城市、交通、相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，找準(zhǔn)發(fā)展方向和重點(diǎn)，系統(tǒng)規(guī)劃、合理布局、分步實(shí)施。同時，需要多行業(yè)、多部門共同努力，為發(fā)展提供良好的外部政策環(huán)境和技術(shù)儲備，探討適合不同情況的建設(shè)經(jīng)營模式，拓寬融資渠道，實(shí)現(xiàn)三沙市的良性可持續(xù)發(fā)展。

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Keystones of Sansha City Development and Construction Techniques of Large-scale Infrastructure

Zhou Yuhua
（CCCC Water Transportation Consultants Co.， Ltd.，Beijing 100007， China）

Abstract：By analyzing Sansha city from the aspects of macro-situation， demand， the developing status and existing problems， it is necessary to take natural resources， traffic conditions and other infrastructures into consideration， which deduces the developing keystones of Sansha city.In addition， some research work has been done for the technical problems of major infrastructure construction at early stage of municipal development.

Key words：ocean base； artificial island； port； maritime search and rescue

中圖分類號：U651

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1004-9592（2016）02-0027-04

DOI：10.16403/j.cnki.ggjs20160207

收稿日期：2015-10-21

作者簡介：周玉華（1972-），女，高級工程師，主要從事港口與城市規(guī)劃設(shè)計工作。