古雷二期航道沖淤變化趨勢分析

■王鈥源

（廈門港航道管理站漳州分站，漳州 363000）

古雷二期航道沖淤變化趨勢分析

■王鈥源

（廈門港航道管理站漳州分站，漳州 363000）

根據(jù)古雷航道二期工程交工3年以來的定期維護(hù)測量水深資料，結(jié)合東山灣水文泥沙環(huán)境、海床性質(zhì)與岸灘穩(wěn)定性，分析古雷航道沖淤變化情況。研究成果不僅為古雷航道安全暢通提供了重要的支持和保障，也為古雷航道疏浚維護(hù)計劃、后續(xù)研究打下堅實(shí)的基礎(chǔ),對同類沿海航道研究提供了借鑒作用。

古雷航道 沖淤變化 計算分析

1 工程概況

廈門港古雷港區(qū)位于福建省漳浦縣東山灣古雷半島西側(cè)。古雷港經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)是福建省的兩個石化產(chǎn)業(yè)基地之一，正在建設(shè)和發(fā)展超千億元產(chǎn)值產(chǎn)業(yè)集群（基地），是漳州發(fā)展新的重要經(jīng)濟(jì)增長極。為適應(yīng)古雷港碼頭泊位生產(chǎn)需求以及通航船舶大型化趨勢，古雷航道發(fā)展快速，2009年古雷10萬噸級航道建成通航，航道僅進(jìn)行少量疏浚工程與航標(biāo)拋設(shè)，航道全程基本為天然狀態(tài)；2013年3月二期工程15萬噸級乘潮單線航道建成通航；目前三期工程也即將開建。古雷航道二期工程范圍為：從古雷10萬噸級航道起點(diǎn)A點(diǎn)起至規(guī)劃港區(qū)南9#泊位附近E點(diǎn)，航道全長約12.84km，其中A點(diǎn)至D點(diǎn)建設(shè)長約9.53km的15萬噸級乘潮單向航道 （同時滿足10萬噸級油船全潮雙向通航，以及15萬噸級油船和5萬噸級散貨船交匯通航），D點(diǎn)至E點(diǎn)建設(shè)5萬噸級單向航道 （長約3.31km）。

2 自然條件分析

2.1 海流及潮汐動力環(huán)境

據(jù)東山觀測站1995～2005年潮位觀測資料統(tǒng)計，本海域潮汐屬于不規(guī)則半日潮，潮汐形態(tài)數(shù)為0.51，屬不正規(guī)半日潮性質(zhì)。潮流運(yùn)動形式呈現(xiàn)明顯的往復(fù)流性質(zhì)。東山灣的動力系數(shù)為7.66，屬于潮控型海灣。

東山灣灣口被塔嶼分為東、西兩個水道：漲潮時，東山灣外的海水由東、西水道進(jìn)入灣內(nèi)。東水道水流受大坪嶼等島嶼影響，流向為西北，西水道的水流受陸地邊界限制，進(jìn)入灣口的水流流向基本上為北向，在對面嶼外側(cè)兩水流匯合后，方向呈西北。漲潮流主要通過對面嶼以外的深水區(qū)沿西北方向進(jìn)入灣頂；只有小股水流從對面嶼內(nèi)側(cè)的淺灘上行至灣頂。

2.2 波浪

東山灣內(nèi)水域緊靠古雷半島，東、北、西三面有陸域環(huán)抱，波浪掩護(hù)條件較好。工程海域主要是受S—SW—NW向的波浪影響，特別是S（SSW）、SSE向面臨東山灣灣口，受外海波浪的影響最大，其次是受到NW向小風(fēng)區(qū)風(fēng)浪影響。

2.3 含沙量及泥沙運(yùn)動分析

東山灣水深較大，海岸比較穩(wěn)定，泥沙來源不多，淤積物質(zhì)主要是懸移質(zhì)的淤泥。東山灣海水含泥量極低，港區(qū)處于灣口流速較大水域，有島嶼的掩護(hù)。島嶼與港區(qū)之間有強(qiáng)潮流通過，泥沙更不易沉積。據(jù)相關(guān)水文測驗資料統(tǒng)計結(jié)果：東山灣內(nèi)實(shí)測含沙量的最高值，漲潮流時為0.2876kg/m3，落潮流時為0.5318kg/m3。實(shí)測含沙量最低值，漲潮流時為0.066kg/m3，落潮流時為0.044kg/m3。平均含沙量一般在0.0204～0.047kg/m3之間。含沙量變化一般呈現(xiàn)秋季大于春季、灣頂大于灣口、大潮大于小潮、漲潮大于落潮的特點(diǎn)。

2.4 地形、地貌及灘槽格局總體分布

東山灣沿岸主要為低山丘陵、臺地間海積平原地貌、外灣及灣口段為沙灘，灣頂為淤泥質(zhì)淺灘。東山灣東面是古雷半島，主要由海積和風(fēng)積平原組成；北面、西面是花崗巖組成的低山緩丘間紅土臺地，并有漳江注入；南面為東山島，由花崗巖和變質(zhì)巖組成的緩丘，紅土臺地間海積平原，是較好的基巖海灣海岸。東山灣地理位置獨(dú)特。除南部狹窄的灣口與外海溝通外，其四周幾乎被陸地所包圍。灣口狹小，灣內(nèi)水域?qū)掗?，水深條件好。-20m等深線距岸約250m，-15m等深線距岸160m，-10m等深線距岸約100m。灣的西南部，原有寬約620m的八尺門海峽與詔安灣相通，1955年建筑了海堤，堵死了海峽的通道，成為一個南與臺灣海峽南口海域相通的口小腹大的海灣。東山灣口門海域從東山島銅陵磯頭至古雷頭寬約5km，受口門中部塔嶼的阻擋分為東、西兩條水道伸入灣內(nèi)。西水道口門寬約1km，20m深槽長約3.3km，呈近南北向伸入灣內(nèi)；東水道口門寬約2.2km，受虎嶼島的阻擋又分為兩條汊道伸入灣內(nèi)，虎嶼島西汊道寬約1.3km，20m深槽長約4km，受島嶼制約呈西北—東南向展布；虎嶼島東汊道為東水道主汊道，20m深槽從口外海域呈南北走向，從灣口伸入灣內(nèi)約5km，本水道是進(jìn)出灣內(nèi)主通道，也是古雷航道所處位置。灣內(nèi)地勢由北向南傾斜，灣口東、西兩條水道附近6條5m槽溝散開呈輻射狀、往北伸入灣內(nèi)，受岸邊淺灘的阻擋，大部分槽溝僅伸到近灣中部，僅一條5m槽溝北伸至近漳江口。汊道之間為潮流沙脊。潮流在向灣內(nèi)運(yùn)移過程中，受到漳江和杜潯溪等水流的阻擋，在灣中堆積成水深小于5m的潮流沙脊。在大霜島以北和以東海域，分布著范圍較廣的水下淺灘。水深為0～10m之間，是潮間淺灘水下的延伸。這里海底地形平緩，坡度小于1°。同時還有礁石、島嶼及淺灘出現(xiàn)。

3 古雷航道沖淤變化分析

3.1 東山灣海床演變總體分析

（1）東山灣海岸線變化分析

根據(jù)收集到的東山灣歷史海圖資料分析圍填海造成的海岸線變化，海圖資料包括1955年版、1975版、1987版、2001年版和2005年版的海圖。這些海圖分別代表上世紀(jì)50年代、70年代、80年代以及本世紀(jì)初東山灣的海岸線分布。比較上述四個年代的海岸線，可以把1955年東山灣的海圖岸線看作是本底線，那時沒有大的圍填?；顒?，代表東山灣的天然海岸線或初始狀態(tài)，經(jīng)過40多年的開發(fā)利用，東山灣東北部沿岸的岸線發(fā)生巨大的變化。對于海岸線具體位置，1955年的位于內(nèi)側(cè)，2001年的在外側(cè)，由岸向海里移動明顯。海岸線的形狀發(fā)生變化，1955年的岸線曲折，天然型成分較多；而2001年的岸線為人工岸線較多，平直梯形狀，許多地方為蝦池“堤壩”或鹽田“堤壩”。相對于1955年的海圖而言，2001年的海岸線向海外移了許多，東山灣的圍填?；顒樱饕性跂|山灣的東北部沿岸。近10年來，古雷港口工業(yè)發(fā)展較快，填海建設(shè)活動都是按“先圍堰后填砂石”程序進(jìn)行，符合環(huán)保規(guī)定，對海域水深影響較小。本工程區(qū)大部分為近岸側(cè)淺灘，水流動力弱、含沙量低，水下地形穩(wěn)定，適宜進(jìn)行圍海造地。工程區(qū)岸灘為圍頭灣海域泥沙主要來源之一，圍填后可以較好地改善本海域的泥沙環(huán)境，減少泥沙淤積。

（2）東山灣水深條件變化分析

東山灣水下淺灘地形平緩，坡度小于10‰。據(jù)1969年、1975年海圖對比分析，1969～1975年底，東山灣東北部0m等深線向南擴(kuò)張500～1000m，2m等深線較為穩(wěn)定；灣頂中水道西側(cè)。0m線向東擴(kuò)漲400m左右；東山灣西南部 0m等深線較穩(wěn)定。2m線卻向東南擴(kuò)漲 1000～ 1500m；東山東南部2m線卻向東后退300～500m；石礬塔淺灘不斷向西北和東南兩端延伸，使中水道逐漸偏東，水道西北端5m等深線向東南后退2～3km。由上述可見，灣頂潮間帶的淤積比較迅速，而潮下帶卻非常緩慢。

據(jù)海圖對比分析，1969～2003年東山灣沿岸等深線變化不大，平面位置基本穩(wěn)定，略有變化。東山灣10m等深線向岸逼近1km左右。古雷頭附近10m深槽由扁平變瘦、變長，面積由7.59km2減少至4.00km2；象嶼、獅嶼附近10m深槽面積由5.84km2減少至1.09km2；20m等深線亦有貼近岸的趨勢，略有北偏態(tài)勢，在蘇尖灣處突變，向岸伸出9.3km左右，蘇尖淺灘面積縮減；30m等深線平面位置及形狀變化較大，兄弟嶼附近30m等深線逐漸相連，30m深槽有增深和增寬的跡象?？傮w來說，水域內(nèi)的等深線變化不大，蘇尖淺灘附近略有淤積，古雷頭附近以沖刷為主，港區(qū)岸線和深槽均較穩(wěn)定，港區(qū)位置水深條件良好。

3.2 航道沖淤計算分析

大環(huán)境上，東山灣波浪潮流動力強(qiáng)勁，水清沙少，多年來灘槽格局基本不變，海床穩(wěn)定性較好。

古雷航道二期交工后進(jìn)行了多次全程水深測量，根據(jù)水深測圖資料，采用CASS7.1軟件計算，計算方法為方格網(wǎng)法，范圍為航道邊線以內(nèi)（邊坡以外方量不計）。計算時全部假定施工水深為-30m。分別計算出不同年份圖紙所對應(yīng)的每個航段的挖方量。計算結(jié)果見表1。

表1 古雷航道二期工程沖淤計算分析

經(jīng)分析，A（起點(diǎn)）-D航段沖刷量為356304m3，平均沖刷0.09m，經(jīng)實(shí)地調(diào)查，3年來此航段無施工挖泥作業(yè)，屬于沖刷。D-D1′航段沖刷量為 62353m3，平均沖刷0.13m，經(jīng)實(shí)地調(diào)查，3年來此航段無施工挖泥作業(yè)，屬于沖刷。D1′-E （終點(diǎn)）航段變化較為明顯，沖刷量為200690m3，平均沖刷0.62m，經(jīng)實(shí)地調(diào)查，主因是南8-9#泊位調(diào)頭區(qū)挖泥影響。根據(jù)沖淤計算分析，古雷航道二期工程交工后航道全程以弱沖刷為主，除局部航段人工開挖等因素外，航道所在海床總體穩(wěn)定。

3.3 航道斷面對比分析

（1）灣外航道縱斷面對比分析。

灣外航道所處蘇尖淺灘位于東山灣口門20～30m等深線之間。是處于東山灣和蘇尖灣2個海灣前沿順岸方向的淺灘。其形成與其他海灣淺灘一樣，都是由于海灣地形與沿岸水流、泥沙運(yùn)動相互影響的結(jié)果。多年測圖資料表明，蘇尖淺灘一直處于穩(wěn)定少變狀態(tài)，其灘頭、灘尾的位置基本保持不變。對比2007年7月（建設(shè)前）、2013年3月（交工時）、2016年4月航道測圖，灣口淺灘和蘇尖灣淺灘航段保持基本穩(wěn)定，水深變化很小，略顯沖刷（詳見圖1）。又2016年4月航道測圖顯示，灣外航道A點(diǎn)2#標(biāo)附近沙線淺灘為沖刷，水深明顯變深。

圖1 灣外航道縱斷面對比分析圖

（2）灣內(nèi)航道橫斷面對比分析。

對比分析2013年3月與2016年4月二期航道掃海圖斷面（見圖2），2016年4月斷面線大部分（70%～80%）在2013年3月斷面線下方，2016年4月測圖的斷面面積明顯大于2013年3月測圖的斷面面積，總體呈沖刷趨勢。由于二期航道炸礁超炸（疏浚設(shè)計底高程-16.9m，炸礁設(shè)計底高程-23.0m）開挖深度落差最大超過6m，在潮流和波浪作用下，航道開挖初期，航道兩側(cè)床面出現(xiàn)了一定程度的沖淤調(diào)整，沖刷下來的泥沙造成航道局部短期淤積量增加?？傮w上看，斷面平面分布以局部炸礁區(qū)回淤，疏浚區(qū)呈略微沖刷狀態(tài)為特征；斷面形態(tài)以主槽沖刷明顯，邊坡上沖下淤為特征。

4 結(jié)論

圖2 灣內(nèi)航道橫斷面對比分析圖

根據(jù)古雷航道二期工程2013年交工3年以來的定期維護(hù)測量水深資料，結(jié)合東山灣水文泥沙環(huán)境、海床性質(zhì)與岸灘穩(wěn)定性，通過航道沿程水深變化、航道沖淤計算、航道斷面形態(tài)對比分析等方面的內(nèi)容、計算、分析研究，得出結(jié)論：

（1）東山灣海域為強(qiáng)潮海域，含沙量較低，泥沙來源較少，岸灘演變分析表明，除港口建設(shè)、填海造地等人工因素外，工程海域灘槽總體穩(wěn)定。

（2）古雷二期航道建成后運(yùn)行良好，工程建成后總體是灣外航道水深變化較小，略顯沖刷；灣內(nèi)總體呈沖刷趨勢，局部沖刷較大（明顯受8#泊位挖泥挖深影響）。

（3）航道開挖初期，航道兩側(cè)床面出現(xiàn)了一定程度的沖淤調(diào)整，沖刷下來的泥沙造成航道局部短期淤積量增加，總體上看，斷面平面分布以局部炸礁區(qū)回淤，疏浚區(qū)呈略微沖刷狀態(tài)為特征；斷面形態(tài)以主槽沖刷明顯，邊坡上沖下淤為特征。

此結(jié)論，同樣適用于類似沿海航道工程研究，對同類沿海航道沖淤變化計算分析提供了借鑒作用。

[1]交通運(yùn)輸部規(guī)劃研究院.廈門港總體規(guī)劃（修編）[R].2013.

[2]福建省港航勘察設(shè)計研究院.福建省沿海航道規(guī)劃[R].2013.

[3]福建省港航勘察設(shè)計研究院.廈門港古雷航道三期工程初步設(shè)計[R].2015.

[4]福建省港航管理局勘測中心.廈門港古雷航道三期工程綜合水文測驗技術(shù)報告[R].2015.