游艇基地防波堤平面研究

周玲娟

摘 要：本文以珠海淇澳帆船游艇基地碼頭工程為例，通過波浪、泥沙潮流數(shù)學(xué)模型的分析結(jié)果對游艇碼頭的防波堤平面布置進行研究，為游艇碼頭的防波堤設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞：防波堤 游艇碼頭 平面布置

1.概述

珠海淇澳島帆船游艇基地總體以會員服務(wù)、航行、賽事組織、休閑、商務(wù)活動為主要項目的定位形式，參照歐美及香港游艇會的運作模式和經(jīng)營理念，采用會員制的組織方式，聘請專業(yè)團隊進行管理，并提供游艇、帆船的選擇、購買、航海技能培訓(xùn)及船舶維護保養(yǎng)服務(wù)。

游艇基地包括碼頭水域、系泊設(shè)施、防護設(shè)施、上下岸設(shè)施、游艇岸上存放設(shè)施、岸上管理運營設(shè)施、綜合服務(wù)設(shè)施、交通設(shè)施等。本文重點針對淇澳帆船游艇基地的防護設(shè)施平面布置進行研究。

2.項目概況

珠海淇澳游艇會位于珠海市香洲區(qū)淇澳島南芒灣，港區(qū)內(nèi)需設(shè)置136個游艇泊位，總面積約14.3萬m2，其中陸地面積約1.5萬m2，海域使用面積12.8萬m2。工程所在區(qū)域已建突堤式碼頭一座，為婆灣碼頭，長約170m，規(guī)劃作為游艇碼頭防波堤的一部分。 2. 1設(shè)計船型

游艇碼頭靠泊的船型為機動艇和帆船，其中機動艇最大船型為50（長）×9.6（寬）×3.0（吃水）m，最小船型為12（長）×4.1（寬）×1.1（吃水）m，帆船最大船型為25（長）×6.5（寬）×5.0（吃水）m，最小船型為12（長）×3.9（寬）×2.1（吃水）m。

2.2風(fēng)浪條件

2.2.1風(fēng)

工程附近海洋站1995～2006年實測風(fēng)資料統(tǒng)計結(jié)果（表1、圖1）顯示，常風(fēng)向為SE向，出現(xiàn)頻率為19.8%，多年平均風(fēng)速為5.4m/s；次常風(fēng)向是ESE向，出現(xiàn)頻率為17.2%，多年平均風(fēng)速為6.1m/s；強風(fēng)向為N向，出現(xiàn)頻率為14.1%，平均風(fēng)速為8.8m/s；次強風(fēng)向為N N W，出現(xiàn)頻率為6.3%，平均風(fēng)速為7.8m/s；多年年平均風(fēng)速最小的是WSW向風(fēng)，為2.3m/s，其頻率也最小，為0.2%；SW向風(fēng)頻率次小，出現(xiàn)頻率為0.4%。

2.2.2波浪

游艇基地所在的淇澳島南淺灘近期以淤積為主，平均淤積厚度約為0.02 m/a，呈現(xiàn)為整體的淤積。舊碼頭附近淤積厚度最大，為1.26m，平均年淤積強度為0.057m/a。

3.防波堤平面布置研究

3. 1游艇碼頭港池泊穩(wěn)條件

鑒于游艇對港池水域泊穩(wěn)條件的特殊要求，游艇基地一般需配套建設(shè)防波堤，控制波浪入射和其在港內(nèi)的反射，使水域達到泊穩(wěn)條件要求。國內(nèi)對游艇泊穩(wěn)條件尚無相關(guān)規(guī)范或標準，參照國內(nèi)外游艇碼頭設(shè)計中泊穩(wěn)條件的選擇，波高一般控制在0.1～0.3m之間，浮式碼頭游艇泊穩(wěn)的允許波高為0.5m。

3.2防護設(shè)施布置原則

防波堤口門的位置、方向及寬度應(yīng)綜合考慮常風(fēng)向、波浪、潮流、泥沙運動的影響，確保游艇及帆船可安全進出口門。口門方向的選擇，應(yīng)防止波浪和潮流直接進入港內(nèi)，同時應(yīng)防止因泥沙入侵造成的口門淤塞?？陂T還宜設(shè)在泥沙運動轉(zhuǎn)向點處，或設(shè)在泥沙運動相對較弱的破波帶之外。此外，為保證游艇安全進出港池，不能使游艇受橫浪作用。同時需考慮到小型帆船不宜頂風(fēng)直線前進，口門方向需與常風(fēng)向保持45～90度的夾角。

3 . 3防波堤布置方案

對于風(fēng)向，工程所在海域常風(fēng)向為SE向，次常風(fēng)向是ESE向，強風(fēng)向為N向，由于N向為陸域，故防波堤主要掩護方向為SE向，口門方向需與SE向保持45度～90度。對于外海波浪，工程位于珠江口伶仃洋西側(cè)，因為珠江口外萬山群島及大嶼山等眾多島嶼作為天然屏障，對外海波浪有較明顯的阻攔作用，伶仃洋灣內(nèi)海區(qū)在大風(fēng)（主要是臺風(fēng)）時以風(fēng)浪為主，水域波況主要為SE、S向及E向小風(fēng)區(qū)波浪控制，防波堤設(shè)計時需保證游艇出入口門的時候不受橫浪作用。對此，本文結(jié)合景觀效果，考慮了以下三個防波堤平面布置方案：

（1）平面方案一：

防波堤由東、西兩段組成，其中西防波堤長為324.1m，呈“L”型，轉(zhuǎn)角連接處均為圓弧處理；東防波堤沿原婆灣碼頭直線延長200.0m。堤頭段局部加大，做成圓形，東堤堤頭中心位置設(shè)置一座燈塔。防波堤口門布置在港區(qū)南側(cè)，寬50m。具體見圖3。

（2）平面方案二：

防波堤由東、西兩段組成，其中西防波堤自北端岸線以直線向南延伸159.6m；東防波堤在原婆灣碼頭基礎(chǔ)上延長，呈“L”型，堤頭位置往西南側(cè)轉(zhuǎn)折，堤頭段局部加大，做成圓形，東堤堤頭中心位置設(shè)置一座燈塔。防波堤口門布置在港區(qū)中部，寬50m。具體見圖4。

（3）平面方案三：

除東、西防波堤和進出港航道在口門處有些不同外，方案三的平面布置與方案一基本相同。具體見圖5。

3 . 4防波堤布置方案對比

3.4.1掩護條件對比

在充分收集珠海帆船游艇會碼頭工程附近海洋站風(fēng)、浪資料的基礎(chǔ)上，采用波浪整體數(shù)學(xué)模型試驗，考慮不同設(shè)計水位與該海域S、SSE、SW、E向不同重現(xiàn)期波浪組合工況，對碼頭工程航道、回旋水域、防波堤內(nèi)外側(cè)、碼頭停泊水域、排水涵等波浪狀況進行了試驗研究，確定了防波堤內(nèi)外及港池區(qū)域的波浪要素，分析了設(shè)計高水位、2年一遇各向浪作用下游艇碼頭停泊水域泊穩(wěn)條件，主要結(jié)論如下：

①模型試驗結(jié)果顯示，在極端高水位、50年一遇SE向浪作用下，方案一外航道有效波高在1.67～1.78m之間，口門處有效波高為0.41m；西防波堤外側(cè)有效波高在0.51～1.29m之間，南防波堤外側(cè)有效波高在1.76～1.78m之間；進入口門后，受雙向防波堤的影響，港池內(nèi)波浪動力顯著減弱，中型游艇碼頭泊位處有效波高在0.66～0.71m之間，比波高在0.37以下，大型游艇碼頭泊位有效波高在0.47～0.62m之間，比波高在0.35以下。S、SW、E向浪作用下，港池及停泊水域的波高相對于口外波浪亦顯著減??；設(shè)計高水位、設(shè)計低水位情況下波浪場特征與極端高水位同一浪向波浪場基本一致，表明方案一防波堤布置具有較好的防浪效果。方案二、方案三對S、SE、SW、E向浪都有較好的防浪作用。

②不同方案防浪效果比較分析顯示，在極端高水位，E、SE、S、SW向浪水文組合條件下，方案一回旋水域相應(yīng)的有效波高分別為0.34m、0.55m、0.51m、0.4m；西防波堤內(nèi)側(cè)（大型游艇碼頭泊位）相應(yīng)的有效波高分別為0.59m、0.55m、0.35m、 0.1m，南防波堤內(nèi)側(cè)相應(yīng)的有效波高分別為0.28m、0.30m、0.51m、0.54m，對工程區(qū)域主浪向SE、S向浪的防浪效果最佳，為三個方案中波浪條件最優(yōu)方案。

③泊穩(wěn)試驗結(jié)果顯示，方案一各向浪作用下，游艇碼頭停泊水域H4%大多在0.3m以下，僅E向浪條件下，大型游艇碼頭停泊水域H4%為0.49m。方案二各向浪作用下，游艇碼頭停泊水域H4%大多在0.4m以下。方案三各向浪作用下，游艇碼頭停泊水域H4%大多在0.3m以下。綜上，各方案基本滿足泊穩(wěn)條件。

3.4.2泥沙回淤對比

根據(jù)潮流數(shù)學(xué)模型研究及泥沙回淤分析研究報告，基于工程附近水域的水流條件和泥沙運動特性，計算分析各方案實施前后的流速分布及其變化情況、泥沙回淤情況等，結(jié)論如下：

①3種方案工程后港池和回旋水域流速不大，進港航道流速較大；方案二工程后進港航道流速較其它2個方案小，方案一橫向流速小于方案三。

②方案一港內(nèi)年回淤量最小，為12.41萬m3，港內(nèi)平均淤積強度為1.12m/a；方案二港內(nèi)年回淤量最大，為14.41萬m3，港內(nèi)平均淤積強度為1.22m/a；方案三港內(nèi)年回淤量居中，為13.18萬m3，港內(nèi)平均淤積強度為1.15m/a。

③方案一港區(qū)驟淤量最小，為15.13萬m3，港區(qū)平均淤積強度為1.37m/a；方案二港區(qū)驟淤量最大，為17.36萬m3，港池平均淤積強度為1.51m/a；方案三港區(qū)驟淤量居中，為15.63萬m3，港池平均淤積強度為1.40m/a。

3.4.3推薦防波堤平面布置方案

本工程的三個防波堤平面布置方案均能滿足港內(nèi)水域泊位、船舶進出港安全等要求。方案三僅口門位置與方案一不同，相比較，方案三擋浪效果比方案一稍好，但泊穩(wěn)試驗結(jié)果顯示方案一、方案三游艇碼頭停泊水域H4%大多在0.3m以下，均能滿足游艇泊穩(wěn)要求。且方案一港區(qū)年回淤量最小，為12.41萬m3，方案三港區(qū)年回淤量為13.18萬m3，港內(nèi)回淤條件較方案一差。

綜上所述，防波堤平面布置方案一較優(yōu)。

4.結(jié)語

游艇不同于普通貨船，其對泊穩(wěn)條件要求較高，本文僅從防波堤對游艇會基地碼頭港池水域的掩護情況及回淤情況角度分析，推薦出相對較優(yōu)的防波堤平面布置方案，工程實際中還需考慮防波堤的工程造價、對游艇進出港便利性等角度分析比較。

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