孖洲島友聯(lián)修船基地碼頭擴建方案比選論證

劉培，劉悅軒，張艷艷

（水利部珠江河口治理與保護重點實驗室；珠江水利委員會珠江水利科學(xué)研究院，廣東 廣州 510611）

近些年隨著世界經(jīng)濟全球化發(fā)展，我國大部分碼頭的規(guī)模已經(jīng)不能滿足需求，都將面臨擴建的現(xiàn)實[1]。本文以深圳孖洲島友聯(lián)修船基地碼頭擴建工程為例，根據(jù)擴建規(guī)模和碼頭實際情況，擬定了可能的布設(shè)方案，并采用平面二維潮流泥沙數(shù)學(xué)模型，論證各個方案的可行性，給出了推薦方案。本文采用的選址原則和論證手段可為相關(guān)碼頭擴建工程提供借鑒和參考。

1 工程概況

深圳孖洲島友聯(lián)修船基地位于珠江口孖洲島，基地四邊臨水，除東南邊水域水深較淺，用作材料碼頭及輪渡碼頭外，其余三邊為修船碼頭或船塢使用，地理位置和現(xiàn)狀見圖1、圖2。

圖1 工程地理位置示意圖

圖2 友聯(lián)修船基地碼頭及泊位分布圖

為了增加LNG修理專用碼頭和郵輪修理專用碼頭，需要對碼頭進行擴建。

2 碼頭擴建選址及初步方案擬定

2.1 選址原則

結(jié)合友聯(lián)修船基地的實際情況，以及工程規(guī)模的需求，擬定了以下4 個選址原則：

①滿足擴建規(guī)模要求；②減少對水流阻滯影響，審慎確定碼頭走向；③盡量減少對現(xiàn)有碼頭的影響；④優(yōu)化布置，節(jié)省投資。

根據(jù)以上四個原則，初步確定擴建碼頭選址應(yīng)該考慮以下幾點因素：

①擴建碼頭宜與基地鄰近布置；②擴建碼頭不宜向基地東、西兩側(cè)垂直水流布置；③擴建碼頭不宜布置于基地西北端；④擴建碼頭布置于基地東南端相對合理。

2.2 初步方案擬定

擴建碼頭與現(xiàn)狀基地南端呈大于90°角度延伸布置，則占用孖洲東、西兩側(cè)潮流通道，對伶仃洋泄洪納潮不利。若呈小于90°角度延伸布置，一則不利于南端5#碼頭的利用和擴建碼頭本身內(nèi)側(cè)靠泊，另外與基地銜接處外側(cè)岸線利用已無可能。因此，擴建碼頭宜于基地東、西兩側(cè)岸線順延布置較合適。在滿足規(guī)模的前提下，擬定方案平面布置如圖3 所示。

圖3 擬定方案平面布置圖

方案一：沿基地東南端向東南方向延伸呈一字型布置，長度700m，不超出現(xiàn)有南端-5m 淺灘，碼頭雙側(cè)靠船。方案二：利用西南側(cè)更加優(yōu)越的水深條件和減少對基地南端材料碼頭的影響，碼頭向西南側(cè)平移135m，并設(shè)置100m 長的引橋與基地連接，其他布置同方案一。方案三：基地東南端7#碼頭454m、東北端8#碼頭349m。

3 方案比選論證

采用潮流泥沙數(shù)學(xué)模型對方案一、方案二、方案三進行計算，對比分析不同方案實施后工程附近水域潮流運動、泥沙輸移和周邊灘槽沖淤演變的影響。并結(jié)合基地布置及運行現(xiàn)狀、周邊航道分布等因素，綜合對比分析三個初擬方案的水利可行性。

3.1 從水利角度進行比選論證

根據(jù)平面二維潮流數(shù)學(xué)模型[2]統(tǒng)計結(jié)果，方案一、方案二和方案三實施對水動力和河勢穩(wěn)定影響趨勢一致，但局部水域影響有差別，具體表現(xiàn)如下：

（1）水位影響。工程實施后水位最大壅高均位于孖洲島北端，方案一、方案二和方案三最大壅高分別為0.005m、0.008m 和0.004m。

（2）流態(tài)影響。受擴建碼頭阻水效應(yīng)，孖洲島南端分、匯流點南移的趨勢在三個方案實施后都有不同程度的表現(xiàn)，相對方案一，方案二分匯流點向西偏移，方案三略向東北偏移，且靠近大鏟水道水流與暗士頓水道交角增加。局部水域而言，方案二實施后，靠近1#碼頭前沿由于擴建碼頭引橋阻水，形成沿岸帶狀回流區(qū)。方案三實施后，基地南端由于東西兩側(cè)延伸碼頭超過349m，引起局部動力大幅減弱。

（3）流速影響。方案一實施后，流速變化0.01m/s的范圍北達小鏟島，南至赤灣，西距工程約3.5km，東抵深圳西部港區(qū)近岸。方案二和方案三引起的流速變幅和趨勢均與方案一類似，僅在影響范圍上，方案二向西擴大約500m，方案三范圍有所減小，但基地南端水域動力極大的減弱，流速最大減幅近1m/s。

（4）沖淤影響。方案一實施后，北側(cè)的大鏟水道動力增強，淤積強度減弱；暗士頓水道淤積強度略有增加，增幅為0.01～0.02m/a。方案二和方案三實施后，河床沖淤演變趨勢依然與方案一類似，但方案三引起的基地南端淤強進一步增大，有繼續(xù)東移的趨勢。

3.2 其他因素綜合比選論證

3.2.1 工程方案是否與水流平順布置方面

方案一基本順?biāo)鞑贾?，同時受上游基地掩護，碼頭建設(shè)引起的水流動力變化影響相對較小。

方案三基本順?biāo)鞑贾茫倍未a頭距離暗士頓水道-10m 等高線距離約50m，工程建設(shè)引起大鏟水道南側(cè)水流與暗士頓水道匯流角度增大，局部水域水流轉(zhuǎn)角超過60°。同時工程與基地形成U 字型布置，基地南端動力極大的削弱，淤積增強，碼頭泥沙淤積向東南發(fā)展，存在影響暗士頓水道槽道穩(wěn)定的風(fēng)險。

方案二由于引橋凸出現(xiàn)有岸線垂直水流布置，工程占用伶仃洋東部通道的過流面積增大，工程建設(shè)阻礙礬石水道下泄和上溯潮流運動，工程建設(shè)引起局部壅水達0.008m，同時流速變化范圍向西擴大約500m，對洪水下泄和河口納潮影響相對于方案一不利。工程方案布置與該處流勢見圖4 所示。

圖4 方案布置與原型水流流路的關(guān)系

3.2.2 港池維護方面

方案一建設(shè)后，沿線向東南疏通，對其沒有大的不利影響。由計算結(jié)果可見，由于南端淺灘開挖，漲潮流帶入1#碼頭前沿停泊水域泥沙減少，方案實施后，該處相對于現(xiàn)狀淤積情況有所改善。方案二一定程度上可能加劇1#泊位港池淤積，縮短了碼頭清淤周期，增加了運營成本，對其港池維護可能不利。方案三布置后與基地南端合圍形成U 型水域，水域內(nèi)動力極大的減弱，工程建設(shè)使得該處的淤積趨勢更加明顯。

3.2.3 碼頭運營及投資方面

方案一為1#碼頭的延伸，起重設(shè)備可以通用，方便生產(chǎn)安排，在碼頭建成初期可以暫時不配置起重設(shè)備。方案二碼頭需多建設(shè)一座引橋，碼頭的起重設(shè)備也須獨立配置。方案三碼頭長度相對于方案一和方案二多出103m，總投資大大增加。從碼頭運營及投資方面來說，方案一更優(yōu)。

3.2.4 船舶停靠安全方面

1#泊位與方案二中新建引橋呈直角布置，一定程度上妨礙了上游1#碼頭船舶進出，給船舶?？坎僮髟黾永щy，存在從上游撞擊引橋的安全隱患。另外方案三北段碼頭距離大鏟水道所在航道較近，其前沿難以滿足自身船舶?？克璧耐２此虺叨龋瑫r可能對通航安全產(chǎn)生影響。

綜上所述，根據(jù)兩個方案平面布置情況來看，從工程阻水對泄洪納潮影響、港池維護、碼頭自身運營、船舶停靠安全等方面，方案一相對于方案二、方案三明顯有利，方案一為推薦方案。

4 結(jié)論

友聯(lián)基地位于礬石水道和暗士頓水道交匯地帶，礬石水道和暗士頓水道的暢通，是維持媽灣～赤灣～大鏟灣一線的西部港區(qū)運營的重要水動力條件。孖洲島附近水域的開發(fā)布局應(yīng)維持或加強這股漲、落潮動力，不宜使其萎縮或封堵。

擴建碼頭布置于基地東南端相對合理，結(jié)合地形條件和水流特性以及需求規(guī)模分析，以1#碼頭向東南順?biāo)餮由?00m 布置方案為擴建碼頭推薦方案。

推薦方案沿已有基地岸線順?biāo)飨驏|南延伸布置，在孖洲島島影區(qū)范圍內(nèi)，且碼頭為高樁疏水結(jié)構(gòu)，對水流的阻滯作用較小。同時港池和航道開挖將暗士頓水道和礬石水道南端淺灘疏通，一定程度上削減了工程阻水效應(yīng)。

從資料分析及數(shù)模預(yù)測成果來看，工程建設(shè)對水道深槽穩(wěn)定的維持無大的不利影響，對伶仃洋整體水沙輸移動力格局影響有限，工程建設(shè)水利基本可行。