陈靖，刘峰，尹晓斐，张晓琨

(国家海洋局第一海洋研究所 青岛 266061)



潍坊港中港区3.5万吨级航道工程对海岸冲淤影响

陈靖，刘峰，尹晓斐，张晓琨

(国家海洋局第一海洋研究所 青岛 266061)

基于水文气象，水深地形等实测资料，运用水动力和泥沙输运数学模型，分析了潍坊港3.5万吨级航道工程对周边海域冲淤环境的影响，预测了淤积趋势。研究结果表明，工程建成后研究区流场变化较小，变化主要集中在口门附近。航道骤淤的淤积厚度最大为0.81 m。口门内、外平均淤积厚度分别约为0.26 m和0.27 m。大风淤积量约为290万m3。口门内、外淤积量分别约为41万m3和249 m3。

潍坊港；航道；冲淤；数值模拟

港口是沿海经济的重要支撑。港口工程的建设影响到附近海域的水动力条件，改变了泥沙的运移趋势，并最终引起地形地貌的动态调整[1]。无论是针对工程适宜性还是防护海岸，研究海岸工程的泥沙问题具有十分重要的理论及实践意义[2]。

潍坊港是山东省综合运输体系的重要枢纽和地区性重要港口，将以散货、杂货运输为主，积极发展集装箱运输和客滚运输。潍坊港地处渤海莱州湾南岸，山东半岛东北部，西临东营，东连青岛。莱州湾是典型的低平粉沙质海岸。对粉沙质海岸的研究，是继砂质海岸及淤泥质海岸之后所开展的新课题，至今仍处于探索和基础研究阶段[3-4]。本研究以水文气象、水深地形等实测资料为基础，结合数值模型，预测了潍坊港东港区3.5万吨级航道建设后对周边海域冲淤环境的影响。

1 研究区概况

1.1 工程概况

潍坊港由西港区、中港区、东港区组成。中港区位于潍坊滨海海岸，白浪河入海口西侧，陆上距潍坊市主城区约60 km，水上距天津港139 n mile，烟台港142 n mile，大连港180 n mile。拟建工程自1万吨级码向深水延伸，不改变原有航道的工程位置，继续浚深加宽航道。有效宽度135 m，设计底标高-12.0 m，航道全长48 km。具体地理位置为： 37°15′15.30″N—37°32′58.57″N，119°11′13.25″E—119°35′8.70″E。

1.2 水文气象概况

该区常风向为SSE向，出现频率为14.5%，其次为S向，出现频率为12.07%。强风向为NE向，全年不小于7级风出现频率为0.25%；次强风向为NNE向，全年不小于7级风出现频率为0.23%。

该海区常浪向为N向，出现频率为21.22%，其次为NNE向，出现频率为16.14%。强浪向NNE向。但由于观测季节为春夏季，而该海区自秋末至初春盛行NW—NE方向的大风，海面出现大浪，预计偏北向波浪的年出现频率将大于上述统计值。

本海区为规则的半日潮流区，潮流呈往复流性质，涨潮流向SW，落潮流向NE。河口内流速较大，河口以外流速较弱，潮段平均流速仅为0.15 m/s，涨落潮流最大垂线平均流速分别为0.44 m/s和0.26 m/s。最大涨潮流速0.60 m/s，最大落潮流速0.61 m/s，该海区余流流速较小。

1.3 地质特征

莱州湾虎头崖以西是华北台地上的沉降区，第四纪以来其上发育了巨厚的沉积层，形成了广阔的鲁北沉降平原。目前的海岸轮廓是全新世最后一次海侵形成的淤积型平原海岸，加上黄河及其他河流带来的大量泥沙，海岸淤进迅速，从而发育成了粉沙质平原海岸。其形态为低平的岸滩、广阔的潮间带、河口外有宽广的拦门砂发育，是典型的低平粉沙质海岸。通过多次测图的对比发现，本区地形基本稳定，略有淤积。

潍坊港邻近海域无海向来沙，本海区沿岸输沙很小，对港区的淤积影响不大；经分析，位于本港NW向的黄河口泥沙的扩散对本港区有一定影响，但目前还不是港口淤积的主要原因；本港位于粉沙质海岸，泥沙运移的方式为“波浪掀沙，潮流输沙”[1]，显然滩面泥沙的局部搬运是造成港区泥沙淤积的主要原因。

2 研究资料

气象资料来源于位于港区以西约20 km处羊口盐场气象站(37°07′ N，118°57′ E)的实测资料。采用潍坊北港码头南侧1990年4月16日至1991年4月15日一年潮位观测资料，表层沉积物资料来源于交通运输部天津水运工程科学研究院在1990年、1995年和2003年现场底质取样分析数据。

3 结果分析

3.1 工程对水文动力环境影响分析

3.1.1 流场特征分析

工程海域等深线和岸线接近平行，潮流以往复流形式运动。口门以里水域大部分为弱流区，涨落急时刻水流平顺进出，未见明显环流现象。从方案实施后涨、落急流场图，对比现状流场可知，工程方案实施后工程区以外潮流运动基本不变。方案实施后外航道区域涨、落急流态与现状一致，涨急近似SSW向，落急近似ENE向；涨、落急走向与航道走向趋于一致，交角较小；口门以里水域大部分为弱流区，涨落、急时刻水流平顺进出，未见明显环流现象。

口门附近近似W向的涨潮流受口门潜堤影响向北偏转，绕过口门转向SW方向；落急近似NE向的沿堤流绕过口门后转为E向；口门处涨、落急时刻没有环流存在，水流流态平顺。口门附近涨、落急时刻流速均在0.6 m/s以内。

3.1.2 航道流场特征

工程实施前后航道内流速差别较小，分布趋势均为外海大，向近岸逐渐减小，口门处有所增大，港池内流速最小。图1和图2分别为工程实施前后航道内最大流速及最大横流分布示意图。

图1 3.5万吨级航道内最大流速分布趋势

图2 3.5万吨级航道内最大横流分布趋势

3.2 工程对海底蚀淤的影响分析

潍坊港中港区以西，受黄河口泥沙扩散、沉积影响，海床一直处于持续淤涨之中，这种趋势还将持续，潍坊港中港区以东海床则基本保持稳定。

根据潍坊港航道2010年10月和2012年5月两个时期的水深测图可以推算出航道年淤积厚度。两次测图均以当地理论深度基准面为高程基准，可作为航道淤积验证的依据。实测结果显示，口门以里受掩护段航道淤积较小，淤积厚度沿程分布均匀(0～9+000段)，平均年淤积厚度在0.32 m左右；9+000～9+200段航道为冲刷状态，这可能是2010年航道浚深结束后在9+000段航道附近航道深度由8.9 m减小为 7.1 m，存在阶梯式地形，在海床稳定过程中，较高位置海床向较低处塌陷所致，还可能与此段存在的堤头绕流有关；受其影响靠近口门段航道9+300～10+000淤积量明显偏离航道整体淤积趋势；非掩护段航道(10+000以外)淤积明显增大，航道淤积厚度沿航道基本呈线性分布，挖深较大的航道淤积较多，航道平均淤积厚度约为0.4m，最大淤积发生在口门附近，为0.85 m。

图3给出3.5万吨级航道建设后，潜堤堤头位于-6 m、-7 m、-8 m等深线时航道沿程的年淤强分布趋势。

图3 潍坊港3.5万吨级航道沿程年淤强分布

(1)从淤强分布趋势而言，3.5万吨级航道的年淤强分布趋势表现为以下特点。

潜堤堤头位于-6 m等深线时，年淤强分布沿航道轴线呈现先增加后减小的趋势，老口门处淤强略小，老口门向外约1 km附近淤强达最大值，为1.44 m/a，至航道末端时淤强仅在0.04 m/a左右。淤强变化较大的区段位于航道9～18 km处，9 km 以内以及18 km以外淤强分布较为均匀，变化不大。

潜堤堤头位于-7 m等深线时，年淤强分布沿航道轴线也基本呈现先增加后减小的趋势，其中老口门内淤积较小，老口门至延伸潜堤3 km新口门之间淤强值存在波动，淤强最大值位于延伸潜堤3 km新口门以外约1 km处，即航道14 km附近，最大值为1.16 m/a，航道18 km以外淤强分布较为均匀，变化不大，至航道末端时年淤强已减小至0.04 m/a。

潜堤堤头位于-8 m等深线时，年淤强分布仍然呈现先增加后减小的趋势，其中老口门内淤积较小，老口门至延伸潜堤6 km新口门之间淤强值存在波动，淤强最大值位于延伸潜堤6 km新口门以外约1 km处，即航道17 km附近，最大值为0.92 m/a，航道18 km以外淤强分布较为均匀，变化不大，至航道末端时年淤强已减小至0.04 m/a。

(2)从淤积厚度统计结果来看，潜堤堤头位于不同水深时3.5万吨级航道的年淤积厚度略有差异，表现为：潜堤堤头位于-6 m等深线时，航道内年淤积厚度最大为1.44 m/a，年平均淤积厚度在0.53 m/a左右，掩护段以内平均淤积厚度在

0.47 m/a左右，掩护段以外平均淤积厚度在0.54 m/a左右。

潜堤堤头位于-7 m等深线时，航道内年淤积厚度最大为1.16 m/a，年平均淤积厚度在0.49 m/a左右，掩护段以内平均淤积厚度在0.57 m/a左右，掩护段以外平均淤积厚度在0.46 m/a左右。

潜堤堤头位于-8 m等深线时，航道内年淤积厚度最大为0.92 m/a，年平均淤积厚度在0.47 m/a左右，掩护段以内平均淤积厚度在0.57 m/a左右，掩护段以外平均淤积厚度在0.40 m/a左右。

(3)从年淤积量计算结果来看，潜堤堤头位于不同水深时3.5万吨级航道的年淤积量也有所不同，表现为：潜堤堤头位于-6 m等深线时，航道年淤积总量在341万m3左右，掩护段以内年淤积量在57.6万m3左右，掩护段以外的年淤积量在283.8万m3左右。

潜堤堤头位于-7 m等深线时，航道年淤积总量在325万m3左右，掩护段以内年淤积量在94.4万m3左右，掩护段以外的年淤积量在230.3万m3左右。

潜堤堤头位于-8 m等深线时，航道年淤积总量在309万m3左右，掩护段以内年淤积量在115.6万m3左右，掩护段以外的年淤积量在193.6万m3左右。

4 结 论

工程实施前后，工程用海区周围流场变化较小，变化主要集中在口门附近。周围水域流速变化很小，航道内均为减小趋势，防波堤北侧流速略有增大。在10年一遇天气情况下，航道骤淤的淤积厚度最大为0.81 m，平均淤积厚度约为0.27 m。口门内、外平均淤积厚度分别约为0.26 m和0.27 m。从整体淤积量来看，大风淤积量约为290万m3。口门内外淤积量分别约为41万m3和249 m3。

[1] 常瑞芳. 海岸工程环境[M].青岛：中国海洋大学出版社，1997．

[2] 张泽华，吴建政，朱龙海，等. 海阳港东港区建设对砂质海岸冲淤影响[J]. 海洋地质前沿，2012(8):49-55.

[3] 许国辉，刘德辅，贾同彬. 粉砂淤泥质海岸开敞航道淤积模式探讨[J]. 海岸工程，2005(4):11-16.

[4] 周良勇，张志珣，陆凯. 1985—2002年江苏粉砂淤泥质海岸岸线和围海变化[J]. 海洋地质动态，2010(6):7-11.

U653.1；U656.2

A

1005-9857(2015)04-0042-03