邓宏彦

（中交天津港湾工程设计院有限公司，天津 300461）

0 引言

根据港口建设经验和相关规范，海港宜选在岸线基本稳定、泥沙来源少、深水岸线离岸近的地段[1]，河口港港址不宜在河道的凸岸和未经整治的拦门沙河段建港。在一些泥沙运动活跃的地段，如渤海湾西侧的粉砂质海岸，建港后泥沙维护工作量大。乔贯宇等[2]在河北乐亭县研究了突出岸线的大型环抱式渔港，避开了附近的河口。东营中心渔港的建设，提供了一种在泥沙运动活跃的海岸充分利用河口建设港口的解决方案，对于类似工程的建设具有借鉴意义。

1 工程概况

工程位于渤海湾西南岸的黄河三角洲，沿岸为滩涂，工程区泥沙运动活跃，而渔船对港池泊稳、波浪掩护要求[3]。根据我国沿海等级渔港建设要求[4]，中心渔港建设港池受掩护水域不得小于40万m2，码头岸线不少于600 m，建设规模较大。水域、陆域配套设施应齐全，充分发挥渔港的渔获卸港、渔需补给、水产品加工的综合基地作用。中心渔港包括码头、码头停泊水域、港内锚地、进出港航道、鱼货交易场地、水产品加工区、物资存放区、管理办公区等。在粉砂质海岸建设本工程，总体布置对工程的成败起着至关重要的作用。

2 建设条件分析

东营市海岸线北起顺江沟河口，南至淄脉沟口，全长为412.67 km，0 m至岸线滩涂面积1 019 km2，-10 m等深线以内浅海面积4 800 km2。大部分为滩涂，受黄河入海口影响，可供建设港口的区域非常少。

东营港向南约5 km为黄河入海分支流神仙沟南河道，河床标高为-2.0～1.80 m之间。该河道现已改道，已改流为雨水、市政排水出口。胜利油田Ⅰ-50桩井位于河道内侧，距河口约1 000 m，该处有效河床宽约310 m，河口处有效河床宽约280 m，见图1。可利用本水域沿现有引堤建设顺岸码头，水域掩护条件非常好。河口距离渤海-4.0 m等深线约4 km，据多年观察，本水域海底有冲刷变深的趋势。引堤南侧鱼窝棚已形成约59万m2的场地，地面标高为0.4～3.8 m，经进一步吹填平整即可形成码头后方陆域。该区域在东营城市总体规划中，可变更为渔港经济区。因此，在神仙沟南河道入海口建设渔港，建设条件良好。

图1 工程地形图Fig.1 Engineering topographic map

3 总体布置

泥沙运动较活跃的海岸或河口建港时，宜设置兼有防浪、挡沙、导流作用的防波堤或挡沙堤[1]。海岸在2个方向均有较强泥沙运动的海岸宜配置双突堤。双突堤的布置采用环抱式，圈围需要的港池水域，或在港池外侧以逐渐缩窄两堤间的宽度或以大致平行的布置形式将两堤向深水区延申，突堤采用出水堤。

总体布置的关键因素是泥沙和波浪。经过现状的波浪、泥沙分析→初步方案提出→波浪、泥沙数学模型分析→方案比选与优化过程，确定最佳的总体布置方案。提出初步方案所需设计参数的分析过程和方法如下：

1）河口处泥沙运动活跃，对工程前的波浪、泥沙进行分析，对N、NNE、NE、E、SE向波浪进行数值模拟分析，推算不同水深的波高，对泥沙淤积进行数值模拟分析，分析该区域的岸线演变趋势[5]。

2） 对水工建筑物前的波浪进行初步分析计算，主要是浅水变形计算，只计算浅水校正和底摩阻损失，周期不变。采用公式HI=KaKfH0（式中：Ka为浅水系数，Kf为波能损耗系数，H0为计算深水平均波高）分段计算波浪浅水变形的平均波高，再将平均波高转换为累计率波高；对于港池内侧波浪考虑双突堤绕射波浪进行分析，初步确定口门宽度。

3）对开挖航道按照粉砂质海岸航道淤积进行淤积强度计算。

3.1 总体布置方案

神仙沟南河道河口，类似挖入式港池，避风条件好，可以依托建港，也可在河口外侧，另辟水域建港，重点解决河口泥沙、波浪问题。结合港口功能要求[6]，根据初步设计参数分析中的波浪、泥沙计算结果，提出3个平面方案进行研究。

1）总体布置方案1：采用环抱式方案，在航道处不设置挡沙堤（见图2）。

在河口，另辟河口北侧Ⅰ-60桩井位东侧，向北布置552 m顺岸码头，再折向东建设562 m防波堤兼码头，向东南方向建设550 m防波堤。在河口南侧防波堤末端向东北方向建设防波堤274 m，与北侧防波堤形成环抱式港池，港池底高程为-4.0 m，港池面积70万m2，口门宽度170 m。口门以外布置开敞式航道，宽度50 m，至-4.0 m自然水深。

图2 平面方案1Fig.2 Layout 1

2） 总体布置方案2：双突堤方案，利用河口为港池（见图3）。

充分利用河口水域，形成约50万m2港池，港池底高程为-4.0 m。沿河口南岸防潮堤顺岸布置码头1 058 m，北岸布置护岸1 285 m，向东海侧水域设置口门，宽度210.5 m。

沿南岸防潮堤末端往东北方向布置南防沙堤3 287 m，至-3.0 m水深，垂直于等深线布置，沿口门北侧桩井Ⅰ-60端部往东北方向建设北防沙堤3 900 m，至-3.0 m水深，南北防沙堤口门宽度为200 m，口门朝向东北偏东。防沙堤内开挖航道长4 280 m，航道宽度为60 m，航道底高程-4.0 m。

图3 平面方案2Fig.3 Layout 2

3） 布置平面方案3：采用岛式环抱堤方案，码头及港池远离河口（见图4）。

在河口外侧水域内建设港口。在河口南岸防潮堤末端，往东北偏东方向建设南防沙堤3 287 m至-3.0 m水深。在南防沙堤跟部向东1 542 m处，垂直于南堤，向北建设西防沙堤353 m。由西防沙堤的末端往东建设北防沙堤1 885 m，与南防沙堤东段形成环抱式港池，水域面积为50万m2，形成口门宽度为161 m。航道宽度为50 m。顺岸码头由距南防沙堤的跟部1 557 m处开始沿南防沙堤往东布置，长1 058 m，港池的底标高为-4.0 m。

图4 平面方案3Fig.4 Layout 3

3.2 方案分析

1） 波浪分析

沿岸滩涂坡度缓，小于1∶1 000，波浪在近岸时已破碎。对于总体布置方案，波浪数模进行SE、E、NE3个方向的数值模拟。通过对方案的港内波浪数值模拟，得到港内不同方向的设计高水位2 a一遇H4%波高，以及港外防沙堤前的H1%、H13%等波浪要素。

方案1，防波堤外侧波浪较小，极端高水位H1%波高2.4 m，周期8.5 s[5]。环抱式港池掩护条件较好，口门附近波浪较大，为1.2～2.4 m。口门宽度170 m较大，需要减少宽度，增加港内锚地受掩护面积。码头前沿2 a一遇H4%波高0.3～1.2 m。

方案2，港池在河口处，受较长的双侧防沙堤掩护，港池泊稳条件非常好。港池内波浪在0.4 m以下，口门处的波浪较大，最大波高达4 m，向港池侧波浪逐渐减少。

方案3，港池在外海侧，防沙堤外侧波浪H1%波高4.1 m。港池2 a一遇H4%波高0.4～1.9 m。码头前方水域泊稳条件较好，口门侧波浪较大。

2） 泥沙分析

海底近岸浅水区普遍处于侵蚀状态，较大波浪作用下掀沙使一部分泥沙进入水体，大量泥沙在床面附近运动，在波浪和涨潮流作用下可以掀至附近水域沉积，造成海底骤然的冲淤变化[7]。通过对方案的泥沙淤积数值模拟，得到航道的年平均淤强。

方案1，开敞航道淤积强度较大，年淤积强度接近开挖深度，港池口门附近年淤积强度1.3 m，港池内年淤积强度0.73 m，港池、航道开挖后难以维持。

方案2和方案3，修建防沙堤后，港池、航道内海底淤积主要由悬沙落淤造成。开挖至2 m水深时，航道口门年淤积强度19.6 cm/a，开挖至3.2 m水深时，航道口门年淤积强度16.3 cm/a。水体含沙量沿航道向内逐渐减小，水体变清，淤积航道外段最大，向内逐渐减小。

3.3 分析结论

各方案的泥沙和波浪条件见表1。

表1 各方案波浪泥沙情况比较Table 1 Comparison of wave and sediment conditions among different schemes

开挖后的开敞式航道在泥沙作用下难以维持，年淤积量为51.2万m3；方案2双突堤掩护的港池内的波浪条件得到明显改善，满足渔船的正常装卸作业、停泊、锚地避风功能，泥沙淤积主要集中在口门及航道外段，港池侧淤强小于0.05 m，年淤积量4.3万m3。方案3港池在外海，建设、维护、使用、避风等不如方案2，总体布置采用方案2，即以河口为港池海侧布置两道防沙堤的方案。

4 工程实施

在施工过程中，由于南侧、北侧临近区域规划调整，出现了一些填海工程，对本工程区域的水动力条件造成了较大的影响，防沙堤端部出现较大的冲刷，地形图显示达到-5 m的水深。根据港口使用需求，对防沙堤长度进行了调整，缩短650 m[8]。东营中心渔港已投入使用，通过前后地形图对比，双突堤内侧航道接近口门段有冲刷加深的趋势，港池波浪小，经历多个风暴潮考验，便利了渔船避风、卸港。

5 结语

本文通过对东营中心渔港总体布置、波浪、泥沙的研究，以及建成后的效果，得出以下结论：

1）对于坡度缓的海岸，根据技术标准人工计算波浪、泥沙，结合计算机数值模拟分析，能够快速确定最佳的总体布置方案。

2）在粉砂质海岸，通过建设双突堤防沙堤，提供了在泥沙运动活跃的河口建设港口的方案，并将河口水域整体作为受掩护的港池。

3）航道走向与等深线垂直，长度最短，降低淤积。

4）双突堤堤头和双堤内侧流速增加，出现冲刷加深趋势，有利于维持航道水深，但在防沙堤结构设计时要充分注意。