王大伟，黄 宁

(广西交通设计集团有限公司，广西 南宁 530029)

0 引言

北海国际客运港位于北海市冠头岭东南岸、侨港港点东侧，已建有4个2 000GT滚装泊位和1个2 000吨级工作船泊位，船舶通过现状进出港航道直通外海。航道宽度约为50 m，设计底高程为-4.0 m。目前开辟有北海至海口、北海至涠洲岛的航线，随着旅游开发的不断推进，游客量将持续增加。目前北海国际客运港的进出港航道由客运港与渔港共同使用，渔船经常堵塞航道，导致安全事故频发，难以满足北海水上客运专业化发展的需求。未来海上客运发展趋势是客、货分离，专业的高速客船将成为近海客运的主流。现有北海国际客运港进出港航道已不能满足现状客运规模的需要，对客运港进出港航道进行改扩建已非常紧迫[1]。对此，本文从泊稳、潮流和泥沙回淤等方面进行了分析，证明扩建后的航道泊稳条件良好，泥沙回淤在可控范围内，建设方案是可行的。

1 项目背景

1.1 渔港与国际客运港无明确界限

目前北海国际客运港的进出港航道由客运港与渔港共同使用，港池西侧水域为商用水域，东侧为渔用水域。渔港与客运港水域无明确界限，航道使用管理无序、混乱，常发生堵船、摩擦等事件。据不完全统计，仅2019年，由于航道使用混乱，就曾发生26起客船和渔船碰撞、客船航班延误的事件，这不仅加深了客运港与渔港的矛盾，还使国际客运港的旅游形象受损，流失大量客源，并造成了极其恶劣的社会影响。

1.2 渔船停靠无序，影响航道正常使用

目前渔港内每天渔船停靠数量约为800艘，休渔期间增加至1 500艘。渔船在港池和航道内的无序停泊，大量挤占了航道空间，使客滚船舶无法正常行驶，影响航道的正常使用。

1.3 渔商混用使航道安全管理压力巨大

近年来，由于渔商共用航道，每年都会发生多起由于航道管理无序引起的堵船和船舶摩擦事件，特别在台风等恶劣天气下，由于渔船挤占航道停靠，使船舶难以进港避风，安全矛盾突出。

1.4 旅游客运发展要求提升航道专业化程度

近年来，随着涠洲岛旅游开发不断推进，涠洲岛客、货吞吐量持续增长。2019年全年涠洲岛接待游客数量达到162万人次，相比2018年同比增长了13.75%，平均每天游客接待量达到4 500人左右，最高峰时每天接待1.2万人次。

随着海南省国际旅游岛和涠洲岛旅游开发的不断推进，游客量将持续增加。现有的北海至海南及北海至涠洲岛两条航线在北海均只有北海国际客运港一个始发港，港口与外海相通的进出港航道由于渔商混用，管理手段落后，通过效率低下，安全事故频发，难以满足北海水上客运专业化发展的需求。

综上分析，对现有航道进行改扩建是十分必要的。

2 建设条件

工程区处在铁山湾与廉州湾海岸线过渡区的中部偏东水域，航道工程从北海国际客运港回旋水域起始直通外海。

2.1 地形地貌

北海国际客运港所在的海岸线相对顺直，走向大致约为118°～298°，水下坡度沿海岸线自西北向东南方向逐渐减缓。客运港口门区的地貌属于海漫滩和浅海，海岸前沿有沙滩分布，工程区附近坡度自岸向海逐渐放缓，其中-2～-3 m线的坡度平均约为1/147，-3～-4 m线的坡度平均约为1/1 220，-4～-5 m线的坡度约为1/1 770。-3 m等深线从外海经过防波堤之间水域到达客运港码头前沿，码头泊位区地形介于-4～-5 m。防波堤内段，拟开挖航道区域的地形大都高于0 m线。

2.2 潮汐和潮流

工程海域区潮汐属不正规日潮为主的混合潮型，一月之中大部分时间为日潮，半日潮每月为5～11 d，尤以7、8月份最多。潮汐涨落受季风影响，冬季受偏北风影响，潮位较低，夏季受偏南风影响，潮位较高。日潮平均涨潮历时为14 h 40 min，日潮平均落潮历时为10 h 25 min。

工程区潮位特征值(北海水尺零点)如下：历年最高潮位为5.64 m，大潮平均高潮位为5.25 m，大潮平均低潮位为0.53 m，平均潮位为2.43 m，最大潮差为5.36 m，平均潮差为2.50 m。

3 工程方案

本工程在原有航道的基础上进行扩建，并修建分隔栏将渔船航道与客运航道分隔。北海国际客运港航道扩建工程由客运专用进出港航道、航道分隔结构和海侧的拦沙堤三个部分组成，其平面布置见图1。

3.1 北海国际客运港专用进出港航道

航道长度约为4.288 km，分为三段[2](见表1)。

表1 北海国际客运港专用进出港航道参数表

3.2 渔港航道

现有航道作为渔船专用航道，航道底宽50 m，底高程-4.0 m。

图1 工程平面布置图

3.3 渔港和客运港航道分隔结构

客运航道和渔港航道中间设置分隔栏，分隔栏采用圆筒墩式结构+浮筒方案(见下页图2)，总长为978.1 m。海侧口门处连续布置7个墩式结构，往北侧再依次布置30个墩式结构+31套浮筒锚链系统，墩式结构与浮筒锚链系统间隔布置。墩式结构共37个，海侧端部200 m范围内布置11个墩，单个墩平面尺寸为10.5 m×10.5 m；再往陆域侧依次布置26个墩，单个墩平面尺寸为9 m×9 m。墩顶高程为6.5 m。墩式结构的下构采用预制钢筋混凝土圆筒，圆筒底高程为-5.5 m(-5.0 m)，高为8.2 m(7.7 m)，圆筒外径为9.3 m(7.8 m)，趾长为1.2 m，壁厚为0.34 m。圆筒顶上设C40混凝土胸墙，平面尺寸为10.5 m×10.5 m(9 m×9 m)，胸墙东西两侧竖向各布置3套SA400 mm×1 500 mm橡胶护舷。圆筒置于抛石基床上[3]。

共布置31套浮筒锚链系统，单套锚链系统由警示锚链和浮筒组成，布置在墩式结构中间，净跨14 m或12.5 m。警示锚链布置在渔港侧的胸墙顶部，浮筒布置于分隔栏中心线，通过锚链连成整体并固定于两侧预制盖板上，固定点高程约为3 m，浮筒可随水位自动升降。

3.4 航道东侧的拦沙堤

客运航道东边海侧增设拦沙堤。拦砂堤采用斜坡式结构，长383 m，顶宽为10.0～5.0 m，坡比为1∶2，顶高程为2.50～6.50 m，比原泥面高1.0～2.50 m，既能防止东侧银滩岸线的沿岸输沙进入航道内，又能实现结构的透空性[4]。

图2 分隔墩平面布置图

4 港内泊稳条件分析

为了论证港池、航道在改扩建后工程水域水动力的变化，特别是极端天气条件下的水动力状况与船舶安全避险措施，开展了相应的波浪、潮流和泥沙数学模拟研究[5]。

(a)SE向

(b)SSW向图3 两年一遇H4%波高分布示意图(设计高水位)

如图3所示给出了航道扩建实施后两年一遇SE向、SSW向波浪组合设计高水位和两年一遇增水极值作用下港内H4%波高分布图。根据波高分布可知，由于新建东挡沙堤的长度增加，较好地掩护了SE 方向的波浪，因此SE 方向作用下码头前的波高最小。而由于外海SSW 方向的深水波要素最大，且随着东挡沙堤东移，港区口门宽度增加，现有西挡沙堤对SSW 方向的波浪掩护作用有限。因此，SSW 方向作用下的港内泊位前H4%波高最大。

根据统计结果，航道设置中间分隔栏后有效地掩护了SSW 方向传播至客运港码头附近水域的波浪，泊位前H4%波高基本上在0.4 m附近，不同方向作用下，码头前的波高进一步地减小。

根据《海港总体设计规范》(JTS 165-2013)的规定，2 000吨级滚装船装卸作业的允许波高要求为：横浪H4%≤0.4 m，顺浪H4%≤0.6 m。考虑到东、西挡沙堤以及港区总体平面布置，北海国际客运港泊稳条件宜采用横浪标准来分析。结合两年一遇港内波浪计算结果，同时考虑正常情况下渔港及客运港停泊较多船舶，船舶对港内波浪的衰减也起一定作用，因此在两年一遇增水极值条件下，码头H4%波高基本满足船舶装卸作业的允许波高。

5 潮流分析

潮流计算分析主要针对航道内采样点，统计分析全潮过程中国际客运港进港航道和渔港进港航道水流条件，与航道中心线走向平行的流速分量为纵流，与航道中心线垂直的流速分量为横流。

5.1 国际客运港进港航道

经过分析，在典型大潮条件下，航道内涨急、落急流速分别为0.49 m/s、0.31 m/s，但在涨急时刻，潮流走向与航道中心线几乎呈正交状，航道内各采样点的最大横流值为0.39～0.49 m/s，横流值自岸侧向外海逐渐增加。一个大潮周期(25 h)，外航道段横流>0.25 m/s的时长为5.75～8 h；横流>0.375 m/s的时长为1.25～4.25 h；没有出现>0.5 m/s的横流。典型大潮条件下考虑增减水情况国际客运港航道内的横流极值见表2。

表2 大潮条件下国际客运港航道内横流极值表

总体来看，国际客运港进港航道扩建工程实施后，在典型大潮期、涨潮时段、潮流流速较大时段，潮流流向与航道中心线几乎呈正交状，横流相对较大，最大约为0.49 m/s；当遇到两年一遇增水时，航道内横流不同程度增加，平均增加约0.09 m/s，最大横流达0.58 m/s；当遇到50 年一遇增水时，航道内横流平均增加约0.13 m/s，最大横流达0.62 m/s。此外，表层流会更大，船舶行驶时应注意安全。

5.2 渔港航道

国际客运港航道扩建工程实施前，典型大潮条件下，渔港航道内横流极值为0～0.49 m/s，横流值自港内向外海逐渐增加。一个大潮周期(25 h)，航道段横流>0.25 m/s的时长为5.5～7.25 h；横流>0.375 m/s的时长为3.5～4 h；没有出现>0.5 m/s的横流。国际客运港航道扩建工程实施后，渔港航道内横流极值呈减小趋势，减小幅度≤0.02 m/s。

6 泥沙回淤分析

港池和航道开挖后的泥沙回淤包括两部分，即悬移质引起的淤积和推移质引起的淤积。

表3 工程实施后国际客运港进港航道的泥沙回淤强度统计表

如表3所示为航道内的泥沙回淤计算成果。该工程实施后，航道的泥沙回淤强度为0.17～0.48 m/a，平均回淤强度约为0.30 m/a，其中泥沙回淤强度在口门外附近较大，向外海侧逐渐减小。

国际客运港进港航道扩建工程长期稳定后，航道两侧边坡基本稳定，底沙滚落到稳定的边坡后不再继续进入航道内，航道内泥沙回淤计算时不再考虑底沙淤积，而以悬沙引起淤积为主，则航道内的泥沙回淤强度一般≤0.12 m/a，对应航道内的泥沙年总回淤量≤50 000 m3。

7 结语

(1)北海国际客运港航道扩建工程可有效解决客船与渔船混用航道的问题，实现客、货分离，减少安全事故的发生，建设方案是可行和有效的。

(2)通过波浪、潮流和泥沙数学模拟研究，因航道及港内水深的调整，通过航道进入内港池的波浪有所变化，不同部位的变化幅度有所差异。客运码头港区靠离泊作业条件良好，渔港南区在不同波浪动力下波高均略有增加，幅度都在可接受范围内，而渔港北区因客运港回旋水域及码头水深调整使波高略有减小趋势。由于客运和渔船分开使用航道，航道水域使用效率和运营安全都有明显改善。