杭州港出海码头水域条件分析论证*

韩海骞，王 敏，吴 辉

（浙江省水利河口研究院，杭州310020）

钱塘江河口山、潮水动力强，而流路分歧，河床宽浅，物质组成为易冲、易淤的粉沙，河床演变的特点表现为深槽摆动频繁，滩涂此冲彼淤，为游荡性河流［1］；此外，庞大的沙坎［2］及其凶猛的涌潮［3］也是钱塘江河口出海通航的制约因素［4］。

1949年以后，钱塘江河口开展了自上而下的治江围涂，现已围面积约8.7亿m2，其中杭州闸口至海宁十堡间江道（64 km）已基本达到治江规划线，面宽缩窄65%～80%。十堡以下至海盐澉浦间为尖山河段，1997年后海宁市在北岸尖山一带也开展了治江围涂，基本控制了该段江道深槽的横向摆动，出海航道平面上也随之趋于相对稳定（图1）。

钱塘江河口沙坎上起闻家堰，下止乍浦，全长130 km，沙坎顶点位置一般在杭州七格至萧山四工段间变化。全线缩窄治理后，河口床面仍然存在向上隆起的沙坎，比外海的平均低潮位高3～5 m，十堡以下为沙坎的下游坡，呈淤高趋势。全线缩窄后，梅汛期沙坎顶点高程明显刷低，位置有所下移；而枯水期沙坎变化不大。因此从杭州港出海的船舶仍然受沙坎影响，通航水深和船舶吨位较小［5］。此外，沙坎受山、潮水作用，年内呈明显的“洪冲潮淤”变化。导致船舶乘潮通航水深及其乘潮通航保证率，年际、年内变化较大，说明杭州港出海航道纵向上不稳定。

由于沙坎较长，船舶从杭州乘潮出海，一潮不能到澉浦深水区域，需在仓前上游的美女坝候潮锚地过涌潮后，再乘第二潮出海，全线缩窄治理后，澉浦以下杭州湾内沿程各站涨潮历时变化很小，涌潮稍有增强，涨潮流速有所增大。所以涌潮仍然是杭州出海通航的制约因素。

钱塘江河口治理后，特别是尖山河段北岸开展治江围涂后，处于沙坎前坡的尖山河段主槽比较稳定地偏靠萧围东线一侧，因此考虑将杭州港出海码头下移至萧山东线岸段。在萧山东线建港具有乘潮航线短，乘潮通航水深大的优势，有可能成为杭州市新的出海口［6］。

由河床演变特性及堤外深槽变化可知，工程河段位于钱塘江河口沙坎的前坡，萧围东线外侧深槽高程从上游向下游总体呈降低的趋势（图2）。由于工程河段低潮位下水深较浅，码头位置的选取很大程度上取决于河床的高程，从堤外深槽高程数据沿程变化情况来看，靠下游侧水深条件相对较好。

1 兴建开敞式码头的条件

自1997年北岸尖山围垦工程实施以来，萧山河段南岸为弯道凹岸，弯道效应较强，每年3次的测图表明，工程河段南汊主流一直存在，且深槽紧靠岸边，深槽底高程在-3.0～-9.0 m变化；此外在尖山河段南岸建港避开了钱塘江沙坎顶部的碍航段，船舶乘潮到澉浦深水域的航道短，航道底高程低，乘潮水深大，船舶乘潮航行可避开涌潮和“快水”，风险小。

（1）码头前沿水深保证率。

按《海港水文规范》（JTJ213-98）规定，码头前沿设计水深指设计低水位（低潮累积频率90%的潮位）以下水深。由于钱塘江的河床冲淤大，水深大小除与潮位有关外，还与萧围东线拟建码头前沿床面高程有关。为使分析得到的水深保证率尽可能符合码头前沿和出海航道今后实际水深状况，且具有一定代表性，选取2002年后的潮位和地形资料进行分析，2002年为偏丰水文年，代表分汊的河势，2003～2005年为偏枯水文年，代表主槽靠南的河势。

分析结果表明，特枯水文年（2004年）低潮位下3.0 m水深（500 t）保证率为100%、低潮位下5.0 m水深（1 000 t）保证率仅61%；偏丰水文年低潮位下3.0 m水深（500 t）保证率为75%、低潮位下5.0 m水深（1 000 t）保证率仅2%；如遭遇10 a一遇以上洪水，南汊萎缩，南深槽处河床将淤得更高，将会有较长时间难以保证船舶停靠作业。

近4 a来，低潮位下3.0 m水深（500 t）保证率平均为75%、低潮位下5.0 m水深（1 000 t）保证率仅31%。

（2）水动力条件。

萧围东线附近是钱塘江河口涌潮最大的河段之一，该河段潮流动力也极其强劲，工程附近实测最大涌潮高度2.5～3.0 m，涌潮过后实测涨急流速（快水）约5.0 m/s，船舶停靠码头装卸作业存在风险。水流对船舶作用力与流速的平方成正比，在如此大流速的河段内建港，其系船缆和系船柱的受力均将超过规范的设计值。

（3）通航保证率。

尖山河段主槽摆动频繁，摆动幅度大，码头下游有近40 km的碍航浅段需乘潮通行，最高点偏丰水文年高程为-3.0 m，偏枯水文年-4.5～-6.0 m，特枯年份最低为-6.6 m，最高点附近累积率90%低潮位为-3.0 m，若中潮位乘潮进出海，500 t级通航保证率为100%，1 000 t级只有72%，3 000 t级仅为43%。

（4）锚地条件。

锚地主要供船舶候潮、待泊、联检及避风使用，一般情况下应选在靠近港口、天然水深适宜、海底平坦、锚抓力好、水域开阔、风浪和水流较小，便于船舶进出航道，并远离礁石、浅滩以及具有良好定位条件的水域。港外锚地不应小于2～3倍设计船长，水深不应小于设计船型满载吃水的1.2倍，根据规范要求和尖山河段河床条件，锚地需设置在澉浦以下的深水区域，离码头作业区较远。

综上所述，杭州港钱江出海码头如采用开敞式，其码头前沿水深保证率和通航保证率均较低，考虑到涌潮、快水期间及夜间作业难度大、附近无合适的锚地，此外还需扣除靠泊、掉头等时间，实际可供码头作业的时间很短，码头的实际运行保证率将更低，需按专用码头考虑。

2 兴建闭合式港的条件

闭合式港池是指在已围的滩涂内开挖港池，港池与外江航道用船闸连接。船舶在高潮位附近通过船闸出入港池，在港池内装卸作业，以此避开涌潮、“快水”和低潮位对装卸船舶的影响；利用钱塘江河口潮差大的优势，乘潮通过澉浦至口门的航道浅段。由于钱塘江河口主槽摆动频繁、河床冲淤幅度大，潮强流急，水流含沙量大，建设闭合式港池主要存在口门通航条件复杂和口门区泥沙淤积强度大等问题。

钱塘江航道澉浦以下水深条件较好，1 000 t级通航保证率较高。澉浦至本港区约32 km的河段河床逐渐抬升，船舶需乘潮航行（航行时间约2 h）。针对钱塘江水域的特点，船舶进港时，避开涨潮初期的涌潮和“快水”，在潮位升至船舶所需乘潮潮位时从澉浦出发，在高平潮附近抵达口门区并进闸。同样，离港船舶也应在高平潮附近出闸，趁落潮初期离港，以保证其在港池至澉浦浅段航行时有足够的水深。另外按照《船闸总体设计规范》船舶出进闸，口门的纵向流速应小于2.0 m/s，横向流速小于0.3 m/s。根据该水域流速、潮位关系统计，纵向流速小于2.0 m/s的时刻一般在高平潮前0.5 h左右。因此为保证钱塘江闭合式港池有较高的保证率，港池口门区拟按以下方式运行作业：船舶在高潮位前2 h从澉浦出发，并于高潮位前0.5 h通过曹娥江口门附近的深槽相对浅点，高潮位附近到达港池口门，至高潮位后0.5 h进入闭合式港池船闸内；船舶在高潮位前0.5 h从船闸内出港，耗时0.5 h左右，在高潮位附近离开港池，于高潮位后0.5 h通过曹娥江口门附近的深槽相对浅点，高潮位后约2 h通过澉浦浅段。

（1）通航条件。

根据数学模型和物理模型的试验，口门区外侧水流基本平行于岸线，口门区存在小范围回流，在船舶进出船闸时段，工程水域条件均能满足船舶进出船闸的水流限制要求，不是船舶航行的限制条件。船模航行试验表明，船舶进出船闸过程中，舵角变化幅度达±20°以上，实船航行容易出现安全事故；船舶在航道段小幅蛇行前进，易与江底、堤岸擦碰。因此推荐船型在规定的港区环境条件下存在一定通航风险，相关的设计和建设方案宜慎重选择。

（2）泥沙淤积。

由于引航道位于水流隐蔽区内，闸底板及引航道底高程在平均低水位下近2 m左右，引航道内泥沙淤积不可避免，结合实测资料分析及泥沙淤积模型试验成果，1～2 d口门区引航道内平均淤积约0.4 m，加上口门区引航道长度达550～630 m，总淤积量较大，清淤难度大，是本工程的关键制约因素。

（3）通航保证率。

采用“一出一进”方式运行，1 000 t级船舶（吃水4.4 m）在航道内乘潮航行的通航保证率近8 a来平均可达94%以上，不是本工程的控制因素；但其口门处要求水深7.05 m，船闸及引航道底板高程为-4.0 m，考虑口门区水深限制条件，船舶的总通航保证率近8 a来平均仅为73.3%。近8 a来钱塘江流域总体上水量偏枯，主流以走南为主，若逢连续丰水年，出现分汊河势，其保证率还要低一些。

3 结论与建议

杭州港出海码头下移至萧围东线具有以下优势：近年来工程河段南汊主流一直存在，且深槽紧靠岸边，深槽底高程在-3.0～-9.0 m变化；在尖山河段南岸建港避开了钱塘江沙坎顶部的碍航段，船舶乘潮到澉浦深水域的航道短，航道底高程低，乘潮水深大，船舶乘潮航行可避开涌潮和“快水”，风险相对较小。

在萧围东线建港仍存在着一些问题：近4 a来，低潮位下3.0 m码头前沿水深（500 t）保证率平均为75%、低潮位下5.0 m水深（1 000 t）保证率仅31%；水动力强劲，最大涌潮高2.5～3.0 m，涌潮过后实测涨急流速约5.0 m/s，船舶停靠码头装卸作业存在风险；尖山河段主槽摆动频繁，航道通航保证率较低；附近无合适的锚地。

潮差大是钱塘江河口的一大特点，闭合式港的思路正是利用了潮差大的优势，乘潮航行至港池口门，高潮位附近进出闸室，港池内装卸作业避开了涌潮和快水的作用及低潮位水深浅的不利影响，是钱塘江河口航运资源开发“浅水深用”的一种新思路，但存在船舶进出船闸难度大和口门泥沙淤积快等不利因素。因此，在该河段建港还需针对相关问题开展更深入的探索，以便充分挖掘钱塘江的航运资源。

［1］余祈文，符宁平.治江围涂对钱塘江尖山河湾演变的影响［R］.杭州：浙江省河口海岸研究所，2001.

［2］钱宁，谢汉祥，周志德，等.钱塘江河口沙坎的近代过程［J］.地理学报，1964，30（2）：124-142.CHIENN，SIE H S，CHOWCT，et al.The fluvialprocess ofthe bigsand bar inside the Chien TangChiangEstuary［J］.Acta Geographica Sinica，1964，30（2）：124-142.

［3］林炳尧，周潮生，黄世昌，等.关于涌潮的研究［J］.自然杂志，1998，20（1）：28-33.LINBY，ZHOUCS，HUANGSC，et al.Research about Tidal Bore［J］.Chinese Journal ofNature，1998，20（1）：28-33.

［4］韩曾萃，戴泽蘅，李光炳，等.钱塘江河口治理开发［M］.北京：中国水利水电出版社，2003.

［5］钱塘江志编纂委员会.钱塘江志［M］.北京：方志出版社，1998.

［6］韩海骞，赵渭军，李来武，等.钱塘江河口治理后建港方案初步研究［C］//中国海洋工程学会.第十二届中国海岸工程学术讨论会论文集.北京：海洋出版社，2005.