港口工程对入海河流的防洪影响评价方法

李有德 殷卫国 阮国余

（中水淮河规划设计研究有限公司 蚌埠 233001）

1 绪论

随着我国国民经济飞速发展，进出口贸易量迅猛扩大，为了满足进出口货物运输需求，促进地方经济发展，有建港条件的沿海地区纷纷建设高标准、大吞吐量的港口，其中一部分港口工程位于内陆河流入海口附近，对入海河流的泄洪、除涝、防潮等会产生影响，需进行防洪影响评价。

2 工程概况

某港口工程位于绣针河入海口右岸海域，距离绣针河入海口约1.2km。工程由防波堤工程、5万吨级航道工程、防波堤后方通用散货泊位和液体化工品泊位工程组成。防波堤总长6350m，航道轴线与防波堤轴线距离为1600m，航道总长为8063m，航道轴线在方位向北偏转了50°。通用散货泊位为3个5万吨级泊位，液体化工品泊位为1个5万吨级泊位。工程布置见图1。

3 评价内容

港口工程对入海河道防洪影响的特点，决定了其防洪影响评价与内陆河流不同。该工程防洪影响评价的重点内容如下：

建立数学模型分析建设港口工程前后绣针河口潮流和泥沙变化。

分析建设港口工程后对绣针河防洪、除涝、防潮的影响。

4 防洪评价计算

4.1 数学模型研究

为了科学地研究港口工程建设后对绣针河的防洪影响，进行了二维潮流和二维泥沙数学模型分析。潮流场特征采用三层嵌套方式进行，大模型主要模拟大范围潮流场运动，为中模型计算提供边界条件；中模型和小模型主要用于模拟港口及其河口附近的水流变化特征，两模型计算采用同步嵌套计算，中模型在每一时间步都为小模型提供水位和流量计算边界；小模型的主要目的是对绣针河口和港口防波堤工程附近进行细化研究。泥沙计算采用两层嵌套，模型范围与潮流计算的二、三层相同。

4.2 潮流分析

由于拟建港口工程影响，主要是防波堤的存在，对涨落潮水体具有阻挡作用，改变了原来的水流运动方向，使工程附近的流态和流速都发生了变化。工程建设前涨落潮基本呈往复流，水流平顺；工程建设后，涨潮受防波堤阻挡，在防波堤中部产生分流，落潮时堤后又形成一环流。

在各典型潮和河口泄洪排涝流量控制下，河口处主要受泄洪控制，流向基本没有发生改变，涨潮期间流速有所减小，落潮期间流速有所增大，但变化幅度都不大，在0.06m/s之内。工程建设前后流场对比见图2。

4.3 绣针河口冲淤分析

根据数学模型分析，绣针河入海口泥沙冲淤情况如下所述：

平衡地形采用二维泥沙数学模型进行计算，港口工程建成后，由于防波堤的阻水，-10m等深线以内主要呈淤涨趋势，淤积位置主要位于防波堤两侧，而且离防波堤越近，淤积越重；防波堤建成后，中部区域流速减小最多，因此防波堤中部淤积相对最重，如-7m等深线淤涨宽度最宽；-10m等深线有冲有淤，靠近防波堤处由于防波堤堤头挑流作用，等深线后退，存在冲刷现象；再向北又略有淤积，但冲刷和淤积的强度都不大。工程前后河口地形变化见图3。

4.4 绣针河河口壅水分析计算

利用二维数学模型，分别计算防波堤工程建设前后绣针河不行洪和行洪2093 m3/s（20年一遇）。当外海遭遇50年一遇潮水时，无论行洪与否，工程建成后河口水位增加值不足0.014m。当外海遭遇20年一遇潮水，并且绣针河行洪2093 m3/s时，工程建成后河口防洪水位增加值不足0.01m。当外海遭遇2年一遇潮水，并且绣针河排涝流量为535 m3/s时，工程建成前后河口排涝水位基本没有变化。

4.5 河口壅水对绣针河水位影响计算

由于在对本港口工程防洪评价之前，未对绣针河进行过测量，没有完整的河道地形资料，同时由于绣针河下游基本属于平原型河道，基本满足恒定流条件。因此，采用水力学恒定流公式计算河道壅水影响。

港口工程建设对绣针河内河的壅水影响主要分为防洪和排涝两方面，工程建设对绣针河入海口的排涝水位没有影响，因此只需对绣针河入海口防洪水位抬高0.01m以后的内河壅水影响进行分析计算。

防波堤工程建设前，绣针河入海口20年一遇防洪水位采用3.53m，防波堤工程建成以后，绣针河入海口20年一遇防洪水位采用3.54m。

通过分析计算，港口工程建设以后绣针河入海口段河道水位成果见表1。

由上述计算成果可知，由于建设港口工程，绣针河入海口20年一遇防洪水位抬高0.01m以后，其内河壅水影响长度为2.4km。

5 防洪评价结论

港口工程建设后河口处潮流主要受泄洪控制，流向基本没有发生改变，涨潮期间流速有所减小，落潮期间流速有所增大，但变化幅度都不大，在0.06m/s之内。港口工程建成后，由于防波堤的阻水，防波堤两侧存在淤积现象，而且离防波堤越近，淤积越重，中部区域流速减小最多。但由于防波堤工程距离绣针河入海口约1.2km，距离较远，港口工程建设以后对绣针河口入海口的潮流、泥沙影响有限。

根据数模分析和内河壅水影响计算成果，港口工程建设以后，绣针河入海口处50年一遇防潮水位抬高了0.014m，20年一遇防洪水位抬高了0.01m，排涝水位基本没有变化，造成内河壅水长度为2.4km，壅水高度和壅水长度均较小，因此港口工程的建设对河道防洪、防潮、除涝影响有限。

6 结语

表1 绣针河入海口段河道水位计算成果表

港口工程防洪评价除了防洪评价导则中规定评价内容以外，还应重点进行以下评价工作：

港口工程一般位于河口治导线以外，没有直接侵占河道行洪断面，工程主要是对河口潮流、泥沙产生影响，从而影响河道行洪。因此，港口工程防洪评价应重点分析港口工程建设后，河流入海口处潮流、泥沙和地形的变化情况。

港口工程对入海河流防洪影响评价除应包括防洪、除涝影响分析以外，还应进行潮位影响分析