金塘大浦口集装箱码头前沿海域冲淤分析

倪云林，董文强，郭朋军，章斌杰（.浙江海洋学院海运与港航建筑工程学院，浙江舟山　360；.舟山市海洋与渔业局，浙江舟山　36000）

金塘大浦口集装箱码头前沿海域冲淤分析

倪云林1，董文强1，郭朋军2，章斌杰1
（1.浙江海洋学院海运与港航建筑工程学院，浙江舟山316022；2.舟山市海洋与渔业局，浙江舟山316000）

利用金塘港区大浦口集装箱码头前沿海域1935年、1962年、1987年、2004年的水深地形资料和舟山甬舟集装箱码头有限公司提供的2011年2月、3月和4月的测深资料，应用GIS技术，建立了该海域的数字高程模型，计算探讨了集装箱码头建造前后码头前沿海域的冲淤变化。结果表明，在码头建造前的1935-2004年间，该海域经历了从较快冲刷到轻微淤积再到较快淤积的调整过程，而码头建造后，码头前沿海域则继续趋于淤积，且淤积强度有所增大，年均淤积速率达到1.15 m/a。这种冲淤趋势与金塘水道的冲淤变化密切相关，其根本原因可能与上游杭州湾南岸的围海造地有关。而集装箱码头桩基的阻水作用在一定时间内对码头前沿海域的淤积也有一定的贡献。

集装箱码头；冲淤变化；金塘水道；纳潮量

宁波-舟山港金塘港区大浦口作业区位于金塘水道西口、金塘岛西南岸段，与镇海港区、北仑港区隔海相望（图1）。作业区拥有2个10万吨级集装箱码头泊位，总长575 m，前沿水深-18 m，均采用高桩梁板式结构，通过两座引桥与后方陆域相连。

泥沙淤积是港口航道中常见的现象。近年来，不少学者对大浦口集装箱码头周边的金塘水道、北仑港区、镇海港区及其附近海域做了冲淤方面的研究。高峰等［1］利用平面二维水流泥沙数学模型，进行了北仑电厂码头改扩建工程的潮流泥沙数值模拟，计算结果显示工程实施后，码头前沿海域的平均淤积强度约0.76 m/a。倪云林等［2］通过对比分析不同年份金塘水道的水深地形资料，研究了金塘水的冲淤变化，结果表明，金塘水道在1935-2004年间经历了由冲转淤的变化过程。李志永等［3］通过实地测量，主要研究了镇海港区的冲淤变化和影响因素，指出2002-2011年间，港区前沿的局部海域出现了较大幅度的淤积，部分码头存在3.0～4.0 m的淤积，认为这种淤积主要受到新泓口围涂工程和港区自身围涂的影响。倪云林等［4］应用GIS技术，计算了甬江口及附近海域在1935-2004年间的冲淤变化，整个区域总体上以轻微淤积为主，年均淤积速率4.24 cm/a。综合上述的研究现状可知，大浦口集装箱码头周边海域总体上以淤积为主，但均未涉及码头前沿海域的冲淤专题研究。而根据舟山甬舟集装箱码头有限公司的工作人员介绍，自2005年陆域吹填工程开始，到2010年建成投产以来，码头前沿5 000～6 000 m2的局部海域每年需要3次疏浚，每次疏浚量约为1万m3。因此，开展大浦口集装箱码头前沿海域的冲淤专题研究是十分必要的，对金塘港区的可持续发展具有重要的现实意义。

图1　金塘大浦口集装箱码头位置Fig.1　The location of Jintang Dapukou container terminals

图2　研究区范围示意图Fig.2　The sketch of study region

1　资料来源和处理方法

本文收集了1935年、1962年、1987年、2004年这4个典型年份的海图或水深地形图和2011年2月22日、3月28日、4月14日的码头测深图，各图件信息见表1。利用MapInfo软件对其进行数字化处理，通过Bursa-Wolf模型［5］把各年份的水深资料统一为舟山独立坐标系统，并采用Kriging插值方法把离散数据网格化，以建立不同年份的数字高程模型，进而可以分别计算大浦口集装箱码头工程建造前后的冲淤变化。

2　研究区概况

根据2011年码头测深图的测量范围，研究区为从码头前沿起向外85 m左右的海域（图2）。整个区域面积约52 000 m2，水深14～30 m，平均坡度19%。实测资料显示，研究区属于不规则半日混合潮，多年平均潮差1.8 m；潮流以SE-WN向往复流形式运动，垂线平均流速0.3～1.0 m［6］。泥沙以悬移质运动形式为主，垂线平均含沙量为0.11～1.39 kg/m3［6］。底质类型主要为粉砂质砂［7］。

表1　码头前沿水深地形资料Tab.1　Bathymetric data in the dock apron

3　研究区冲淤计算

3.1码头建造前研究区冲淤变化趋势

利用1935-2004年4个年份的数字高程模型，可以计算研究区码头建造前的冲淤变化趋势，计算结果见表2。

1935-1962年间，研究区普遍发生冲刷，幅度一般在2～7 m（图3a），年均冲刷速率约0.21 m/a。

1962-1987年间，研究区的冲淤变化表现为西北冲东南淤的分布特征（图3b）。淤积区面积约为冲刷区面积的1.8倍，平均淤积厚度和平均冲刷深度分别为3.35 m和4.66 m。经计算，研究区在这一时段以轻微淤积为主，平均速率约0.02 m/a（表1）。

1987-2004年间，研究区普遍发生淤积，淤积强度从西北到东南呈递减趋势（图3c）。据统计，淤积区平均淤积厚度达到5.36 m，冲刷区平均冲刷深度仅为0.98 m，17年间，整个研究区的净淤积速率约0.31 m/a。

综上所述，码头建造以前，研究区经历了从较快冲刷到轻微淤积，再到较快淤积的调整过程，反映出海床淤积的发展趋势。

图3　码头建造前研究区冲淤分布Fig.3　Distribution of erosion and deposition in study region before construction

表2　码头建造前研究区冲淤变化特征值Tab.2　Characteristic values of erosion and deposition in study region before construction

3.2码头建造后研究区冲淤状况

基于2011年码头前沿海域疏浚前后的测深数据，可以估算码头建造后研究区的冲淤状况。

从图4a可知，2011年2月22日至3月28日，淤积区面积约为冲刷区面积的1.5倍。其中，淤积区平均淤积厚度约0.59 m，冲刷区平均冲刷深度约0.98 m。码头前沿20 m处有一条长约350 m、宽约20 m，深度3～5 m的冲刷槽，这是局部港口疏浚工程所致。受此影响，研究区总体上以冲刷为主，日均冲刷速率约0.16 cm/d。

而在疏浚工程结束后约半个月的时间内（3月28日-4月14日），研究区因泥沙回淤而趋于淤积，日均淤积速率达到1.25 cm/d。据统计，淤积区面积约为冲刷区面积的1.6倍，平均淤积厚度和冲刷深度分别为0.63 m和0.45 m。

为了估算码头建造后研究区的冲淤状况，需要排除疏浚工程和短期回淤对研究区冲淤速率的影响。不妨假设疏浚区域（面积为350 m× 20 m=7 000 m2）在疏浚前均为淤积，则在2月22日-3月28日时段内，淤积区面积为35 778 m2，冲刷区面积为13 060 m2。淤积区的淤积速率按实际疏浚工程确定，即每年疏浚3次，每次疏浚面积5 000～7 000 m2，每次疏浚量约1万m3，计算可得淤积速率约0.014 m/d。冲刷区的冲刷速率假设等于3月28日-4月14日时段内冲刷区的冲刷速率，即为0.026 m/d。则码头工程建造后，研究区的平均淤积速率约0.003 m/d，折合成年均淤积速率为1.15 m/a。

图4　码头建造后研究区冲淤分布Fig.4　Distribution of erosion and deposition in study region after construction

表3　码头建造后研究区冲淤变化特征值Tab.3　Characteristic values of erosion and deposition in study region after construction

4　研究区冲淤分析

通过前文的冲淤计算可知，大浦口集装箱码头前沿海域经历了由冲转淤的调整过程，并朝着淤积的方向发展，且淤积强度在短时间内有所增大，这与金塘水道在1935-2004年间由较快冲刷到缓慢冲刷再到快速淤积的冲淤变化趋势相类似［2］，说明该区域的海床冲淤在一定程度上受到金塘水道水沙环境的直接影响。同时，研究区上游的杭州湾南岸在1984-2010年间实施了249.34 km2的围海造地工程［8］，使杭州湾的纳潮量有所减少，进而减弱潮流流速和降低水流挟沙能力，影响湾内和外海的水沙交换［9-10］，为研究区泥沙淤积提供了可能的条件。

而从局部海域来看，由于集装箱码头采用高桩梁板式结构，桩基的阻水作用有利于过境细颗粒泥沙的落淤，造成码头附近海域的淤积。但根据浙江沿海的工程经验，这种影响一般会在工程结束后4～5 a消失［11］。因此，在现有的边界条件和水文泥沙条件下，研究区冲淤变化将趋于平衡。

5　结论

（1）大浦口集装箱码头前沿海域在该码头建造前的1935-2004年间，经历了由冲转淤的调整过程，并呈现出淤积的发展趋势。这种趋势在码头建造后继续维持，且淤积强度有所增大，年均淤积速率约1.15 m/a。

（2）大浦口集装箱码头前沿海域的冲淤变化与金塘水道的冲淤调整密切相关，其根本原因可能是受码头上游杭州湾南岸围海造地工程的影响，杭州湾纳潮量减少，为泥沙的淤积提供了条件。而码头桩基的阻水作用也是短期内造成海床淤积的因素之一。

［1］高峰，张宏阳，刘海成，等.北仑电厂码头改扩建工程潮流泥沙数值模拟［J］.水道港口，2010，31（1）：12-19.

［2］倪云林，李伯根，詹明旭.金塘水道冲淤变化分析［J］.海洋通报，2012，31（2）：146-153.

［3］李志永，郜会彩，李君.镇海、北仑港区水深变化调查及影响因素初探［J］.浙江水利科技，2013（2）：47-52.

［4］倪云林，巩明，杨辉，等.甬江口及附近海域冲淤变化研究分析［J］.浙江海洋学院学报：自然科学版，2013，32（6）：537-542.

［5］STEED J B.A practical approach to transformation between commonly used reference systems［J］.Australian surveyor，1990，35 （3）：248-264.

［6］王康善，张立人，茹荣忠.北仑港整体模型水文测验［R］.杭州：国家海洋局第二海洋研究所，1988.

［7］冯应俊，李炎，任吉川.金塘水道地形，底质与沉积环境［J］.海洋通报，1989，8（4）：67-74.

［8］巩明.杭州湾南岸岸滩近期冲淤变化［D］.杭州：国家海洋局第二海洋研究所，2011.

［9］蒋国俊，李晓燕，姚炎明，等.浙南巴艚港水沙变化及对水道冲淤影响分析［J］.海洋通报，2005，24（2）：33-39.

［10］郭伟，朱大奎.深圳围海造地对海洋环境影响的分析［J］.南京大学学报：自然科学版，2005，41（3）：286-296.

［11］林重阳.宁波市北仑区建高桩码头引起的冲淤变化研究［J］.中国水运：下半月，2014，14（9）：322-323.

Analysis of Erosion and Deposition in the Apron of Jintang Dapukou Container Terminals

NI Yun-lin1，DONG Wen-qiang1，GUO Peng-jun2，et al
（1.Maritime and Civil Engineering School of Zhejiang Ocean University，Zhoushan316022；
2.Zhoushan Oceanic&Fishery Administration，Zhoushan316000，China）

Utilization of charts of 1935，1962，1987，2004 in the wharf apron of Jintang Dapukou and the bathymetric data in February，March and April of 2011 provided by Zhoushan Yongzhou Container Terminals Co.，Ltd，GIS technology is applied to set up the digital elevation models of the sea area.With the models，the variation of erosion and deposition in the apron of container terminals before and after construction is calculated and discussed.The results indicate that the region experiences an adjustment process，from fast erosion to slight deposition，and to fast deposition during the period of 1935 to 2004 before construction.While there is an increase in deposition at an annual average rate of 1.15 m/a in this region after construction.The change is closely related to erosion-deposition variation of Jintang channel，to which the basic reason is possibly associated with reclamation in south coast of Hangzhou bay.Furthermore，pile resistance effects will do contribution to sediment deposition in the wharf apron for some time.

container terminals；erosion and deposition；Jintang channel；tidal influx

P736.22

A

1008-830X（2015）04-0374-05

2014-12-20

舟山市科技计划项目（2013C31045）

倪云林（1986-），男，浙江舟山人，研究方向：港口航道与海岸工程环境.E-mail：oceannyl@zjou.edu.cn