灌云县燕尾港一级渔港码头建设前后流场分析研究

钱 程于正广钱余堂（、江苏省水利勘测设计研究院有限公司 扬州 5009 、江苏省水利厅 南京 009 、江苏省灌云县南岗乡水利站 灌云 0）

灌云县燕尾港一级渔港码头建设前后流场分析研究

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（1、江苏省水利勘测设计研究院有限公司 扬州 225009 2、江苏省水利厅 南京 210029 3、江苏省灌云县南岗乡水利站 灌云 222203）

拟建燕尾港一级渔港位于连云港市灌云县燕尾港镇灌河入海口北岸，由于该处有新沂河、灌河、五灌河交汇行洪入海，流态比较复杂，此次应用MIKE 21模型，选取6种工况对渔港码头建设前后新沂河、灌河、五灌河流场进行数值模拟，分析建设码头前后新沂河、灌河、五灌河行洪水位、流速变化情况，从流态角度为渔港码头工程建设前后影响分析提供理论依据和技术支持。

新沂河 行洪 流速 水位 流场分析

1 引言

由于江苏沿海开发规划纳入国家战略层面，连云港港口建设步伐快速提升，燕尾港港口东部海域以及渔船停泊港湾被临港产业区征用，每年渔汛来临，该港400艘渔船和周边及外县大批渔船也将来渔港停靠，燕尾港渔港现有基础设施已无法满足渔船锚泊、卸货、补给的需要，制约了当地渔业经济的快速发展。因此，为了保证港口建设的顺利进行，缓解港口开发与渔船无处停靠的矛盾，尽快建设燕尾港一级渔港码头已势在必行。

拟建燕尾港一级渔港位于连云港市灌云县燕尾港镇灌河入海口北岸，新沂河、灌河、五灌河交汇处下游五灌河闸与燕尾闸之间。渔港码头总长360m，宽12m，共布置8个泊位，采用高桩码头，码头顶高程4.69m，离河岸50m。由于该处有新沂河、灌河、五灌河行洪入海，流态比较复杂，需分析建设码头对新沂河、灌河、五灌河行洪、排涝的影响。此次应用MIKE 21模型对渔港码头建设前后新沂河、灌河、五灌河流场进行数值模拟，从流态角度为工程建设前后影响分析提供理论依据和技术支持。渔港码头工程位置见图1。

2 计算原理及方法

2.1 计算原理

水流连续方程：

水流运动方程：

式中：z—水位；p、q—x、y方向单宽流量；h—水深；s—源、汇项；six、siy—源、汇项在x、y方向的分量；c—谢才阻力系数；Ω—科氏力；E—涡粘扩散系数。

2.2 计算方法

计算区域采用三角形网格剖分，即笛卡尔坐标下的浅水方程：

式中：h—总水深；u和v—流速在x和y方向的分量；g—重力加速度；△x和△y—x和y方向的特征长度；△t—时间间距。△x和△y近似于三角形网格的最小边长，水深和流速值则是发生在三角形的中心。

3 计算范围及网格布置

图1 渔港码头工程位置图

工程影响分析计算的范围上游至2.5km处新沂海口枢纽深泓闸，下游至1.5km处灌河入海口，北侧以新沂河北堤、五灌河挡潮闸、燕尾挡潮闸及灌河北堤为边界，南侧以灌河南侧子堤为边界。

使用网格生成器对渔港码头附近水域进行网格划分，最大三角形面积2000m2，最小三角形面积100m2，最小允许角度22°。渔港码头建设前区域内网格数量为6709，节点数量为3595；渔港码头建设后区域内网格数量为7170，节点数量为3865。并对划分后的计算网格进行了光滑处理。

4 计算工况

计算工情考虑现状及渔港码头建成后，计算工况考虑6种，分别为：

工况1：新沂河50年一遇行洪7800m3/s，灌河不行洪，燕尾港站为20年一遇最高潮位3.79m；

工况2：新沂河50年一遇行洪7800m3/s，灌河不行洪，燕尾港站为中潮位0.53m；

工况3：新沂河50年一遇行洪7800m3/s，灌河不行洪，燕尾港站为低潮位-2.39m；

工况4：新沂河不行洪，灌河为20年一遇行洪3969m3/s，燕尾港站为2年一遇高潮位2.86m；

工况5：新沂河、灌河不行洪，五灌河20年一遇行洪，五灌河闸、燕尾港闸行洪流量分别为470 m3/s、655m3/s，燕尾港站为2年一遇低潮位-1.29m；

工况6：根据原淮阴地区水文站在1973年7月20日至21日燕尾港一次观潮资料，燕尾港落潮最大流量10200m3/s，落潮时入海口水位0.63m，新沂河行洪3030m3/s，灌河流量为7170m3/s。

5 水位影响分析

渔港码头工程建设前后6种工况下码头四周，灌河深泓道，新沂河北、中、南深泓道水位及其变化情况分析如下：5.1码头附近水位变化情况

工况1：新沂河行洪7800m3/s遭遇海口20年一遇高潮位时，码头建成后码头前沿附近水位壅高最大值为0.001m，位于码头上游P4点，水位为3.823m；

工况2：新沂河行洪7800m3/s遭遇海口20年一遇中潮位时，码头建成后码头前沿附近水位壅高最大值为0.011m，位于码头上游P4点，水位为0.629m；

工况3：新沂河行洪7800m3/s遭遇海口20年一遇低潮位时，码头建成后码头前沿附近水位壅高最大值为0.033m，位于码头上游P4点，水位为-1.976m；

工况4：灌河行洪3969.2m3/s遭遇海口2年一遇高高潮，码头建成后码头前沿附近水位壅高最大值为0.002m，位于码头上游P7点，水位为2.871m；

工况5：五灌河20年一遇行洪，五灌河闸、燕尾港闸行洪流量分别为470 m3/s、655m3/s，遭遇2年一遇高潮位，码头建成后码头前沿附近水位壅高最大值为0.002m，位于码头上游P2点，水位为-1.284m；

工况6：燕尾港落潮最大流量10200m3/s，入海口水位0.63m，新沂河行洪3030m3/s，灌河流量为7170m3/s，码头建成后码头前沿附近水位壅高最大值为0.021m，位于码头上游P4点，水位为0.795m；

由于码头工程位于灌河靠近河岸，阻水作用较小，且码头附近进行了疏浚（其中，码头前沿疏浚至-5.31m），因此工程对河道行洪水位的影响较小。

工程后水位的壅高主要集中于码头前沿区域，最大壅水高度发生于工况3，该点位于码头前沿，水位是0.033m。导致该现象的主要原因是：工况3为新沂河行洪遭遇低潮位，水头落差大，流速大，易在码头附近产生较大落差；从现状流向来看，该处流向有小角度偏向河岸，码头建成后对水流有归槽趋势，阻碍了水流向河岸扩散，因此在码头前沿产生了一定的壅高。

从总的模拟情况来看，工程前后的水位差并不明显，实施该工程对码头附近区域水位的影响很小。

5.2 灌河深泓水位变化情况

在此次模拟的6个工况下，灌河深泓壅水高度仅为0.005m，水位变化甚微，实施该工程对灌河深泓的水位基本无影响。

5.3 新沂河北、中、南深泓水位变化情况

码头建成后新沂河北、中、南深泓仅仅在工况3产生了0.001m的壅水高度，实施该工程对新沂河北、中、南深泓的水位基本无影响。

6 流场影响分析

渔港码头工程建设前后6种工况下码头址处，灌河深泓道，新沂河北、中、南深泓道对比点流速及其变化分析如下：6.1码头前沿附近流场变化情况

工况1：新沂河行洪7800m3/s遭遇海口20年一遇高潮位时，码头建成后码头前沿附近流速增加最大值为0.070m/s，位于码头前沿P3点，点流速为0.491m/s；

工况2：新沂河行洪7800 m3/s遭遇海口20年一遇中潮位时，码头建成后码头前沿附近流速增加最大值为0.134m/s，位于码头前沿P3点，点流速为0.804m/s；

工况3：新沂河行洪7800 m3/s遭遇海口20年一遇低潮位时，码头建成后码头前沿附近流速增加最大值为0.545m/s，位于码头前沿P3点，点流速为1.336m/s；

工况4：灌河行洪3969.2m3/s遭遇海口2年一遇高潮位，码头建成后码头前沿附近流速增加最大值为0.065m/s，位于码头前沿P3点，点流速为0.366m/s；

工况5：五灌河20年一遇行洪，五灌河闸、燕尾港闸行洪流量分别为470 m3/s、655m3/s，遭遇2年一遇高潮位，码头建成后码头前沿附近流速增加最大值为0.0185m/s，位于码头前沿P2点，点流速为0.561m/s；

工况6：燕尾港落潮最大流量10200m3/s，入海口水位0.63m，新沂河行洪3030m3/s，灌河流量为7170m3/s，码头建成后码头前沿附近流速增加最大值为0.226m/s，位于码头前沿P3点，点流速为1.165m/s；

由于码头工程位于灌河靠近河岸，阻水很小，码头附近流速也比较小，且码头前沿进行了疏浚，扩大了河道过水断面，码头附近的水位、流速变化总体很小，码头选址是合理的。6.2灌河深泓水位变化情况

在此次模拟的6个工况下，灌河深泓的流速变化甚微，渔港码头的建设基本不影响灌河的行洪排涝。

6.3 新沂河北、中、南深泓流场变化情况

码头建成后各种工况下新沂河北、南、中深泓流速基本无变化，渔港码头的建设基本不影响新沂河的行洪排涝