港口航道规划中潮流分析的实践探究

方华山　潘强

【摘要】潮流分析已经成为航运交通港口航道规划中的重要因素，应用潮流分析方法对港口进行规划能够有效的保证航道规划的科学与合理。本文就潮流分析用于港口航道规划应用进行了简要分析。

【关键词】港口航道；潮流；分析；规划；应用

1、潮流分析概述

潮流分析是港口航道规划中最常用的方法之一，其主要特点是速度快、成本低且方便修改，不受比尺限制。在港口航道建设中，泥沙问题是影响建设的主要问题，泥沙在海水中的絮凝作用，导致航道、港池等出现泥沙淤积现象。所以，必须在港口建设之前，对航道及港区泥沙淤积情况进行仔细的分析和研究，在此基础上进行港口规划设计，为施工提供可靠的依据。一般港口建设中，主要的动力来自于潮汐振动产生的潮流，且流速在底层与表层不同，表层涨潮速度一般小于落潮速度，依次向下，表层流速一般大于底部的流速。所以，对潮流分析方法进行研究与掌握，在港口航道规划中具有重要的作用。

2、潮流模型分析

2.1 港口潮流的一维数值分析

在港口潮流的一维潮流数值分析中，模拟的基本计算公式是Saint Vnenat方程，在编写计算公式的过程中，有流速与水位关系公式，也有流量与水深关系公式，这两种表示方式没有本质的区别，在公式中（d）表示水深，（Q）表示流量，潮流一维数值分析方程组如下：式中：x表示纵向坐标；t表示时间；B代表过水横断面面积；Zb代表过水横断面的底面高程；R代表过水横断面的水力半径；d表示水深；C表示謝才系数。对上方程组进行差分离散可得到如下形式的代数方程组：式中：A，B，C代表的是已知系数，可以通过前一时刻n（时刻）的进行求解；下标i及i+1的代表过水断面的坐标位置，上标n+1代表待求时刻。对方程组进行求解，便可得出确定的潮流流量解。

2.2 航槽走向规划

合理选择航道轴线是获得航道良好水深的根本保证，在港口地区，港口的地形是非常关键的因素，落潮流向、优势波向、等深线垂直方向等，都是影响航槽轴线的走向的重要因素，要基本上与轴线保持一致。在拟定航槽走向时，要将北槽入海水道走向作为主要的参考依据。所谓航槽内段，就是拟定的航道轴线顺延出口沿NE30°，方向延伸至4.0m等深线处。在此基础上，折向NE60°方向延伸至外海，就是航槽外。航槽段长约12km，设计船型为2万吨级时，外段长约6km。对于A港口地区而言，西导堤的位置和其他的港口相比，位置比较特殊，刚好处在涨落潮主流区范围。对西导堤进行高程控制的主要目的，就为减少对灌河纳潮的不利影响。东导堤起自东侧岸线，止于-1m深线处，全长12km，共划分为4段，堤顶高程由岸向海逐渐降低。在设计中，东导堤与航道轴线之间的距离是500～600m，在走向上，东导堤与航槽段是基本一致的。为减少沿堤流向导堤内的输沙，堤头走向比导堤向东南方向多偏转了15°西导堤自西侧岸线至-1m深线处，全长9.2km。在对西导堤进行设计时，拟定为半潮潜水堤，呈现出高水位时潜在水下，低水位时才露出水面的特点，为的就是尽量地优化导堤工程，减少其对灌河纳潮的不利影响。按照堤顶高程进行划分，可以将西导堤划分为四段，西1至西2段导堤高程介于略高于低潮位，西3至西4段高程低于低潮位，西导堤与东导堤基本平行，间距为900～1，00m。西导堤堤头向西北方向多偏转15°。

3、港口航道规划潮流预测

港口航道规划方案计算后的潮流场预测集中表现在流速和流向。在港池水域工程前后的潮段最大流速值、平均流速值及其变化量百分比为参考。规划预测一，码头前沿涨潮可能的最大流速为0.81～0.93m/s，在落潮的时候，潮流流速的最大值为0.69～0.77m/s，在港池水域，涨潮流速的最大值0.70～0.90m/s，，落潮最大流速0.61～0.71m/s。涨潮水流和岸线交角的最大值为12°，一般值控制在2～9°，落潮水流与岸线交角的最大值为6°，一般值控制在1～5°。规划预测二，码头前沿涨潮最大流速0.83～0.95m/s，落潮最大流速0.57～0.69m/s，港池水域涨潮最大流速0.77～0.93m/s，落潮最大流速0.57～0.65m/s。规划预测三，在码头的前沿，涨潮时分流速的最大值0.83～0.92m/s，落潮时分，流速的最大值达到0.66～0.76m/s，在港池水域，涨潮时流速的最大值为0.76～0.94m/s，落潮时流速的最大值为0.64～0.71m/s。水流和岸线的交角，其角度的最大值为5°，一般值控制在1～4°，工程后的平均流速变化规率同最大流速。

结束语

为了推进我国港口航道规划建设工作的进展，对潮流分析加大应用与实践，提高航道规划管理人员的技术水平，在港口航道规划中对潮流分析不断深入研究，通过合理的应用使其在港口航道规划建设中发挥出应用的价值，促进我国航运交通事业的不断发展。

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