上海洋山深水港一期～三期港区回淤特征研究

严家君

摘 要：基于实测水文和地形资料，开展洋山深水港一期～三期港区的回淤特征和回淤机理的分析，研究表明：洋山海域含沙量冬季高、夏季低，港区冬春季回淤强度略高于春夏季，回淤形式以悬沙落淤为主;一期港区流态平顺且潮流动力强，回淤强度相对较低，仅0.04m/a，二期港区紧邻汊道的分流、汇流口，潮流动力减弱，不利于泥沙输移，回淤强度可达1.32m/a，三期港区涨、落潮流在此扩散和汇聚，回淤强度也有0.47m/a，但是由于口门束窄，水深较深，港区基本无须疏浚维护。

关键词：洋山深水港;悬沙落淤;回淤强度

中图分类号：TV148         文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2021）06-0091-04

洋山深水港位于杭州湾东部的崎岖列岛，由大、小洋山为主的数十个岛屿环抱形成了西宽东窄的“多岛屿、多汊道”峡道地形。2002年6月洋山深水港区开工建设以来，实施了一系列的堵汊、吹沙造陆、港池开挖、局部炸礁、码头驳岸建设等工程，受其影响，港区周边水沙条件发生一定程度改变，海床地形也相应调整[1-4]。目前，洋山一期～三期深水港区建成已有十余年，地形的冲淤调整逐渐趋缓并适应了新的水沙条件[5]。本文根据近期洋山一～三期港区实测地形的分析，对港区回淤过程进行了研究和总结，深化洋山港区回淤问题的认识，为科学制定洋山港区疏浚维护方案提供了依据，也为今后类似离岸深水港建设和维护提供了技术支撑。

1 区域概况及港区建设情况

洋山深水港是我国最大的集装箱港区，位于上海南汇咀东南方向，距离芦潮港约32km，由东海大桥连接港区和上海市南汇咀。在以大、小洋山为主的南、北两支岛链环抱下，洋山海域形成向杭州湾开口的喇叭状水域，众多岛屿之间形成分流汊道，在波浪和潮流动力作用下，形成了海域特有的峡道地形[6-7]，洋山深水港水域海床总体表现为“西宽东窄、西高东低”的态势，在西口门处水域宽度约7km左右，水深在8～10m，至东口门处，宽度缩窄至1km左右，局部水深可达50m以上。

2002年6月洋山深水港正式开工建设，2002～2005年间，为了港区建设需要，先后封堵了位于北岛链的小洋山～镬盖塘（中汊道）、大乌龟～颗珠山（西汊道）、镬盖塘～大岩礁（东汊道）等三个汊道，并实施了一、二期港池开挖和小岩礁局部炸礁、中港区码头驳岸建设和中港区抛沙造陆等工程及三期东侧北围堤工程、大指头～小岩礁分汊口封堵及东港区吹填造陆和码头驳岸建设等工程，2005年、2006年、2009年和2018年，洋山港区一期～四期工程相继建成。根据建设要求，一期、二期及四期港区的设计水深为15.5米（理论最低潮面，下同），三期港区的设计水深为17.5m。随着港区工程的建设完成，小洋山附近区域的水沙条件也发生了明显的改变。

2 洋山海域水文、泥沙特征

洋山海域潮汐为非正规半日浅海潮，潮汐强度中等，平均高潮位3.88m，平均低潮位1.14m，平均潮差2.74m，最大潮差5.03m，平均涨潮历时5h51min，平均落潮历时6h34min，落潮历时略长于涨潮历时。

杭州湾是我国著名的强潮海湾，洋山海域又毗邻长江河口，具有“强动力、高浊度”等特点。洋山海域受岛链约束，潮流总体以往复流为主。根据2019年8月实测水文资料，大潮期间，涨、落潮流速分别在0.45～1.06m/s和0.53～1.13m/s之间，小潮期间涨、落潮流速分别在0.34～0.98m/s和0.44～0.85m/s之间。从涨、落潮流速变化来看，涨、落潮流速较接近，动力基本相当。自西口门向东口门，由于通道宽度逐渐束窄，大、小潮期间均表现为东口门处涨、落潮流速大于西口门处。

洋山海域在沿岸苏北沿岸流和台湾暖流的相互作用下，海域含沙量呈现“冬季高、夏季低”的季节性变化特点：每年11月～次年4月的冬、春季节洋山海域表层潮平均含沙量在0.92～1.24kg/m3之间;5月～10月夏、秋季节含沙量有所降低，在0.33～0.81kg/m3之间。根据2019年8月实测含沙量，港区海域全潮平均含沙量在0.6～0.8 kg/m3之间，东、西口门之间没有明显的区域差异。

洋山海域悬沙平均中值粒径为6.3?m，泥沙类型为细粉砂和极细粉砂，在水流的作用下极易活动。洋山海域底质中值粒径在5～12?m之间，以粘土质粉砂为主，粘粒含量多在20%～40%之间。总体而言，洋山港区的底质与悬沙粒度分布较接近，表明洋山港区回淤以悬沙落淤为主要形式。

3 一～三期港池的回淤特征

为更好地分析港池水深变化及回淤特征，2017年以来，每年在一期～三期港内水域开展地形测量，考虑到部分测图期间，港区开展过维护疏浚，影响回淤强度的准确统计，因此本文主要采用2018年9月～ 2019年7月的地形实测资料开展研究。

3.1 一期～三期港區水深分布特征

洋山一期～三期港区位于北岛链颗珠山汊道以东，沿北岛链自西向东依次为二期、一期和三期港区。由于南、北岛链之间的通道宽度逐渐束窄，水深逐渐增深，港池水域水深也发生相应变化。根据2019年9月1：10000实测地形资料，二期港池水域平均水深15.0m，最小水深12.7m，水深不满足设计水深的浅点率为66%;一期港池平均水深17.1m，最小水深14.6m，浅点率为8%;三期港池平均水深40.7m，最小水深16.4m，浅点率仅2%（图2）。

3.2 一期～三期港区回淤特征

2018年9月至2019年4月，洋山一期～三期港池水域内的地形冲淤变化表现为：位于西侧的二期港池水域总体呈现淤积特征，大部分水域的淤积幅度在0.5～1m之间，北侧局部区域淤积1～2m之间;位于中间的一期港区水域在最外侧的航道区域也呈淤积态势，淤积幅度在0.5～1m之间，北部码头前沿附近则有所冲刷，冲刷幅度在0.5～1m之间，中部区域基本冲淤平衡;位于最东侧的三期港池水域呈冲淤交替分布，冲淤幅度局部可达3m以上，但该区域水深条件达50m以上，均大于港池设计水深（图3）。

2019年4月至7月，在西侧的二期港池水域淤积范围较冬春季节有所扩大，已完全覆盖蒋公柱前沿水域，港池内平均淤积厚度为0.35m;一期港区内基本冲淤平衡，局部有0.2～0.5m的小幅冲刷;三期港池水域总体仍以冲淤交替分布为主，冲淤幅度在1m左右，较冬春季节略有减小（图3）。

就洋山港区回淤特征而言，由于疏浚影响，回淤强度在不同时段波动较大（图4）。 根据2018年9月～2019年7月期间的回淤强度统计，在一期港区水域回淤强度相对较低，折合年回淤强度约为0.04m/a，其中2018年9月～2019年4月的冬春季节略有淤积，2019年4月～7月的春夏季节则小幅冲刷;二期港区年回淤强度约为1.32m/a，全年以淤积为主，其中冬春季节的淤积强度大于春夏季节的回淤强度;三期港区年回淤强度为0.47m/a，但港区水深条件良好，基本无需疏浚维护。

4 港池回淤原因分析

洋山海域的泥沙来源主要为长江口直接扩散泥沙和潮流携来的海域泥沙。受近岸流系尤其是沿岸流及台湾暖流强度的季节性变化，洋山海域含沙量冬、夏季差异也较大。夏季，长江入海泥沙主要沉积在拦门沙海域及其水下三角洲前缘，向南输送的泥沙量较少，因而含沙量相对较低;冬季，苏北沿岸流增强，长江入海泥沙可以摆脱河口的束缚向南输运，加上冬季大风寒潮天气较多，风浪掀沙作用明显，洋山海域含沙量相应增大[8、9]。受洋山海域含沙量的季节变化影响，因此港区回淤强度上也表现为9月～次年4月的冬春季回淤强度略高于4月～7月春夏季的回淤强度。

此外，潮流动力条件的影响也是导致不同港区回淤强度差异的重要原因。根据二维潮流数模对洋山海域大潮期间的流场模拟：位于西侧的二期港区，由于靠近港区主通道与颗珠山汊道的分流、汇流口，且蒋公柱前沿存在水深不足5m的浅滩，导致该水域潮流动力较弱，落潮流在越过浅滩进入二期港区水域时流速有所下降，落急时刻降幅约为0.15m/s，落憩时刻降幅约为0.10m/s，且在涨憩时段存在较为明显的回流现象，受此影响导致二期港区水域的水流挟沙能力减弱，使水体中的悬沙落淤，从而提高了港区的回淤强度。在三期港区水域，涨潮流在此扩散，落潮流则沿相反方向在此汇聚，流态也较复杂，但是由于处于通道束窄区域，附近最大涨、落急流速可达2.2m/s，水流动力相对较强，因此回淤也相对较低，且该区域水深较深，对港区疏浚维护基本不构成影响。受峡道效应的影响，一期港区大潮涨急流速在1.2～2.0m/s之间，落急流速在1.4～1.8m/s之间，潮流动力也相对较强且水域内潮流流向基本沿岸线走向，流态总体平顺，泥沙不易落淤，因此回淤强度也较低。

5 结论

洋山深水港区自2009年建成以来已10年有余，一期～三期港区水域地形调整与水沙条件已基本适应，港区回淤也趋于常态化，根据2018年9月～ 2019年7月的实测地形资料，对港区的回淤特征进行了分析并对回淤机理进行了探究，形成结论如下：

（1）洋山港区以悬沙落淤为主，泥沙来源于长江口的泥沙扩散，受近岸流系的季节性变化，海域含沙量呈“冬高夏低”的变化特征，由此导致港区冬春季回淤强度略高于春夏季;

（2）洋山一期港区流态平顺且潮流动力较强，回淤强度相对较低，仅0.04m/a，二期港区紧邻汊道的分流、汇流口，潮流动力减弱，不利于泥沙输移，回淤强度可达1.32m/a，三期港区涨、落潮流在此扩散和汇聚，回淤强度也有0.47m/a，但是由于口门束窄，港区水深条件良好，基本无需疏浚维护。

参考文献：

[1] 虞志英，李身铎，张志林，等. 上海国际航运中心洋山深水港工程动力地貌响应[M] . 北京：科学出版社，2013.

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[3] 楊忠勇，石小涛，吴泽艳，等. 洋山海域工程前后水动力特征分析[J] . 长江流域资源与环境，2017，26（1）：82-90.

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[9] 刘红，丁健，黄志扬，等. 洋山深水港区年平均含沙量的推算[J] . 山东科技大学学报（自然科学版），2012，31（4）：10-17.