关于淤泥粉砂质海岸的航道分段备淤深度研究

白洪炉 沧州港务集团有限公司

黄骅港是我国在淤泥粉沙质海岸建设的第一个大型港口，位于河北省沧州市以东90公里的渤海之滨，河北山东两省交界处，环渤海经济圈的中部，是冀中南和我国西北地区最便捷的出海口，拥有广阔的腹地。

黄骅港综合港区和散货港区航道自建成至今一直存在着较为严重的淤积。黄骅港航道回淤的最大特点是骤淤量占全年回淤量的大部分，遇罕见大风，甚至占年回淤量的绝大部分。为了保证船舶航行安全以及黄骅港安全、快速、稳定地发展，在进行常年维护性疏浚的基础上，航道整体必须考虑一定备淤深度，从而抵御大风骤淤的影响，本文基于保障航道通航安全及降低疏浚成本角度，分析了黄骅港大风状况和骤淤特点，提出了维护性疏浚的分段备淤深度建议。通过本项目对黄骅港综合港区散货港区航道维护疏浚工程合理、高效的实施提供依据，具有较强的实践性与示范意义。

1.航道尺度及维护性疏浚基本情况

1.1 航道尺度情况

黄骅港综合港区散货港区航道全长60.5km，其中0～3+700km为10万吨级航道，设计底宽210m，设计底标高-14.5 m，边坡坡度1:5；3+700～60+500k m为20万吨级航道，设计底宽250 m，设计底标高-18.3 m，边坡坡度1:5。航道里程0～44+000 方位角为239.5°～59.5°，在航道里程44+000处向北偏转13°，折线段轴线方位角为226.5°～46.5°。

1.2 维护性疏浚情况

由于特殊的海洋底质环境，该航道自建成以来一直存在较大的回淤，因此一直常年不间断地进行维护性疏浚工作，主要采用舱容为5000～10000m³的耙吸式挖泥船进行外抛作业。近年来每年的疏浚费用均保持在3～4亿元，维护成本过高给港口企业带来了沉重的财务负担。

2.港区大风统计和航道回淤情况

2.1 港区大风统计

根据近年的大风资料统计历年大风次数和大风总能量，由统计结果可知：从大风出现的次数看，近年来平均出现6级以上大风的次数为每年26次；从大风能量看，逐年的累积大风能量也呈交替不等形式，风能最小为2011年，风能最大为2003年。

2.2 航道回淤情况

根据已掌握的现场资料并结合最新的工程条件，利用数学模型计算黄骅港综合港区重现期为15年一遇大风骤淤情况。计算表明在15年一遇的大风影响下，该航道内最大淤积强度1.15m，最大淤强发生在航道20+0附近，平均淤强约0.47m，全航道总淤积量为733.8万m3。15年一遇大风骤淤淤强沿程分布如图1所示。

图1 航道15年一遇大风淤积淤强分布图

3.航道备淤深度的研究

备淤深度是考虑两次疏浚之间的航道淤积深度。应估算不同备淤深度的回淤速率，确定最优的方案。根据《海港总体设计规范》对备淤深度的规定，计算的或实际观测的港口泥沙回淤强度，按合理的挖泥间隔期内产生的淤积量确定，不宜小于0.4m。对不淤港口可不计备淤深度；对淤积严重的港口，可适当增加备淤深度。

3.1 备淤深度理论计算公式

理论上，备淤深度取值为：

式中：

H为备淤深度，单位为m；

P为平均淤强，单位为m/年；

T为维护疏浚周期，单位为年；

t为疏浚施工时间，单位为年。

另外，还需要考虑最小备淤深度的取值，其计算公式为：

式中：

P0为年淤强，单位为m/年；

Hmin为最小备淤深度，单位为m；

ty为维护周期内回淤厚度所占全年淤强的百分比。

3.2 骤淤备淤深度分析

综合港航道是以骤淤为主的航道，确定备淤深度时还应综合考虑骤淤发生的规律，明确航道设计中的骤淤重现期标准，如果沿航道骤淤强度变化较大时，应确定不同的沿程骤淤备淤深度。

在该航道的设计文件中，综合港20万吨级航道的通航标准为：正常情况满足20万吨级散货船满载乘潮通航的要求；当发生10年一遇泥沙骤淤时，仍能保证15万吨级散货船满载乘潮通航的水深要求；经过维护性疏浚后满足20万吨级散货船满载乘潮出港。但为确保20万吨散货船全时段畅通，且在发生15年一遇大风骤淤时不考虑降低航道等级来满足通航要求，按照抵御15年一遇大风骤淤进行备淤，大风骤淤的备淤深度应不小于航道的骤淤淤强。根据3.2中的综合港20万吨级航道在15年一遇大风情况下的骤淤分布情况，并将航道的备淤深度在0.4m的基础上进行增加，最终备淤深度确定范围在0.4m-1.2m之间。

4.结论

备淤深度的综合确定不仅与航道的淤积情况有着直接的关系,而除港区所处位置的自然条件外,还与疏浚的规范程度(包括溢流时间、抛泥位置等)、抛泥区泥沙扩散等因素有关,这些因素均会直接导致航道淤积的增加。因此,在综合考虑以上各种因素的基础上,结合港区疏浚能力及施工的实际需要,将航道合理分成7段进行统计,最终确定了黄骅港综合港区散货港区航道的分段备淤深度,结果见表1。

表1 航道分段备淤深度推荐值

对于备淤深度的开挖，根据港区的疏浚能力进行协调,若港区的疏浚能力较强,可将备淤深度一次性疏浚达到;若港区的疏浚能力存在一定的局限性,也可进行分期实施。在边坡的施工过程中,应先挖边坡顶层的泥土，然后逐层下挖，同时注意坡脚及底边线的施工情况。