厦门港海沧港区港池水域维护疏浚分析

■皇甫凯龙

（福建省港航勘察设计院有限公司， 福州 350002）

码头泊位[1-2]作为装卸作业单元，是码头和航道建设的重要部分，其港池水深直接关系到靠、停泊船舶级别，港池地形冲淤演变，特别是疏浚后回淤程度和地形变化，对港口吞吐量影响较大。

厦门湾海沧港区[3]受九龙江径流和台湾海峡潮流双重影响，水动力条件复杂，泥沙具有季节性的变化特征，虽具有港阔、水深、浪小、少淤、潮流动力条件强劲等良好条件，但也有河口港属性，其泥沙来源及运移与港口航道水深维持密切相关。2019 年以前，各码头企业对港池的维护疏浚是根据靠泊船型的实际情况按需进行， 资金由企业承担，这抬高了港口公司的营运人力、物力成本，制约了厦门港积极发展。 2019 年厦门港海沧港区港池水域开始纳入统一维护，维护效果明显，得到了港航企业的一致好评[4-5]。 目前2021 年度港池维护工作即将到期，为维护港池正常通航水深，确保船舶停、 靠泊安全和港区的正常生产， 对2022-2024 年度厦门港海沧港池维护工作进行研究是必要的。

为保障船舶航行安全及维护疏浚工程合理、高效进行，本次研究结合浚前、浚后水深测图、数学模型研究成果、2020 年度和2021 年（部分月份）施工维护数据、港池水域回淤机理等资料，分析海沧港区港池水域淤积时间、空间分布规律，并对维护疏浚模式、船舶疏浚时机等进行探索，为港口安全生产、疏浚安排提供参考和科学依据。

1 海沧港区淤积机理

近年来，国内不少学者和机构对海沧港区淤积机理进行了研究，根据以往研究成果[6-7]，海沧港区淤积特点有：（1）淤积时间差异，即淤积存在年际差异和季节差异；（2）淤积空间分布差异，即13#～21#泊位淤积严重、嵩屿1#～6#、海沧1#～12# 泊位淤积小且较为零散。 造成上述现象与该港区水流泥沙条件、 淤积环境以及港池维护施工等这些因素有关。主要淤积原因分析如下。

1.1 泥沙来源

①上游九龙江下泄来沙；②河口沙质沉积物跟随落潮水流刷滩来沙及整个厦门湾内细颗粒泥沙来回搬运；③人为因素（如疏浚等施工作业）导致的含沙量抬高和泥沙输移；④海向输沙；其中九龙江的来水输沙起着决定性作用，其他因素在特定条件下也可能成为重要的影响因素。

1.2 淤积环境

泥沙淤积环境[8]是指容易造成泥沙淤积、沉降的客观条件， 泥沙来源和泥沙淤积环境互为因果关系。 海沧港区淤积环境主要影响因素可能为：水深急剧增加引起的水体挟沙力下降；涨、落潮流的相互作用；水流扩散和盐淡水混合影响；风动力因素；局部岸线及地形造成的归槽水流；施工等影响因素。

2 海沧港区年度维护量预测

2.1 依据维护测图预测年度维护量

依据2020 年3 月-2021 年3 月时间段内考核测图、浚前测图，以各泊位维护底高程为标准，按维护范围计算实际维护疏浚量， 依据2 次测图时间间隔把疏浚量换算为日维护疏浚量； 综合不同时段日维护疏浚量， 按相应权重推算各泊位年维护疏浚工程量。 经预测，2022-2024 年度海沧港区回旋水域每年维护疏浚量为96.46 万m3。 海沧港区停泊水域由于受①船舶停靠频繁影响， 施工单位施工窗口短、次数多，并非为连续性施工，考核期内无完整浚前测图； ②船舶靠泊影响分区分时段施工，区域内相互影响较为严重，导致工程量误差较大，其停泊水域维护量不能采用考核测图、浚前测图资料进行预测。

2.2 依据淤强预测年度维护量

南京水利科学研究院[9]通过建立厦门海域潮流泥沙数学模型推算了海沧港区各泊位淤强，淤强范围为0.16～1.51 m/a， 再乘以相应泊位维护面积，得出各泊位维护量，经淤强成果预测，2022-2024 年度海沧港区停泊水域每年维护疏浚量为50.90 万m3，回旋水域每年维护疏浚量为102.92 万m3。

2.3 依据施工船舶资料预测年度维护量

根据耙吸式挖泥船施工排水量变化计算舱内疏浚物重度、外抛量；并通过密度转化公式将船内土样重度标准重度土方量；依据标准重度外抛量和船舶溢流时间对应的折算系数将船舶标准重度外抛量换算为标准重度下方量；因港池维护施工间隔时间不是正好1 年，然后将海沧港区淤积1 个月的下方量换算成标准重土方量的折算系数为0.81，即标准重度的土方量为0.81 倍下方量（即实际重度的总挖泥土方量）； 海沧港区淤积3 个月的下方量换算成标准重土方量的折算系数为0.85，即标准重度的土方量为0.85 倍下方量；各泊位水域上方量及换算后的下方量按月统计，计算出月均/季均上方量及换算后的下方量， 即可推算出年度回淤维护工程量。经预测，2022-2024 年度海沧港区停泊水域每年维护疏浚量为112.67 万m3， 回旋水域每年维护疏浚量为105.75 万m3。

2.4 年维护疏浚量预测对比分析

依据维护测图、淤强成果、施工船舶资料预测年度维护疏浚量存在差别，预测工程量对比详见表1。

表1 海沧港区年维护量预测对比（单位：万m3）

海沧港区回旋水域采用维护测图、 船舶资料、淤强成果等3 种方法预测维护量， 结果基本接近，本研究采用维护测图预测海沧港区回旋水域年度维护量。

海沧港区停泊水域采用船舶资料、淤强成果等2 种方法预测维护量，结果相差较大，原因可能为：停泊水域靠泊频繁，施工窗口短、次数多，非连续性施工，且施工单位经常采用超深开挖的方式以确保考核期考核通过，造成废方量较大，本研究推荐采用淤强成果预测海沧港区停泊水域年度维护量。

综上分析，2022-2024 年度海沧港区每年维护疏浚工程量为147.36 万m3， 其中回旋水域维护量96.46 万m3，停泊水域维护量50.90 万m3。

3 海沧港区维护模式分析

3.1 一次性维护疏浚模式

码头企业依据泊位靠泊需求，结合港池水深维护测量情况，向代建单位就维护水域范围、施工期限、维护高程等申请维护，将资料提交给设计院，设计院依据技术资料计算维护工程量后，由代建单位向施工单位发出港池维护疏浚指令。 施工单位接到指令后调遣船舶前往港池水域进行维护疏浚。 疏浚工程量根据浚前测图按实计列，完工后，提供浚后测图，按照码头企业维护需求进行验收，测量成果提交码头企业。

3.2 常年维护性疏浚模式

施工单位采取包干方式将各码头泊位港池水域维护至码头企业确认的维护底高程，根据港池水域测图按季、月定时进行考核。 由于各港池水域面积大，分散区域广，可分时间段分批考核，维护工程量按预测维护工程量包干。

不同维护模式特点对比详见表2。

表2 不同维护模式特点对比

3.3 海沧港区维护模式分析

海沧港区西段泊位为典型的浅水深用港区，上游来水、来沙对港池回淤存在较大影响，特别是上游泄洪存在不确定性，受季节、天气影响明显，使海沧港区回淤不均衡，回淤速率也相对较快且规律性差；同时海沧港区岸线长，生产任务繁重，通航船舶多，通航环境复杂；综合分析海沧港区特殊地理位置、淤积特点等因素，要求维护疏浚必须启动快、时间短，必要时需采用抢通方式予以保障，施工船舶进出场较为频繁。 一次性维护模式对浚前测量、施工进场、施工图设计等工作时间要求较长，拖延了港池水域的维护进程， 影响海沧港区的正常生产。此外，鉴于海沧航道采用常年维护性疏浚模式包干计取工程量，为避免港池维护采用不同的维护模式带来施工相互干扰和计量不准确的不利影响，2022-2024 年度海沧港区港池维护建议采用常年维护性疏浚模式进行维护。

4 海沧港区维护时机探讨

受港池水域作业空间限制，厦门港海沧港区码头营运与港池维护难以同时兼顾，维护工作开展艰难，在港池维护疏浚工作中，可能因介入时间不对，造成泥沙回淤到港池中，为尽量保障港区正常营运作业，减少施工干扰紧急避让，最大限度地提高施工效率，海沧港区维护时机建议如下：

（1）加强维护施工管理，编制详细的维护施工方案，提供技术、船机设备、人力、物质保障；

（2）全天候监控进出港船舶动态，高频与港口调度、进出港船舶联系，严格制定避让措施，避让位置根据港口调度要求选择，避免忙中出错；

（3）施工期间加强施工检测，确保浅点及时扫除，提高挖泥船时间利用率；

（4）尽可能避开涨潮时段，充分利用退潮流带动泥水往外海输送；

（5）预留一定幅度的回淤空间。

5 结语

本文结合海沧港区港池浚前、 浚后水深测图、数学模型研究成果、2020 年度、2021 年（部分月份）施工船舶维护数据，以及港池水域回淤机理等资料分析海沧港区港池水域淤积时间、 空间分布规律，预测了海沧港区港池水域2022-2024 年度维护疏浚工程量，并对维护疏浚模式、船舶疏浚时机等进行探索，具体结论如下：

（1）海沧港区淤积特点具有淤积时间差异，即淤积存在年际差异和季节差异；淤积空间分布差异，即13#～21#泊位淤积严重、嵩屿1#～6#、海沧1#～12#泊位淤积小且较为零散。

（2）海沧港区回旋水域采用维护测图、船舶资料、 淤强成果等3 种方法预测维护量基本接近，推荐采用维护测图预测海沧港区回旋水域年度维护量，经预测2022-2024 年度海沧港区回旋水域每年维护工程量为96.46 万m3。

（3）海沧港区停泊水域采用船舶资料、淤强成果等2 种方法预测维护量结果相差较大，停泊水域靠泊频繁，原因可能为施工窗口短、次数多，非连续性施工，且施工单位经常采用超深开挖的方式来确保考核期考核通过，造成废方量较大，推荐采用淤强成果预测海沧港区停泊水域年度维护量，经预测2022-2024 年度海沧港区停泊水域每年维护工程量为50.90 万m3。

（4）鉴于海沧港区淤积特点、维护疏浚工程量、施工概况等影响因素，为避免港池维护采用不同的维护模式带来施工相互干扰和计量不准确的不利影响，2022-2024 年度海沧港区港池维护采用常年维护性疏浚模式进行维护。

（5）受码头港池水域操作面限制，应合理安排船舶疏浚作业。