嚴家君

摘 要：基于實測水文和地形資料，開展洋山深水港一期～三期港區(qū)的回淤特征和回淤機理的分析，研究表明：洋山海域含沙量冬季高、夏季低，港區(qū)冬春季回淤強度略高于春夏季，回淤形式以懸沙落淤為主;一期港區(qū)流態(tài)平順且潮流動力強，回淤強度相對較低，僅0.04m/a，二期港區(qū)緊鄰汊道的分流、匯流口，潮流動力減弱，不利于泥沙輸移，回淤強度可達1.32m/a，三期港區(qū)漲、落潮流在此擴散和匯聚，回淤強度也有0.47m/a，但是由于口門束窄，水深較深，港區(qū)基本無須疏浚維護。

關(guān)鍵詞：洋山深水港;懸沙落淤;回淤強度

中圖分類號：TV148? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）06-0091-04

洋山深水港位于杭州灣東部的崎嶇列島，由大、小洋山為主的數(shù)十個島嶼環(huán)抱形成了西寬東窄的“多島嶼、多汊道”峽道地形。2002年6月洋山深水港區(qū)開工建設(shè)以來，實施了一系列的堵汊、吹沙造陸、港池開挖、局部炸礁、碼頭駁岸建設(shè)等工程，受其影響，港區(qū)周邊水沙條件發(fā)生一定程度改變，海床地形也相應(yīng)調(diào)整[1-4]。目前，洋山一期～三期深水港區(qū)建成已有十余年，地形的沖淤調(diào)整逐漸趨緩并適應(yīng)了新的水沙條件[5]。本文根據(jù)近期洋山一～三期港區(qū)實測地形的分析，對港區(qū)回淤過程進行了研究和總結(jié)，深化洋山港區(qū)回淤問題的認識，為科學(xué)制定洋山港區(qū)疏浚維護方案提供了依據(jù)，也為今后類似離岸深水港建設(shè)和維護提供了技術(shù)支撐。

1 區(qū)域概況及港區(qū)建設(shè)情況

洋山深水港是我國最大的集裝箱港區(qū)，位于上海南匯咀東南方向，距離蘆潮港約32km，由東海大橋連接港區(qū)和上海市南匯咀。在以大、小洋山為主的南、北兩支島鏈環(huán)抱下，洋山海域形成向杭州灣開口的喇叭狀水域，眾多島嶼之間形成分流汊道，在波浪和潮流動力作用下，形成了海域特有的峽道地形[6-7]，洋山深水港水域海床總體表現(xiàn)為“西寬東窄、西高東低”的態(tài)勢，在西口門處水域?qū)挾燃s7km左右，水深在8～10m，至東口門處，寬度縮窄至1km左右，局部水深可達50m以上。

2002年6月洋山深水港正式開工建設(shè)，2002～2005年間，為了港區(qū)建設(shè)需要，先后封堵了位于北島鏈的小洋山～鑊蓋塘（中汊道）、大烏龜～顆珠山（西汊道）、鑊蓋塘～大巖礁（東汊道）等三個汊道，并實施了一、二期港池開挖和小巖礁局部炸礁、中港區(qū)碼頭駁岸建設(shè)和中港區(qū)拋沙造陸等工程及三期東側(cè)北圍堤工程、大指頭～小巖礁分汊口封堵及東港區(qū)吹填造陸和碼頭駁岸建設(shè)等工程，2005年、2006年、2009年和2018年，洋山港區(qū)一期～四期工程相繼建成。根據(jù)建設(shè)要求，一期、二期及四期港區(qū)的設(shè)計水深為15.5米（理論最低潮面，下同），三期港區(qū)的設(shè)計水深為17.5m。隨著港區(qū)工程的建設(shè)完成，小洋山附近區(qū)域的水沙條件也發(fā)生了明顯的改變。

2 洋山海域水文、泥沙特征

洋山海域潮汐為非正規(guī)半日淺海潮，潮汐強度中等，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，平均漲潮歷時5h51min，平均落潮歷時6h34min，落潮歷時略長于漲潮歷時。

杭州灣是我國著名的強潮海灣，洋山海域又毗鄰長江河口，具有“強動力、高濁度”等特點。洋山海域受島鏈約束，潮流總體以往復(fù)流為主。根據(jù)2019年8月實測水文資料，大潮期間，漲、落潮流速分別在0.45～1.06m/s和0.53～1.13m/s之間，小潮期間漲、落潮流速分別在0.34～0.98m/s和0.44～0.85m/s之間。從漲、落潮流速變化來看，漲、落潮流速較接近，動力基本相當(dāng)。自西口門向東口門，由于通道寬度逐漸束窄，大、小潮期間均表現(xiàn)為東口門處漲、落潮流速大于西口門處。

洋山海域在沿岸蘇北沿岸流和臺灣暖流的相互作用下，海域含沙量呈現(xiàn)“冬季高、夏季低”的季節(jié)性變化特點：每年11月～次年4月的冬、春季節(jié)洋山海域表層潮平均含沙量在0.92～1.24kg/m3之間;5月～10月夏、秋季節(jié)含沙量有所降低，在0.33～0.81kg/m3之間。根據(jù)2019年8月實測含沙量，港區(qū)海域全潮平均含沙量在0.6～0.8 kg/m3之間，東、西口門之間沒有明顯的區(qū)域差異。

洋山海域懸沙平均中值粒徑為6.3?m，泥沙類型為細粉砂和極細粉砂，在水流的作用下極易活動。洋山海域底質(zhì)中值粒徑在5～12?m之間，以粘土質(zhì)粉砂為主，粘粒含量多在20%～40%之間?？傮w而言，洋山港區(qū)的底質(zhì)與懸沙粒度分布較接近，表明洋山港區(qū)回淤以懸沙落淤為主要形式。

3 一～三期港池的回淤特征

為更好地分析港池水深變化及回淤特征，2017年以來，每年在一期～三期港內(nèi)水域開展地形測量，考慮到部分測圖期間，港區(qū)開展過維護疏浚，影響回淤強度的準(zhǔn)確統(tǒng)計，因此本文主要采用2018年9月～ 2019年7月的地形實測資料開展研究。

3.1 一期～三期港區(qū)水深分布特征

洋山一期～三期港區(qū)位于北島鏈顆珠山汊道以東，沿北島鏈自西向東依次為二期、一期和三期港區(qū)。由于南、北島鏈之間的通道寬度逐漸束窄，水深逐漸增深，港池水域水深也發(fā)生相應(yīng)變化。根據(jù)2019年9月1：10000實測地形資料，二期港池水域平均水深15.0m，最小水深12.7m，水深不滿足設(shè)計水深的淺點率為66%;一期港池平均水深17.1m，最小水深14.6m，淺點率為8%;三期港池平均水深40.7m，最小水深16.4m，淺點率僅2%（圖2）。

3.2 一期～三期港區(qū)回淤特征

2018年9月至2019年4月，洋山一期～三期港池水域內(nèi)的地形沖淤變化表現(xiàn)為：位于西側(cè)的二期港池水域總體呈現(xiàn)淤積特征，大部分水域的淤積幅度在0.5～1m之間，北側(cè)局部區(qū)域淤積1～2m之間;位于中間的一期港區(qū)水域在最外側(cè)的航道區(qū)域也呈淤積態(tài)勢，淤積幅度在0.5～1m之間，北部碼頭前沿附近則有所沖刷，沖刷幅度在0.5～1m之間，中部區(qū)域基本沖淤平衡;位于最東側(cè)的三期港池水域呈沖淤交替分布，沖淤幅度局部可達3m以上，但該區(qū)域水深條件達50m以上，均大于港池設(shè)計水深（圖3）。

2019年4月至7月，在西側(cè)的二期港池水域淤積范圍較冬春季節(jié)有所擴大，已完全覆蓋蔣公柱前沿水域，港池內(nèi)平均淤積厚度為0.35m;一期港區(qū)內(nèi)基本沖淤平衡，局部有0.2～0.5m的小幅沖刷;三期港池水域總體仍以沖淤交替分布為主，沖淤幅度在1m左右，較冬春季節(jié)略有減?。▓D3）。

就洋山港區(qū)回淤特征而言，由于疏浚影響，回淤強度在不同時段波動較大（圖4）。 根據(jù)2018年9月～2019年7月期間的回淤強度統(tǒng)計，在一期港區(qū)水域回淤強度相對較低，折合年回淤強度約為0.04m/a，其中2018年9月～2019年4月的冬春季節(jié)略有淤積，2019年4月～7月的春夏季節(jié)則小幅沖刷;二期港區(qū)年回淤強度約為1.32m/a，全年以淤積為主，其中冬春季節(jié)的淤積強度大于春夏季節(jié)的回淤強度;三期港區(qū)年回淤強度為0.47m/a，但港區(qū)水深條件良好，基本無需疏浚維護。

4 港池回淤原因分析

洋山海域的泥沙來源主要為長江口直接擴散泥沙和潮流攜來的海域泥沙。受近岸流系尤其是沿岸流及臺灣暖流強度的季節(jié)性變化，洋山海域含沙量冬、夏季差異也較大。夏季，長江入海泥沙主要沉積在攔門沙海域及其水下三角洲前緣，向南輸送的泥沙量較少，因而含沙量相對較低;冬季，蘇北沿岸流增強，長江入海泥沙可以擺脫河口的束縛向南輸運，加上冬季大風(fēng)寒潮天氣較多，風(fēng)浪掀沙作用明顯，洋山海域含沙量相應(yīng)增大[8、9]。受洋山海域含沙量的季節(jié)變化影響，因此港區(qū)回淤強度上也表現(xiàn)為9月～次年4月的冬春季回淤強度略高于4月～7月春夏季的回淤強度。

此外，潮流動力條件的影響也是導(dǎo)致不同港區(qū)回淤強度差異的重要原因。根據(jù)二維潮流數(shù)模對洋山海域大潮期間的流場模擬：位于西側(cè)的二期港區(qū)，由于靠近港區(qū)主通道與顆珠山汊道的分流、匯流口，且蔣公柱前沿存在水深不足5m的淺灘，導(dǎo)致該水域潮流動力較弱，落潮流在越過淺灘進入二期港區(qū)水域時流速有所下降，落急時刻降幅約為0.15m/s，落憩時刻降幅約為0.10m/s，且在漲憩時段存在較為明顯的回流現(xiàn)象，受此影響導(dǎo)致二期港區(qū)水域的水流挾沙能力減弱，使水體中的懸沙落淤，從而提高了港區(qū)的回淤強度。在三期港區(qū)水域，漲潮流在此擴散，落潮流則沿相反方向在此匯聚，流態(tài)也較復(fù)雜，但是由于處于通道束窄區(qū)域，附近最大漲、落急流速可達2.2m/s，水流動力相對較強，因此回淤也相對較低，且該區(qū)域水深較深，對港區(qū)疏浚維護基本不構(gòu)成影響。受峽道效應(yīng)的影響，一期港區(qū)大潮漲急流速在1.2～2.0m/s之間，落急流速在1.4～1.8m/s之間，潮流動力也相對較強且水域內(nèi)潮流流向基本沿岸線走向，流態(tài)總體平順，泥沙不易落淤，因此回淤強度也較低。

5 結(jié)論

洋山深水港區(qū)自2009年建成以來已10年有余，一期～三期港區(qū)水域地形調(diào)整與水沙條件已基本適應(yīng)，港區(qū)回淤也趨于常態(tài)化，根據(jù)2018年9月～ 2019年7月的實測地形資料，對港區(qū)的回淤特征進行了分析并對回淤機理進行了探究，形成結(jié)論如下：

（1）洋山港區(qū)以懸沙落淤為主，泥沙來源于長江口的泥沙擴散，受近岸流系的季節(jié)性變化，海域含沙量呈“冬高夏低”的變化特征，由此導(dǎo)致港區(qū)冬春季回淤強度略高于春夏季;

（2）洋山一期港區(qū)流態(tài)平順且潮流動力較強，回淤強度相對較低，僅0.04m/a，二期港區(qū)緊鄰汊道的分流、匯流口，潮流動力減弱，不利于泥沙輸移，回淤強度可達1.32m/a，三期港區(qū)漲、落潮流在此擴散和匯聚，回淤強度也有0.47m/a，但是由于口門束窄，港區(qū)水深條件良好，基本無需疏浚維護。

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