陳婷 福建省交通規(guī)劃設計院有限公司

1.前言

遠洋漁業(yè)是國家戰(zhàn)略性產業(yè)，是建設海洋強國、實施“走出去”和“一帶一路”戰(zhàn)略的重要組成部分。福州市位于我國東南沿海，不僅是古代海上絲綢之路的重要門戶，也是中國遠洋漁業(yè)發(fā)源地之一，經過多年的發(fā)展，福州遠洋漁業(yè)綜合實力居全國地級市前列，擁有建設國家遠洋漁業(yè)基地的基礎條件。農業(yè)農村部已于2019年6月28日函復福建省政府同意選址在連江縣建設“福州（連江）國家遠洋漁業(yè)基地”（見圖1），該基地是我國已批復設立的第三個國家遠洋漁業(yè)基地，基地核心區(qū)位于閩江口的粗蘆島。碼頭是遠洋漁業(yè)基地重要基礎設施，為遠洋捕撈的水產品提供運輸服務，也為遠洋捕撈船及運輸船提供補給服務。目前粗蘆島上尚無碼頭，因此有必要在島上適宜的海岸線選址規(guī)劃建設漁業(yè)基地配套碼頭。

圖1 遠洋漁業(yè)基地區(qū)位圖

海岸線是我國寶貴且不可再生的重要戰(zhàn)略資源，海岸線的合理開發(fā)利用將直接影響區(qū)域的經濟發(fā)展、產業(yè)發(fā)展、城市發(fā)展等。粗蘆島處于閩江口，閩江口為強潮河口，河流匯集，形成了閩江五口入海的復雜河網（見圖2），前沿線的布置將直接影響船舶靠泊條件、泊穩(wěn)條件、漁業(yè)基地岸線的選址、碼頭工程造價及后期維護。本文以福州（連江）國家遠洋漁業(yè)基地為例，根據福州國家遠洋漁業(yè)基地規(guī)劃，結合港區(qū)地形、地質、水文等自然條件，對岸線的選址及布置方案進行了研究，對河口岸線規(guī)劃方案需考慮的主要因素進行總結分析，可供類似工程參考。

圖2 項目區(qū)域河網分布圖

2.水文、地質條件

粗蘆島位于閩江入海口北側，通過橋梁與陸地相連，該區(qū)域地貌屬福州沖海積平原邊緣地帶，水系發(fā)育，地勢起伏較大。規(guī)劃工程區(qū)所在河段宏觀河勢穩(wěn)定，長門、川石水道發(fā)育。岸線前方水域緊鄰閩江通海航道，進出港條件較好（見圖3）。由于東、西段岸線間存在一長度約270m的丁壩，丁壩的挑流作用對碼頭前沿水流有影響。

圖3 項目區(qū)域形勢圖

本工程區(qū)潮差較大，平均潮差在4m以上，外海最大潮差在6m以上，潮差由口外向口內逐漸減小。設計高水位為6.27m，設計低水位0.09m。

該段岸線背靠粗蘆島，其常風向、強風向（NE向）有粗蘆島山體遮掩，掩護條件相對較好；其前方水域東側受川石島掩護，對工程影響較大的是ESE、SE外海涌浪，碼頭前沿50年一遇最大H1%波高為4.85m,出現在1#泊位。1#泊位～11#泊位SE向50年一遇最大H1%波高為4.85m～3.79m。

場地內地層結構自上而下依次為：①1填土、①2耕土、②2淤泥、②t砂混淤泥、⑥11粉質粘土、⑥12粉質粘土、⑥t粗砂、⑦殘積粘性土、⑧1全風化凝灰?guī)r、⑧2強風化凝灰?guī)r、⑧3中風化凝灰?guī)r。

項目所在區(qū)域抗震設防烈度6度區(qū)，地震動峰值加速度值為0.05g，設計地震分組為第三組。

3.碼頭岸線選址及初步布置方案

3.1 岸線選址

自然條件對港口作業(yè)有至關重要的影響，因此港址宜選在自然條件佳的區(qū)域。粗蘆島東側及北側岸線直面臺灣海峽，位于無掩護的開敞性海域，且有大面積的淺灘分布，水深條件差，不適合建港。西側岸線北段受已建粗蘆島大橋未考慮船舶通航及粗蘆島二橋僅能通航200噸海輪的通航尺度限制，無法規(guī)劃建設千噸級以上泊位；而西側岸線南段已為馬尾造船廠開發(fā)建設利用，因此遠洋漁業(yè)基地配套碼頭宜選址南側岸線開發(fā)建設。南側岸線以福斗水閘為界，分為東西兩段，東段岸線水深條件較好，天然水深約3～8m；西段岸線水深條件略差，天然水深約0～6m，目前該段岸線均處于天然狀態(tài)。且該港址北側受粗蘆島自身掩護，東側有川石島掩護，緊鄰閩江主航道，建港條件相對較好。

3.2 碼頭前沿線定位

碼頭前沿線布置應遵循“深水深用，淺水淺用”原則。工程區(qū)東區(qū)水深條件較好，粗蘆島南側為閩江通海航道，往來船舶較多，交通繁忙。為保證通航安全，且不影響碼頭作業(yè)效率，東區(qū)碼頭前沿線定位時考慮回旋水域不占用主航道。西區(qū)烏豬水道與閩江通海航道交匯處存在凸出沙嘴，泥沙淤積較為嚴重，碼頭前沿線布置時應向海側移動，避開沙嘴區(qū)域，以免造成后期維護的不便。西區(qū)烏豬水道為閩江通海航道的支航道，通航船舶較少，因此西區(qū)碼頭前沿線定位考慮占用部分烏豬水道航道。

3.3 岸線初步布置方案

根據港口吞吐量發(fā)展水平預測，2035年連江遠洋漁業(yè)基地規(guī)劃吞吐量約170萬噸，宜布置11個泊位，結合運量預測與岸線條件，岸線初步布置規(guī)劃如下：

①岸線布置方案一：規(guī)劃布置岸線總長1710米，規(guī)劃泊位等級為3000～20000噸級，規(guī)劃泊位數量12個。其中東區(qū)規(guī)劃岸線1170m（1-7#泊位），走向平行于閩江通海航道，碼頭前沿線距后方陸域190m。西區(qū)南段布置540m岸線（8-11#泊位），碼頭前沿線距后方陸域230m，走向與東區(qū)平行；西區(qū)北段烏豬港口門處布置160m岸線（12#泊位），與烏豬水道走向基本一致（見圖4（a））。

圖4 岸線布置方案

②岸線布置方案二：對方案一進行了調整，西區(qū)碼頭岸線相比較方案一逆時針旋轉11°，東區(qū)碼頭前沿線后退70m。（見圖4（b）），該方案棧橋長度較短，與航道距離較遠。

4.岸線布置方案比選

4.1 從水動力角度分析

粗蘆島位于閩江五口入海處，西南側的長門水道繞過瑯岐島北側經英嶼、琯頭、長門口，出長門又分成烏豬水道、熨斗水道、川石水道和壺江水道，注入東海，河網復雜（見圖2），且閩江口為強潮河口，水動力情況復雜。受港區(qū)東、西區(qū)之間的N2丁壩影響，水流流態(tài)較紊亂。

根據工程區(qū)數模試驗結果，由于方案一布置均為順岸式高樁碼頭，故方案布置基本不改變海域的漲落潮流場分布。漲落急水流方向差別較小。方案二由于前沿線做了旋轉，川石水道內的1#～11#碼頭東區(qū)和西區(qū)泊位前沿西側漲落急水流與碼頭岸線交角較方案一略有改善（見圖5）。

圖5 工程區(qū)附近漲落急流矢分布圖

潮流的流速及流向決定了碼頭前沿橫流的強弱。對于開敞式碼頭，橫流引起的船舶對碼頭的作用力有一定影響，圖6展示了各方案各泊位前沿橫流流速最大值的數值模擬結果。

圖6 泊位前沿橫流最大值統(tǒng)計圖

由圖6可知，方案一由于存在N2丁壩，挑流作用較明顯，在7#、10#及11#泊位前沿橫流最大值超過0.3m/s。方案2橫流最大值均未超過0.3m/s。方案一最大橫流值為0.35m/s，方案二最大橫流值為0.28m/s，方案二與方案一相比，碼頭前沿橫流顯著減小。但方案一、二的橫流最大值均小于0.5m/s，根據相關工程經驗，該橫流對碼頭結構及船舶靠離泊的安全性影響不大。

4.2 從區(qū)域泥沙沖淤角度分析

4.2.1 正常天氣條件下泥沙回淤分析

正常天氣條件下川石水道主要為過境泥沙，由潮流攜帶的懸沙產生的泥沙沖淤情況如圖7及圖8所示，分別給出了各方案實施后港池及周邊地形的地形年沖淤深度分布。

圖7 港池年沖淤量對比圖

圖8 回旋水域年沖淤量對比圖

由圖7可知，正常天氣下，工程實施后港池總體沖淤平衡，未有顛覆性影響，但方案一東區(qū)年回淤量較小，更利于后期維護。由圖8可知，回旋水域由于水流條件較好，方案一、二回旋水域均無淤積。但由于方案二碼頭前沿線后移，碼頭前回旋水域水流流速較小，利于懸移質沉淀，方案二的沖刷量較方案一小。

4.2.2 50年一遇洪水條件下的驟淤初步分析

根據數學模型研究成果，工程區(qū)在50年一遇洪水條件下驟淤分布，量級較小，顛覆性影響可能性小。

4.3 從波浪作用方面分析

工程區(qū)東側臨近外海，波浪主要為ESE～SE向外海來浪，方案一、二碼頭前沿50年一遇最大H1%波高均出現在1#泊位附近，分別為4.85m和4.79m。雖然方案二碼頭前沿波高較小，但西區(qū)波浪作用角度較大，船舶泊穩(wěn)條件較差。

4.4 推薦方案

綜上，本工程的水流泥沙數學模型及波浪模型研究成果表明：兩個岸線布置方案對海域原有的漲落潮流場分布改變不大，流場總體格局差別不大。方案二改變碼頭前沿線的方位角及距陸域的距離，雖然可稍改善船舶的橫流條件，但碼頭前沿線后退將加重港池的淤積情況，增加后期疏浚維護的成本。方案一東區(qū)年回淤量較小，后期運營維護成本低，西區(qū)碼頭總體布置更平順，有利于船舶進出港靠離泊，波浪作用方向與碼頭前沿線夾角較小，利于船舶泊穩(wěn)，且碼頭前沿線與棧橋正交，交通組織更加通暢，因此本項目選擇岸線布置方案一作為本項目的最終實施方案。

5.結語

本文通過對工程區(qū)地形地貌、潮流、泥沙沖淤、波浪作用等方面，對遠洋漁業(yè)基地碼頭岸線選址、前沿線定位及總體布置進行了綜合分析，得出以下結論：

（1）根據粗蘆島的地形地貌條件，選址南側岸線建設遠洋漁業(yè)基地碼頭，經模型驗證，從潮流、泥沙、波浪等角度驗證規(guī)劃方案是否合理可行，新增了寶貴的岸線資源，可供其它類似項目的建設提供參考。

（2）在河網交錯、水動力條件復雜的河口區(qū)域，碼頭岸線的選址及前沿線定位應綜合考慮工程區(qū)水域的水流、泥沙沖淤情況、船舶泊穩(wěn)條件、后期維護工作量等，選擇滿足船舶系泊作業(yè)且維護工程量小的方案。