5.2 横沙建港对周边影响分析
5.2.1 横沙建港方案水沙条件分析
1)流场分析
图31~图36给出三组不同口门方案涨、落急流速分布图;图37和图38给出三组不同口门方案后,航道沿程涨落急流速沿程分布情况;图39和图40给出三组不同口门方案后,港区采点涨落急流速沿程分布情况。
(1)人工运河(H1~H6)。由于三方案区别仅口门外延长度不同,对上游的人工运河影响较小,三组港区方案实施后,人工运河内(H1~H6)涨、落急流速基本相当,运河内的涨落潮流向与运河走向一致,落急流速为1.9~2.4 m/s,涨急流速为1.9~2.1 m/s。其中,人工运河上口端(与北港交界区)流速较大,航道流速过大可能不利于船舶的通航安全,下阶段对方案进行优化;运河内沿程流速平缓,涨、落急流速均在2.0~2.1 m/s。
图31 口门外伸至8 m线方案落急流速分布
图32 口门外伸至8 m线方案涨急流速分布
图33 口门外伸至10 m线方案落急流速分布
图34 口门外伸至10 m线方案涨急流速分布
图35 口门外伸至12 m线方案落急流速分布
图36 口门外伸至12 m线方案涨急流速分布
图37 航道采点落急流速沿程分布
图38 航道采点涨急流速沿程分布
图39 港区采点落急流速
图40 港区采点涨急流速
(2)港区支航道(H7~H10)。三口门方案实施后,港区内支航道涨、落急流速总体较小。口门8 m线方案后,该区域采点落急流速在0.47~0.64 m/s,涨急流速在0.47~0.75 m/s;10 m线方案后,该区域采点落急流速在0.44~0.62 m/s,涨急流速在0.55~0.83 m/s;12 m线方案后,该区域采点落急流速在0.45~0.61 m/s,涨急流速在0.56~1.02 m/s;三方案落急流速基本相当,口门外延至12 m等深线方案涨急流速最大,口门外延至8 m等深线方案涨急流速最小。
(3)港池内(G1~G4)。三口门方案实施后,港池内流速均较小,涨、落急流速均小于0.5 m/s。
(4)口门处(H11~H13)。三口门方案实施后,该区段流速略有差别。口门8 m线方案后,该区域采点落急流速在0.3~1.14 m/s,涨急流速在0.7~2.25 m/s;10 m线方案后,该区域采点落急流速在0.39~1.33 m/s,涨急流速在0.6~2.11 m/s;12 m线方案后,该区域采点落急流速在1.08~1.59 m/s,涨急流速在1.18~2.30 m/s。
(5)口外深水航道区(H14~H17)。口门8 m线方案后,该区域采点落急流速在1.09~1.3 m/s,涨急流速在1.05~1.35 m/s;10 m线方案后,该区域采点落急流速在1.07~1.33 m/s,涨急流速在1.07~1.47 m/s;12 m线方案后,该区域采点落急流速在1.14~1.4 m/s,涨急流速在1.11~1.74 m/s。
由于口外航道以旋转流为主,统计口门处最大横流见下表,8 m方案最大横流不超过0.62 m/s;10 m方案最大横流不超过0.64 m/s;12 m方案最大横流不超过0.69 m/s。
表11 三口门方案最大横流统计 (m/s)
2)含沙量场分析
横沙深水新港建成后,由于来沙量减小,港区内的含沙量普遍较低,全潮平均含沙量基本在1.0 kg/m3以内。
其中:人工运河区域,受北港拦门沙段高含沙量区域泥沙上溯扩散进入人口运河口门影响,含沙量水平相对较高,含沙量在0.6~0.8 kg/m3;进入港区后,全潮平均含沙量基本维持在0.1~0.4 kg/m3;口外航道含沙量在0.3~0.5 kg/m3。
由于口门12 m方案外延最长,口外含沙量最低,涨潮流进入港区水体含沙量相比其余两个方案较低,该方案整个港区的含沙量水平最低。
图41 口门外伸至8 m线方案全潮平均含沙量分布(底层)
3)回淤强度分析
取洪、枯季平均潮型及上游流量,各计算15 d大、中、小潮型,折算全年淤强。
图42 口门外伸至10 m线方案全潮平均含沙量分布(底层)
图43 口门外伸至12 m线方案全潮平均含沙量分布(底层)
港区总体回淤强度较低,8 m口门方案实施后,人工运河内航道区域沿程淤强为0.3~0.6 m/a,平均淤强约0.45 m/a;港区内航道沿程淤强为0.23~0.59 m/a,平均淤强约0.41 m/a;港池内平均含沙量相对较低,淤强为0.16~0.38 m/a,平均淤强约0.27 m/a;口门处沿程淤强在0.10~0.56 m/a,平均淤强为0.33 m/a;口外段航道沿程淤强为0.16~0.53 m/a,平均淤强为0.35 m/a。
三方案相比:12 m方案回淤强度最小,10 m方案次之,8 m方案回淤强度相对最大。从港区航道、口门年回淤强度分布来看,年回淤强度基本在0.6 m/a内,回淤强度不大。
图44 航道沿程采点全潮平均含沙量分布(底层)
图45 港区采点全潮平均含沙量分布
表12 各方案区段回淤强度统计 (m/a)
5.2.2 横沙建港方案对北槽深水航道回淤影响
方案前,北槽全年回淤量为6843万m3,方案后,北槽航道全年回淤量增加103万m3,增加幅度为1.5%。
5.2.3 结论
(1)从港区航道、口门流速分布来看:港池泊位内总体流速不超过1.0 m/s,航道内流速不超过2.3 m/s,对于局部港池与航道连接水域存在回流区,但流速总体不大,应注意港池航道的顺接。
(2)从港区航道、口门含沙量分布来看,由于港区受岸线控制,基本处于半封闭状态,港区航道含沙量水平不高,底层平均含沙量基本在1kg/m3内。
(3)从港区航道、口门年回淤强度分布来看,年回淤强度基本在0.6 m/a内,回淤强度不大。
图46 方案前后北槽深水航道回淤沿程变化
(4)港区东侧口门在8~12 m水深区域布设,所产生的港区回淤影响差异不大,相比而言12 m方案回淤强度最小,10 m方案次之,8 m方案回淤强度相对最大。但是港区口门设置在较深水区,对横沙东滩东侧南北向水流交换的影响增大,口外航道横流增加。方案推荐需考虑横流、回淤,以及台风天气波浪条件等其他因素综合确定。
(5)从港区方案对北槽航道影响来看,建港方案实施后,北槽深水航道年回淤量增加约103万m3,增幅约为1.5%。