关于粉沙基础港区工程减淤方法的探讨

【摘要】近年来，随着经济高速发展与外贸规模的扩大，国家与地方政府在经济发展需要与航运压力等层面的前提下，积极规划新港区的建设与旧港区的扩建工程。但是在实际的工作上，由于粉沙基础海岸的制约，新工程需要改址与旧工程无法完成扩建等阻碍了国家经济的全面发展，对区域经济谋求有效突破给了很大的打击。在此背景下，本文主要从粉沙质基础港区海岸的概念、航道淤积机理与整治以及实际工程减淤办法等出发进行探讨。

【关键词】粉沙基础；工程减淤；港区航道；有效整治；工程探讨

一、前言

粉沙质海岸的泥沙粒径介于淤泥质海岸和沙质海岸之间，其运动状态活跃，在波浪、潮流等海洋动力的作用下，较为容易出现起动与沉积现象，再加上运移形态较为复杂，因此减淤办法的利用也较为困难。粉沙质海岸局部地区的骤淤和剧冲是该海区港口建设和海岸开发面临的严峻挑战。因此，本文所探讨到的工程减淤方法也就具有独有的意义。

二、粉沙质基础港区海岸的概念

相对来说，沙质基础的泥沙颗粒较为粗大且松散，并没有粘性；而淤泥基础的泥沙颗粒则较细小，并具有明显粘性。由泥沙颗粒由粗到细、其性质从无粘性到有粘性这一渐变过程的泥沙就是所谓的粉沙质海岸泥沙（粉沙）。

而相关学者在探究粉沙时，由于所采用的标准并不一致，因此在粉沙质海岸的定义上也有异同。例如，交通运输部总工程师赵冲久先生在研究基础上，提出把床沙粒径在0.005mm-0.1mm之间海岸定义为粉沙淤泥质海岸；而高学平先生则把粒径在0.005mm一0.05mm之间的泥沙称为粉沙等等。对于粉沙基础的港区海岸，从今些年的研究工作来看，其不但需要对泥沙粒径的大小进行考虑，还需要重视泥沙的含泥量与粒径分选系数。其中，对于分选系数来说，其主要体现了床沙的均匀度，而含泥量则体现着粘性的高低。例如，我国黄骅港区从定义来看属于偏淤泥型，而江苏省的如东海岸，在定义上属于偏重细沙型。另外，对于粉沙与粉沙质海岸来说，二者的概念并不相同。其中粉沙属于泥沙分类上的一种术语，而粉沙质海岸则属于海岸分类上的一种术语。

三、航道淤积机理与整治

近年来，在粉沙基础港区工程航道上出现的淤积现象，部分学者根据淤积机理进行了全面的探究工作。从分析报告上来说，其原因都是由于大风骤淤而造成，这也符合粉沙质基础港区工程航道淤积的主要特征。

而对于大风骤淤为什么会出现，目前主要存在两种不同看法：一是认为岸边浅滩泥沙的作用，主要根据其会跟随落潮的作用力或者由于沿堤离岸流而形成下泻的现象，从而导致航道淤积；二是认为属于破波带周围滩面的泥沙所造成，主要根据悬扬与落淤原理进行判断，就是由于波浪的掀沙，其外航道容易出现淤积的现象。

在粉沙基础港区工程航道的减淤工作上，对于其大风骤淤机理认识是否准确，直接关系到减淤办法的有效性。其中，以黄骅港区的外航道为例，高进博士认为属于旋涡输沙所造成，指出在水流绕过防波堤时，容易形成一种立体式的旋涡，在漩涡流动的过程中会携带泥沙往航道运动从而导致航道淤积。因此，对于减淤工作主要提出在口门处建设防波堤，而防波堤要求垂直航道且平行与海岸。该方案提出后，部分国外咨询企业基于卫星遥感技术进行分析，认为建设沿堤流对港区航道的减淤工作的确起到决定性作用，因此建设修建拦截沿堤流。但是在此背景下，部分专家又提出波浪掀沙才是外航道出现淤积问题的原因，并指出由于外航道强淤和波浪破碎带具有相对应现象，而对于强淤部位来说，其离岸方向的远近随着波浪强度的大小而摆动，波浪越大强淤部位越靠外，而沿堤流淤积机理无法解释强淤积部位。最后，根据波浪掀沙机理，认为黄骅港在外航道的减淤工作上，可以通过建设较长防沙堤实现有效掩护，从而最大程度的降低由于波浪掀沙而导致水流携带泥沙对航道进行淤积。在实际工作上，黄骅港工程项目组最后选用了顺航道延堤计划，而该工程在2005年竣工，从这十年的发展情况来看，其减淤效果较为明显与有效。另外，从目前的实际实践工作来讲，粉沙基础港区海岸在航道在减淤工作上，主要参考原则是“整治与疏浚有效结合”。

四、京唐港区挡沙堤三期工程

在粉沙基础港区工程减淤工作上，我国成功的案例还较少，由此本文主要从京唐港区第三期工程进行探讨。京唐港区在进行挡沙堤三期工程前，前两期工程的缺点已经显现。 例如，在第二期工程上，由于风暴潮的影响其问题已经严重暴露，而为确保10万吨级航道的通航安全与为航道和码头提供掩护条件，进行挡沙堤二期工程的有效改造与三期工程建设已经显得非常的重要。

出于提高挡沙堤的实际能力，在挡沙堤三期工程的施工设计上，主要基于原有基础对东西挡沙堤进行深水化延伸。由于在建设二期挡沙堤时，其东挡沙堤已经环抱潜堤堤头，并离航道轴线约 260m，因此对于三期挡沙堤，其轴线进行了平行航道与偏离航道两种方案，并要求实现深水延伸。综合各种因素后，三期工程上选用了前者。而基于挡沙堤的布置情况，并对其中三个不同位置的延伸挡沙堤进行物理模型的试验工作。其中，在方案1中，主要选用东挡沙堤和航道轴线距离为397 m；方案2为594 m；方案3为1006m。具体如图（一）所示，其中从左到右依次为方案1、方案2以及方案3。

在三个方案中，其主要区别是对于口门宽度和西堤长度不同。基于流态图进行分析，如果没有波浪，口门窄对口门宽的流态更为良好。对于方案3，其大尺度回流明显存在于双导堤挡砂堤的。而方案2的挑流虽然明显，但是由于堤头流速过快，容易造成挑流堤的堤头周围出现滩地泥沙的后期侵蚀，对航道的后期减淤工作不便。另外，基于有波浪进行流场试验后，发现窄口门的优势同样明显。 因此，在实际工程上选用了方案1。其中方案1的流态图如图（二）所示。

五、结论

综上所述，航运作为我国交通的主要形式之一，对于我国经济发展具有重要的推动作用。特别是对于外贸来说，由于其货运量大与经济安全，在市场货运市场上扮演着绝对核心的角色。因此，我国相关政府一定要提高重视力度，积极探索粉沙基础港区工程的实际情况，通过有效减淤办法减少航运事故与浚沙工程的出现，保证航运安全的同时，降低港区运营成本。

参考文献

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